смешиваемые с co2 оптимизированные углеводородные смеси и способы использования смешиваемых с со2 оптимизированных углеводородных смесей

Формула изобретения

1. Способ обработки подземной формации, включающий в себя стадии получения рабочей текучей среды, содержащей диоксид углерода и углеводородную смесь, где углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (С₆) до одиннадцати атомов углерода (С ₁₁); и размещения рабочей текучей среды в подземной формации, в котором углеводородная смесь имеет упругость паров по Рейду ниже примерно 2 фунт/кв. дюйм и содержит меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих больше чем десять атомов углерода (С ₁₀), и меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих меньше чем семь атомов углерода (С₇).

2. Способ по п.1, в котором углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от семи атомов углерода (С ₇) до десяти атомов углерода (С₁₀).

3. Способ по п.1, в котором примерно 85% углеводородной смеси составляют углеводороды, имеющие восемь атомов углерода (C₈), углеводороды, имеющие девять атомов углерода (С₉), или смесь углеводородов, имеющих восемь атомов углерода (C ₈), и углеводородов, имеющих девять атомов углерода (С ₉).

4. Способ по п.1, в котором рабочая текучая среда дополнительно содержит гелеобразующий агент, присутствующий в количестве, находящемся в пределах примерно от 0,1% примерно до 2,5 мас.% от углеводородной смеси.

5. Способ по п.4, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфира алкилфосфоновой кислоты.

6. Способ по п.4, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфира ортофосфорной кислоты.

7. Способ по п.4, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и несимметричной диалкилфосфиновой кислоты.

8. Способ по п.1, в котором рабочая текучая среда дополнительно содержит текучую среду LPG.

9. Способ по п.1, в котором рабочая текучая среда дополнительно содержит частицы, такие как гравий или расклинивающий наполнитель.

10. Способ по п.1, в котором рабочая текучая среда дополнительно содержит разрушитель геля замедленного действия.

11. Способ по п.1, в котором углеводородная смесь содержит меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих меньше чем семь атомов углерода (С₇), примерно 5% углеводородов, имеющих семь атомов углерода (С₇); примерно 44% углеводородов, имеющих восемь атомов углерода (C₈); примерно 43% углеводородов, имеющих девять атомов углерода (С₉), примерно 8% углеводородов, имеющих десять атомов углерода (С₁₀); и меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих больше чем десять атомов углерода (С₁₀).

12. Способ по п.11, в котором углеводородная смесь, по существу, не содержит углеводородов, имеющих больше чем одиннадцать атомов углерода (С₁₁).

13. Способ по п.1, в котором рабочая текучая среда содержит примерно от 30 об.% примерно до 80 об.% диоксида углерода от объема углеводородной смеси.

14. Способ гидравлического разрыва подземной формации, включающий стадию размещения жидкости для гидравлического разрыва, содержащей диоксид углерода и углеводородную смесь, в подземной формации при давлении, достаточном для создания в ней, по меньшей мере, одного разрыва, где углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (С₆) до одиннадцати атомов углерода (С₁₁ ), в котором углеводородная смесь имеет упругость паров по Рейду ниже примерно 2 фунт/кв. дюйм и содержит меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих больше чем десять атомов углерода (С ₁₀), и меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих меньше чем семь атомов углерода (C₇).

15. Способ по п.14, в котором углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от семи атомов углерода (C ₇) до десяти атомов углерода (С₁₀).

16. Способ по п.14, в котором примерно 85% углеводородной смеси составляют углеводороды, имеющие восемь атомов углерода (C₈), углеводороды, имеющие девять атомов углерода (C₉), или смесь углеводородов, имеющих восемь атомов углерода (C ₈), и углеводородов, имеющих девять атомов углерода (C ₉).

17. Способ по п.14, в котором жидкость для гидравлического разрыва дополнительно содержит гелеобразующий агент, присутствующий в количестве, находящемся в пределах примерно от 0,1% примерно до 2,5 мас.% от углеводородной смеси.

18. Способ по п.17, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфира алкилфосфоновой кислоты.

19. Способ по п.17, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфира ортофосфорной кислоты.

20. Способ по п.17, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и несимметричной диалкилфосфиновой кислоты.

21. Способ по п.14, в котором жидкость для гидравлического разрыва дополнительно содержит текучую среду LPG.

22. Способ по п.14, в котором жидкость для гидравлического разрыва дополнительно содержит частицы, такие как гравий или расклинивающий наполнитель.

23. Способ по п.14, в котором жидкость для гидравлического разрыва дополнительно содержит разрушитель геля замедленного действия.

24. Способ по п.14, в котором углеводородная смесь содержит меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих меньше чем семь атомов углерода (C₇), примерно 5% углеводородов, имеющих семь атомов углерода (С₇ ); примерно 44% углеводородов, имеющих восемь атомов углерода (C₈); примерно 43% углеводородов, имеющих девять атомов углерода (C₉); примерно 8% углеводородов, имеющих десять атомов углерода (С₁₀); и меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих больше чем десять атомов углерода (С ₁₀).

25. Способ по п.24, в котором углеводородная смесь, по существу, не содержит углеводородов, имеющих больше чем одиннадцать атомов углерода (С₁₁).

26. Способ по п.14, в котором рабочая текучая среда содержит примерно от 30 об.% примерно до 80 об.% диоксида углерода.

27. Способ размещения гравийной набивки, включающий стадии создания композиции гравийной набивки, содержащей частицы гравия, диоксид углерода и углеводородную смесь, где углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (С₆) до одиннадцати атомов углерода (С ₁₁); и введения композиции гравийной набивки в ствол скважины, так что частицы гравия формируют гравийную набивку, по существу, примыкающую к стволу скважины, в котором углеводородная смесь имеет упругость паров по Рейду ниже примерно 2 фунт/кв. дюйм и содержит меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих больше чем десять атомов углерода (С₁₀), и меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих меньше чем семь атомов углерода (С₇).

28. Способ по п.27, в котором углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от семи атомов углерода (C₇) до десяти атомов углерода (С₁₀).

29. Способ по п.27, в котором примерно 85% углеводородной смеси составляют углеводороды, имеющие восемь атомов углерода (С₈), углеводороды, имеющие девять атомов углерода (С₉), или смесь углеводородов, имеющих восемь атомов углерода (C₈), и углеводородов, имеющих девять атомов углерода (C₉).

30. Способ по п.27, в котором гравийная композиция дополнительно содержит гелеобразующий агент, присутствующий в количестве, находящемся в пределах примерно от 0,1% примерно до 2,5 мас.% от углеводородной смеси.

31. Способ по п.30, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфира алкилфосфоновой кислоты.

32. Способ по п.30, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфира ортофосфорной кислоты.

33. Способ по п.30, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и несимметричной диалкилфосфиновой кислоты.

34. Способ по п.27, в котором гравийная композиция дополнительно содержит текучую среду LPG.

35. Способ по п.27, в котором гравийная композиция дополнительно содержит частицы, такие как гравий или расклинивающий наполнитель.

36. Способ по п.27, в котором гравийная композиция дополнительно содержит разрушитель геля замедленного действия.

37. Способ по п.27, в котором углеводородная смесь содержит меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих меньше чем семь атомов углерода (C₇), примерно 5% углеводородов, имеющих семь атомов углерода (C₇ ); примерно 44% углеводородов, имеющих восемь атомов углерода (C₈); примерно 43% углеводородов, имеющих девять атомов углерода (C₉); примерно 8% углеводородов, имеющих десять атомов углерода (С₁₀); и меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих больше чем десять атомов углерода (С ₁₀).

38. Способ по п.37, в котором углеводородная смесь, по существу, не содержит углеводородов, имеющих больше чем одиннадцать атомов углерода (С₁₁).

39. Способ по п.27, в котором рабочая текучая среда содержит примерно от 30 об.% примерно до 80 об.% диоксида углерода.

40. Способ бурения в подземной зоне, включающий стадии получения бурового раствора, содержащего диоксид углерода и углеводородную смесь, где углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (С₆ ) до одиннадцати атомов углерода (С₁₁); и бурения в формации с использованием бурового раствора для создания ствола скважины, проникающего через продуктивную формацию, в котором углеводородная смесь имеет упругость паров по Рейду ниже примерно 2 фунт/кв. дюйм и содержит меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих больше чем десять атомов углерода (С₁₀), и меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих меньше чем семь атомов углерода (C₇).

41. Способ по п.40, в котором углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от семи атомов углерода (C₇ ) до десяти атомов углерода (С₁₀).

42. Способ по п.40, в котором примерно 85% углеводородной смеси составляют углеводороды, имеющие восемь атомов углерода (С₈), углеводороды, имеющие девять атомов углерода (C₉), или смесь углеводородов, имеющих восемь атомов углерода (C ₈), и углеводородов, имеющих девять атомов углерода (C ₉).

43. Способ по п.40, в котором буровой раствор дополнительно содержит гелеобразующий агент, присутствующий в количестве, находящемся в пределах примерно от 0,1% примерно до 2,5 мас.% от углеводородной смеси.

44. Способ по п.43, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфира алкилфосфоновой кислоты.

45. Способ по п.43, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфира ортофосфорной кислоты.

46. Способ по п.43, в котором гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и несимметричной диалкилфосфиновой кислоты.

47. Способ по п.40, в котором буровой раствор дополнительно содержит текучую среду LPG.

48. Способ по п.40, в котором буровой раствор дополнительно содержит разрушитель геля замедленного действия.

49. Способ по п.40, в котором углеводородная смесь содержит меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих меньше чем семь атомов углерода (С₇), примерно 5% углеводородов, имеющих семь атомов углерода (С₇); примерно 44% углеводородов, имеющих восемь атомов углерода (C₈); примерно 43% углеводородов, имеющих девять атомов углерода (С₉); примерно 8% углеводородов, имеющих десять атомов углерода (С₁₀); и меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих больше чем десять атомов углерода (С₁₀).

50. Способ по п.49, в котором углеводородная смесь, по существу, не содержит углеводородов, имеющих больше чем одиннадцать атомов углерода (С₁₁).

51. Способ по п.40, в котором рабочая текучая среда содержит примерно от 30 об.% примерно до 80 об.% диоксида углерода.

52. Подземная рабочая текучая среда, содержащая диоксид углерода и углеводородную смесь, где углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (С₆ ) до одиннадцати атомов углерода (С₁₁), причем углеводородная смесь имеет упругость паров по Рейду ниже примерно 2 фунт/кв. дюйм и содержит меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих больше чем десять атомов углерода (С₁₀), и меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих меньше чем семь атомов углерода (C₇).

53. Рабочая текучая среда по п.52, в которой углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от семи атомов углерода (C ₇) до десяти атомов углерода (С₁₀).

54. Рабочая текучая среда по п.52, в которой примерно 85% углеводородной смеси составляют углеводороды, имеющие восемь атомов углерода (C₈), углеводороды, имеющие девять атомов углерода (C₉), или смесь углеводородов, имеющих восемь атомов углерода (С₈), и углеводородов, имеющих девять атомов углерода (C₉).

55. Рабочая текучая среда по п.52, где текучая среда дополнительно содержит гелеобразующий агент, присутствующий в количестве, находящемся в пределах примерно от 0,1% примерно до 2,5 мас.% от углеводородной смеси.

56. Рабочая текучая среда по п.55, в которой гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфира алкилфосфоновой кислоты.

57. Рабочая текучая среда по п.55, в которой гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфира ортофосфорной кислоты.

58. Рабочая текучая среда по п.55, в которой гелеобразующий агент содержит комплекс трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и несимметричной диалкилфосфиновой кислоты.

59. Рабочая текучая среда по п.52, в которой рабочая текучая среда дополнительно содержит текучую среду LPG.

60. Рабочая текучая среда по п.52, в которой рабочая текучая среда дополнительно содержит частицы, такие как гравий или расклинивающий наполнитель.

61. Рабочая текучая среда по п.52, в которой рабочая текучая среда дополнительно содержит разрушитель геля замедленного действия.

62. Рабочая текучая среда по п.52, в которой углеводородная смесь содержит меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих меньше чем семь атомов углерода (C₇), примерно 5% углеводородов, имеющих семь атомов углерода (C₇); примерно 44% углеводородов, имеющих восемь атомов углерода (C₈); примерно 43% углеводородов, имеющих девять атомов углерода (C₉); примерно 8% углеводородов, имеющих десять атомов углерода (С ₁₀); и меньше примерно чем 1% углеводородов, имеющих больше чем десять атомов углерода (С₁₀).

63. Рабочая текучая среда по п.62, в которой углеводородная смесь, по существу, не содержит углеводородов, имеющих больше чем одиннадцать атомов углерода (С₁₁).

64. Рабочая текучая среда по п.52, в которой рабочая текучая среда содержит примерно от 30 об.% примерно до 80 об.% диоксида углерода.

Описание изобретения к патенту

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к рабочим текучим средам для использования в подземных операциях. Более конкретно, настоящее изобретение относится к усовершенствованным рабочим текучим средам, содержащим оптимизированные углеводородные смеси и диоксид углерода, и способам использования таких рабочих текучих сред в подземных формациях.

Рабочие текучие среды используются во множестве операций и обработок, осуществляемых в нефтяных и газовых скважинах. Такие операции и обработки включают, но не ограничиваясь этим, операции стимуляции добычи, такие как гидроразрыв пласта, и операции заканчивания скважин, такие как гравийная набивка.

Пример операции стимуляции добычи с использованием рабочей текучей среды, имеющей частицы, взвешенные в ней, представляет собой гидравлический разрыв. То есть некоторый тип рабочей текучей среды, упоминаемый в данной области как жидкость для гидравлического разрыва, закачивается через ствол скважины в подземную зону, которая должна стимулироваться, при такой скорости и давлении, что разрывы образуются или увеличиваются в желаемой подземной зоне. Жидкость для гидравлического разрыва, как правило, представляет собой гель, эмульсию или пену, которая может содержать материал частиц, часто называемый как расклинивающий наполнитель. Когда он используется, расклинивающий наполнитель осаждается в разрыве и функционирует, среди прочего, удерживая разрыв открытым, в то же время поддерживая проницаемые каналы, через которые добываемые текучие среды могут протекать при завершении обработки гидравлического разрыва и освобождать присутствующее гидравлическое давление.

Пример операции заканчивания скважины с использованием рабочей текучей среды, имеющей частицы, взвешенные в ней, представляет собой набивку гравием. Обработки набивкой гравием используются, среди прочего, для уменьшения миграции неконсолидированных материалов части формации в стволе скважины. При операциях набивки гравием частицы, упоминаемые в данной области как гравий, переносятся в ствол скважины, в подземную зону добычи, посредством рабочей текучей среды, известной в качестве текучей среды-носителя. То есть материалы из частицы суспендируются в текучей среде-носителе, вязкость которой может модифицироваться, и текучая среда-носитель нагнетается в ствол скважины, в которой должна располагаться гравийная набивка. Когда материалы из частицы располагаются в зоне, текучая среда-носитель утекает в подземную зону и/или возвращается на поверхность. Полученная гравийная набивка действует в качестве фильтра для отделения твердых продуктов формации от добываемых текучих сред, в то же время делая возможным протекание добываемых текучих сред в ствол скважины и через него. В то время как операции набивки гравием, не использующие сеток, становятся все более распространенными, традиционные операции гравийной набивки включают размещение сетки для гравийной набивки в стволе скважины и заполнение окружающего кольцевого зазора между сеткой и стволом скважины гравием, предназначенным для предотвращения прохождения образований из частиц формации через фильтр, вместе с добываемыми текучими средами, при этом ориентация ствола скважины может изменяться от вертикальной до горизонтальной, и она может простираться на расстояние от сотен до тысяч футов. При установке гравийной набивки гравий переносится в формацию в форме суспензии, посредством смешивания гравия с вязкой текучей средой-носителем. Такие гравийные набивки могут использоваться для стабилизации формации, в то же время вызывая минимальное ухудшение производительности скважины. Гравий, среди прочего, действует, предотвращая забивание сетки материалами из частиц или их миграцию вместе с добываемыми текучими средами, и сетка, среди прочего, действует, предотвращая поступление гравия в ствол скважины.

В некоторых ситуациях процессы гидравлического разрыва и гравийной набивки объединяются в одну обработку для получения стимулированной добычи и кольцевой гравийной набивки, чтобы предотвратить возникновение песка в формации. Такие обработки часто упоминаются как операции "гидравлического разрыва с набивкой". В некоторых случаях обработки завершаются объединением сетки и гравийной набивки, установленной на месте, с обработкой для гидравлического разрыва, нагнетаемой через кольцевое пространство между обсадкой и сеткой. В этой ситуации обработка гидравлического разрыва заканчивается в условиях вне сетки, с созданием кольцевой гравийной набивки между сеткой и обсадкой. Это делает возможным совмещение как обработки гидравлического разрыва, так и гравийной набивки в одной операции. В других случаях обработка гидравлического разрыва может осуществляться перед установкой сетки и размещением гравийной набивки.

При осуществлении гидравлического разрыва, гидравлического разрыва с гравийной набивкой и гравийной набивки часто определяющим является время извлечения текучих сред. Вспененные текучие среды разработаны, частично, для обеспечения улучшения добычи текучей среды посредством энергетизации путем фазы сжатого газа. Они также уменьшают общее количество используемой жидкости, как правило, с коэффициентом примерно четыре. Такие вспененные текучие среды имеют включенные различные поверхностно-активные вещества, известные как вспенивающие агенты и стабилизаторы пен, для облегчения пенообразования и стабилизации пены, получаемой, когда газ смешивается с рабочей текучей средой. Таким образом, вспененные текучие среды могут рассматриваться как среды, в которых относительно большой объем газа диспергирован в относительно малом объеме жидкости, обычно с помощью поверхностно-активного вещества, которое понижает поверхностное натяжение текучей среды. Наиболее широко используемые газы для вспененных текучих сред для гидравлического разрыва представляют собой азот, диоксид углерода и/или их сочетания. Вспененные рабочие текучие среды могут быть предпочтительными по сравнению с обычными рабочими текучими средами, поскольку они, как правило, обеспечивают превосходную добычу текучей среды, а также превосходный контроль потерь текучей среды без существенного образования лепешки на фильтре. Улучшение добычи текучей среды обеспечивается посредством расширения газа в пене, когда давление высвобождается после стимуляции и/или обработки. Это облегчает протекание оставшейся жидкости из рабочей текучей среды назад в скважину, что может помочь при очистке от рабочей текучей среды после завершения подземной операции.

Использование обычных рабочих текучих сред в подземных операциях может представлять собой неудобства. Например, высокие капиллярные давления, связанные с использованием водных систем, могут ограничивать протекание добываемых газообразных углеводородов, таких как метан. Капиллярные давления в несколько тысяч фунт/кв. дюйм могут возникать, в результате, в формациях с низкими проницаемостями, где большие перепады давлений, необходимые для инициации протекания газа, могут приводить к увеличению времени добычи текучей среды или к потере эффективной половинной длины разрыва. Кроме того, использование воды в ненасыщенных резервуарах может также уменьшить проницаемость и связанный с ней поток газа, посредством постоянного увеличения насыщения резервуара водой.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к рабочим текучим средам для использования в подземных операциях. Более конкретно, настоящее изобретение относится к усовершенствованным рабочим текучим средам, содержащим оптимизированные углеводородные смеси и диоксид углерода, и к способам использования таких рабочих текучих сред в подземных формациях.

Один из вариантов осуществления настоящего изобретения предусматривает способ обработки подземной формации, включающий стадии получения рабочей текучей среды, содержащей диоксид углерода и углеводородную смесь, где углеводородная смесь содержит (здесь и далее % по объему), по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (С₆) до одиннадцати атомов углерода (С ₁₁), и размещение рабочей текучей среды в подземной формации.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает способ гидравлического разрыва подземной формации, включающий стадию размещения жидкости для гидравлического разрыва, содержащей диоксид углерода и углеводородную смесь, в подземную формацию при давлении, достаточном для создания в ней, по меньшей мере, одного разрыва, где углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (С₆) до одиннадцати атомов углерода (С₁₁ ).

Еще один вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает способ бурения в подземной зоне, включающий стадии создания бурового раствора, содержащего диоксид углерода и углеводородную смесь, где углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (С₆ ) до одиннадцати атомов углерода (С₁₁), и бурения в подземной формации с использованием бурового раствора, для создания ствола скважины, проникающего в продуктивную формацию.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает подземную рабочую текучую среду, содержащую диоксид углерода и углеводородную смесь, где углеводородная смесь содержит, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (C₆) до одиннадцати атомов углерода (C₁₁).

Другие и дополнительные особенности и преимущества настоящего изобретения будут легко понятны специалистам в данной области при чтении описания предпочтительных вариантов осуществления, которое следует далее.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Настоящее изобретение относится к рабочим текучим средам для использования в подземных операциях. Более конкретно, настоящее изобретение относится к усовершенствованным рабочим текучим средам, содержащим оптимизированные углеводородные смеси и диоксид углерода, и к способам использования таких рабочих текучих сред в подземных формациях. В то время как композиции и способы по настоящему изобретению могут быть пригодными для использования в разнообразных применениях, они являются особенно полезными для операций стимуляции и заканчивания скважин, таких как, но не ограничиваясь этим, применения для гидравлического разрыва, гравийной набивки, гидравлического разрыва с гравийной набивкой и для операций бурения, осуществляемых в подземных скважинах, таких как нефтяные и газовые скважины.

Усовершенствованные рабочие текучие среды по настоящему изобретению, как правило, содержат диоксид углерода и жидкие углеводородные смеси, которые содержат, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (C₆ ) до одиннадцати атомов углерода (C₁₁). Углеводородные смеси, которые представляют собой компонент рабочих текучих сред по настоящему изобретению, состоят, прежде всего, из углеводородов с длиной цепи C₁₀ или менее. В определенных вариантах осуществления с ними можно обращаться как с жидкостями (при стандартных условиях температуры примерно 60°F и давления примерно 1 атмосфера (14,7 фунт/кв. дюйм)), и они могут быть пригодными для использования вместе с традиционным оборудованием, используемым при подземных обработках. Одним из преимуществ этих текучих сред является то, что они могут демонстрировать повышенную летучесть по сравнению с обычными рабочими текучими средами, что может помочь при извлечении текучей среды из подземной формации после того, как завершается обработка (такая как гидравлический разрыв пласта, обработка гидравлическим разрывом с гравийной набивкой, обработка гравийной набивкой или бурение). Вообще говоря, чем более летучей является рабочая текучая среда на основе углеводородов, тем больше скорость и завершенность извлечения текучей среды. Однако использование слишком летучей рабочей текучей среды может быть непрактичным и может представлять собой опасность. Одним из преимуществ настоящего изобретения является создание оптимизированной углеводородной смеси, которая обеспечивает повышенную летучесть, в то же время оставаясь безопасной при манипуляциях и прокачке с помощью обычного оборудования.

Диоксид углерода, добавляемый к рабочим текучим средам на основе углеводородов по настоящему изобретению, действует, среди прочего, увеличивая скорость извлечения рабочей текучей среды из подземной формации. Однако увеличение концентрации растворенного диоксида углерода в жидком углеводороде делает его все более сложным для гелеобразования с помощью гелеобразующих систем на основе сложных фосфатных эфиров и эфиров алкилфосфоновых кислот. В результате имеется предел для концентрации диоксида углерода, который может присутствовать в рабочих текучих средах. Например, если присутствует слишком высокая концентрация диоксида углерода, рабочая текучая среда может не иметь достаточной вязкости для переноса необходимого количества материалов частиц в желаемое положение внутри ствола скважины для адекватного контроля утечки текучей среды и для генерирования желаемой геометрии разрывов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения рабочая текучая среда содержит примерно от 20% объемных примерно до 80% объемных диоксида углерода. Другие варианты осуществления настоящего изобретения включают примерно от 30% объемных примерно до 50% объемных диоксида углерода. В пределах возможностей специалиста в данной области, с использованием преимуществ настоящего описания, находится определение правильного количества диоксида углерода для добавления к рабочей текучей среде в целом.

Рабочие текучие среды по настоящему изобретению могут, в частности, использоваться в формациях с низкой проницаемостью, в формациях с низким давлением резервуара и формациях, содержащих гидрофильные глины. Когда такие формации подвергаются гидравлическому разрыву с помощью водных рабочих текучих сред, в результате может возникнуть высокое капиллярное давление, которое может либо вызывать медленное извлечение текучей среды, либо привести к блокировке воды. Блокировка воды и, до меньшей степени, извлечение текучей среды, меньшее, чем оптимальное, может приводить к потере эффективной длины разрывов, и таким образом может уменьшить преимущества от операции гидравлического разрыва. Использование гелеобразных углеводородных текучих сред, смешиваемых с CO₂, может преодолеть эти ограничения посредством достижения движущего механизма для смешиваемого метана, когда полученный метан используется для вытеснения углеводородной жидкости для гидравлического разрыва из формации. Для облегчения этого процесса более летучие углеводородные смеси могут использоваться вместо таких текучих сред, как дизельное топливо. Теория и применение этой технологии описываются в R.Taylor et al. Optimized Gas-Well Stimulation Using CO₂-Miscible, Viscosified Hydrocarbon Fracturing Fluids, SOC'Y of Petroleum Engineers 75666 (2002), соответствующее описание которой включается сюда в качестве ссылки. В дополнение к этому широкая очистка может приводить к дорогостоящим потерям добычи. Также может потребоваться дополнительное оборудование, такое как передвижная установка для подземного ремонта скважин для поршневого откачивания или гибкие НКТ, в сочетании с N ₂, для удаления жидкости из ствола скважины.

Другие варианты осуществления рабочих текучих сред по настоящему изобретению могут включать углеводородные смеси, которые содержат диоксид углерода и, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от семи атомов углерода (C₇) до десяти атомов углерода (C₁₀). В других вариантах осуществления углеводородная смесь может содержать менее примерно чем 1% углеводородов, больших, чем C₁₀, или меньше примерно, чем 1% углеводородов ниже C₇, или как те, так и другие. В предпочтительных вариантах осуществления углеводородные смеси по настоящему изобретению демонстрируют упругость паров по Рейду ниже примерно 2 фунт/кв. дюйм. Упругость паров по Рейду представляет собой измерение летучести текучей среды. Промышленные стандарты, как правило, требуют поддержания упругости паров по Рейду для рабочих текучих сред ниже примерно чем 2 фунт/кв. дюйм, чтобы помочь обеспечить то, что рабочая текучая среда является безопасной при использовании.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения углеводородные смеси по настоящему изобретению могут превращаться в гель с помощью гелеобразующего агента с получением гелеобразной рабочей текучей среды. Любой гелеобразующий агент, известный специалистам в данной области как пригодный для гелеобразования текучих сред на основе углеводородов, может быть пригодным для использования в настоящем изобретении. Например, пригодные для использования гелеобразующие агенты могут включать комплексы трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфиров ортофосфорной кислоты и комплексы трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и эфиров алкилфосфоновой кислоты, и комплексы трехвалентного железа или поливалентного металлического алюминия и несимметричных диалкилфосфиновых кислот. Примеры таких солей железа или поливалентного металлического алюминия и сложных эфиров алкилфосфоновых кислот приводятся в Taylor et al., патент США № 6511944, зарегистрированный 28 января 2003 года, соответствующее описание которого включается сюда в качестве ссылки. Гелеобразующий агент может добавляться к рабочим текучим средам по настоящему изобретению в количестве, достаточном для обеспечения увеличенной вязкости. В примере варианта осуществления гелеобразующий агент может присутствовать в рабочих текучих средах по настоящему изобретению в количестве, находящемся в пределах примерно от 0,1% примерно до 2,5% массовых от рабочих текучих сред.

В другом варианте осуществления рабочие текучие среды могут, кроме того, содержать разрушитель геля. Любой разрушитель геля, известный специалистам в данной области как пригодный для использования с гелеобразными текучими средами на основе углеводородов, может быть пригодным для использования в настоящем изобретении. Примеры таких разрушителей геля приводятся в Taylor et al., патент США № 6544934, зарегистрированный 8 апреля 2003 года, описание которого включается сюда в качестве ссылки.

В другом варианте осуществления рабочие текучие среды по настоящему изобретению могут включать любую из различных добавок к рабочим текучим средам, обычно используемых в данной области. Такие добавки включают, но не ограничиваясь этим, материалы из частиц, агенты для разрушения эмульсий с замедленным действием, поверхностно-активные вещества, добавки для потери текучих сред и материалы-утяжелители.

В других примерах вариантов осуществления смешиваемые с диоксидом углерода углеводородные смеси по настоящему изобретению могут объединяться со сжиженным нефтяным газом ("LPG"). Как здесь используется, термин LPG относится к углеводороду, находящемуся в жидком состоянии, который представляет собой газ при стандартных условиях (температуры примерно 60°F и давления примерно 1 атмосфера (14,7 фунт/кв. дюйм)). Например, такие углеводороды могут включать, но не ограничиваясь этим, метан, этан, пропан, бутан и изобутан. В примерах вариантов осуществления текучие среды LPG по настоящему изобретению могут дополнительно содержать другие углеводородные компоненты, которые представляют собой жидкость при стандартных условиях температуры, имеющие пять или более атомов углерода, которые присутствуют в промышленных поставках LPG. Углеводородные смеси по настоящему изобретению являются пригодными для использования в качестве рабочих текучих сред как в гелеобразной, так и в не гелеобразной формах и могут объединяться с гелеобразным или не гелеобразным LPG. В альтернативном варианте осуществления сочетание может включать любую из различных добавок к рабочим текучим средам, обычно используемых в данной области. Такие добавки включают, но не ограничиваясь этим, материалы из частиц, агенты для разрушения эмульсий с замедленным действием, поверхностно-активные вещества, добавки для потери текучих сред и утяжелители.

В некоторых вариантах осуществления рабочая текучая среда на основе углеводородной смеси, смешиваемой с диоксидом углерода по настоящему изобретению, может объединяться с рабочей текучей средой на основе LPG в устье скважины с получением объединенной рабочей текучей среды, которая может непосредственно использоваться в подземной формации. В таких вариантах осуществления традиционное оборудование может использоваться для создания рабочей текучей среды в соответствии с настоящим изобретением, которая может содержать материалы из частиц и/или любую из различных добавок к рабочей текучей среде, обычно используемых в данной области. Углеводородные смеси, смешиваемые с диоксидом углерода, и текучие среды LPG могут объединяться в количествах, достаточных для обеспечения желаемого эффекта обработки, такого как стимуляция и/или желаемое заканчивание подземной формации, а также для обеспечения максимальной добычи текучей среды из подземной формации. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может быть желательным изменение относительных процентов углеводородной смеси по отношению к текучей среде LPG для конкретного рабочего применения. Например, когда рабочая текучая среда, содержащая углеводородные смеси, смешиваемые с диоксидом углерода, по настоящему изобретению и LPG используется в качестве жидкости для гидравлического разрыва, может быть желательным сначала использовать текучую среду, содержащую 100% LPG. Во время применения для гидравлического разрыва процент углеводородной смеси может увеличиваться или изменяться, по необходимости, для осуществления желаемой подземной обработки, включая желаемые концентрации расклинивающего наполнителя в нижней части скважины.

В определенных вариантах осуществления рабочие текучие среды по настоящему изобретению могут, кроме того, содержать материалы из частиц, такие как гравий или расклинивающий наполнитель. Например, рабочие текучие среды по настоящей заявке пригодны для использования в качестве текучих сред для гидравлического разрыва, текучих сред для гравийной набивки и текучих сред, используемых во время гидравлического разрыва с гравийной набивкой. Частицы, используемые в соответствии с настоящим изобретением, как правило, имеют такой размер, что предотвращается извлечение материалов из частиц формации, которые могут мигрировать вместе с добываемыми текучими средами, из подземной формации. Может использоваться любой пригодный для использования материал из частиц, включая, но не ограничиваясь этим, сортированный песок, боксит, керамические материалы, стеклянные материалы, скорлупу орехов, полимерные шарики и тому подобное. Как правило, частицы имеют размер в пределах примерно от 4 примерно до 400 меш., U.S. Sieve Series. В примере варианта осуществления частицы могут присутствовать в рабочих текучих средах по настоящему изобретению в количестве, меньшем примерно чем 14 фунт/галлон рабочих текучих сред. В других вариантах осуществления частицы могут присутствовать в рабочих текучих средах по настоящему изобретению в количестве, меньшем примерно чем 10 фунт/галлон рабочих текучих сред. Специалист в данной области, с преимуществами настоящего описания, будет способен определить тип и количество материала из частиц, пригодного для использования в рассматриваемой операции.

Один из способов по настоящему изобретению предусматривает усовершенствованный способ гидравлического разрыва желаемой зоны в подземной формации с использованием усовершенствованной рабочей текучей среды по настоящему изобретению. В некоторых таких способах гидравлического разрыва жидкость для гидравлического разрыва, содержащая, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, имеющих от шести атомов углерода (C₆) и до одиннадцати атомов углерода (C ₁₁), размещается в подземной формации при скорости и давлении, достаточных для формирования или увеличения, по меньшей мере, одного разрыва в подземной формации, а затем жидкость для гидравлического разрыва, по существу, удаляется из подземной формации. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения жидкость для гидравлического разрыва может дополнительно содержать расклинивающий наполнитель. Также, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, жидкость для гидравлического разрыва, содержащая, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, от C₆ до C₁₁ , может объединяться с текучей средой LPG перед тем как ее размещают в подземной формации. В способах, где рабочая текучая среда, содержащая, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, от C ₆ до C₁₁, объединяется с текучей средой LPG, относительные проценты текучей среды LPG к текучей среде на основе C₆-C₁₁ остаются постоянными во время обработки гидравлического разрыва или могут изменяться. Специалисту в данной области понятно, что способы гидравлического разрыва, упоминаемые выше, могут также использоваться в операциях "гидравлического разрыва с гравийной набивкой", где операция гидравлического разрыва имеет возможность отсеивать и формировать гравийную набивку, в объединении с разрывом, заполненным расклинивающим наполнителем.

Другой способ по настоящему изобретению предусматривает усовершенствованный способ набивки скважинного фильтра гравием с использованием рабочей текучей среды по настоящему изобретению. В некоторых таких способах набивка скважинного фильтра гравием текучая среда для гравийной набивки, содержащая, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, в пределах между C₆ и C₁₁, и имеющая гравий, суспендированный в ней, размещается в области ствола скважины так, что, по меньшей мере, часть частиц гравия образует гравийную набивку, по существу, примыкающую к стволу скважины. Затем текучая среда для гравийной набивки, по существу, удаляется из подземной формации. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения текучая среда для гравийной набивки, содержащая, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, от C₆ до C₁₁, может объединяться с текучей средой LPG перед тем, как ее размещают в стволе скважины. В способах, где рабочая текучая среда, содержащая, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, от C₆ до C₁₁, объединяется с текучей средой LPG, относительные проценты текучей среды LPG, по отношению к текучей среде, C₆-C₁₁, могут оставаться постоянными в течение обработки гидравлического разрыва или могут изменяться.

Другой способ по настоящему изобретению предусматривает способ бурения ствола скважины, проникающей в одну или несколько зон добычи сырой нефти, с использованием бурового раствора по настоящему изобретению. В некоторых таких способах набивки гравием буровой раствор, содержащий, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, в пределах между C₆ и C₁₁, используется для того, чтобы пробурить скважину, а затем его, по существу, удаляют из подземной формации. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения буровой раствор, содержащий, по меньшей мере, примерно 65% углеводородов, от C ₆ до C₁₁, может объединяться с текучей средой LPG, перед тем, как его размещают в стволе скважины.

По этой причине настоящее изобретение хорошо подходит для осуществления целей и достижения результатов и преимуществ, рассмотренных выше, а также тех, которые ему присущи. Хотя специалистами в данной области могут быть проделаны многочисленные изменения, такие изменения охватываются духом и рамками настоящего изобретения, как определяется посредством прилагаемой формулы изобретения.