МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ ВЯЗКОУПРУГАЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНАЯ ТЕКУЧАЯ СРЕДА И СПОСОБ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА

1. Вязкоупругая текучая среда, содержащая:
одно или более катионных поверхностно-активных веществ; одно или более анионных полимеров;
одно или более цвиттерионных и/или амфотерных поверхностно-активных веществ и
воду; где одно или более катионных поверхностно-активных веществ выбирается из группы, состоящей из
i) четвертичных солей, имеющих следующую структурную формулу:
1
1
2
3
5
где R представляет собой гидрофобный остаток алкила, алкиларилалкила, алкоксиалкила, алкиламиноалкила или алкиламидоалкила, где R имеет примерно от 18 примерно до 30 атомов углерода и может иметь разветвленную или прямую цепь и быть насыщенным или ненасыщенным; R, R, и R независимо выбираются из группы, состоящей из алифатического остатка, имеющего от 1 примерно до 30 атомов углерода, и ароматического остатка, имеющего от 7 примерно до 30 атомов углерода; алифатический остаток имеет разветвленную или прямую цепь и является насыщенным или ненасыщенным;
где X представляет собой противоанион;
ii) аминов, имеющих следующую структурную формулу:
1
2
3
где R, R и R являются такими же, как определено выше;
iii) аминоксидов, имеющих следующую структурную формулу:
1
2
3
где R, R и R являются такими, как определено выше; и
iv) их сочетаний;
где цвиттерионное поверхностно-активное вещество имеет следующую структурную формулу:
1
2
3
4
где R, R и R являются такими, как описано выше; R представляет собой гидрокарбильный радикал с длиной цепи 1-4;
и где амфотерное поверхностно-активное вещество имеет следующую структурную формулу:
1
2
3
где R, R и R являются такими, как описано выше.
2. Текучая среда по п.1, в которой одно или несколько катионных поверхностно-активных веществ представляют собой одну или более четвертичных солей.
3. Текучая среда по п.2, в которой четвертичная соль представляет собой метилполиоксиэтиленоктадеканаммоний хлорид.
4. Текучая среда по п.1, в которой одно или более катионных поверхностно-активных веществ представляют собой один или более аминов.
5. Текучая среда по п.1, в которой одно или несколько катионных поверхностно-активных веществ выбираются из группы, состоящей из метилполиоксиэтиленоктадеканаммоний хлорида, метилполиоксиэтиленкокоалкиламмоний хлорида и изотридецилоксипропилполиоксиэтиленметиламмоний хлорида, полиоксиэтиленкокоалкиламинов, полиоксиэтиленталловалкиламинов и полиоксиэтиленолеиламинов.
6. Текучая среда по п.4, в которой амин представляет собой полиоксиэтиленкокоалкиламины.
7. Текучая среда по п.1, в которой одно или более катионных поверхностно-активных веществ присутствуют примерно при 1-40 мас.% по отношению к массе активного поверхностно-активного вещества.
8. Текучая среда по п.1, в которой одно или более катионных поверхностно-активных веществ присутствуют примерно при 5-20 мас.% по отношению к массе активного поверхностно-активного вещества.
9. Текучая среда по п.1, в которой один или более анионных полимеров присутствуют в количестве от примерно 0,01 до примерно 5 мас.%.
10. Текучая среда по п.1, в которой одно или более цвиттерионных поверхностно-активных веществ выбираются из группы, состоящей из следующих структурных формул:
и их сочетаний.
11. Текучая среда по п.1, в которой одно или несколько цвиттерионных поверхностно-активных веществ представляют собой эруциламидопропилбетаин.
12. Текучая среда по п.1, в которой вода присутствует в количестве от примерно 50 мас.% или более по отношению к массе текучей среды.
13. Текучая среда по п.1, в которой вода присутствует в количестве от примерно 70 мас.% или более по отношению к массе текучей среды.
14. Текучая среда по п.1, в которой одно или более катионных поверхностно-активных веществ и одно или более цвиттерионных и/или амфотерных поверхностно-активных веществ присутствуют в количестве примерно 0,1-10 мас.% по отношению к массе текучей среды.
15. Текучая среда по п.1, в которой одно или более катионных поверхностно-активных веществ и одно или более цвиттерионных и или амфотерных поверхностно-активных веществ присутствуют в количестве примерно 0,25-2 мас.% по отношению к массе текучей среды.
16. Текучая среда по п.1, в которой одно или более катионных поверхностно-активных веществ и одно или более цвиттерионных и/или амфотерных поверхностно-активных веществ присутствуют в количестве менее чем 2 мас.% по отношению к массе текучей среды.
17. Текучая среда по п.1, дополнительно содержащая компонент, выбранный из группы, состоящей из органических кислот, солей органической кислоты, неорганических солей и их сочетаний.
18. Текучая среда по п.17, в которой компонент выбирается из группы, состоящей из хлорида калия и триметиламмоний хлорида.
19. Текучая среда по п.17, в которой компонент присутствует в количестве примерно 0,1 - 10 мас.%.
20. Текучая среда по п.1, дополнительно содержащая проппант.
21. Текучая среда по п.17, дополнительно содержащая проппант.
22. Текучая среда по п.1, в которой один или более анионных полимеров имеет следующую структурную формулу:
где n представляет собой целое число примерно от 8 примерно до 100.
23. Текучая среда по п.1, в которой одно или более анионных полимеров имеет следующую структурную формулу:
где n представляет собой целое число примерно от 8 примерно до 100.
24. Текучая среда по п.1, в которой одно или более анионных полимеров присутствуют в количестве примерно от 0,1 до 5 мас.%.
25. Текучая среда по п.22, в которой один или более анионных полимеров присутствуют в количестве примерно от 0,1 до 5 мас.%.
26. Текучая среда по п.23, в которой один или более анионных полимеров присутствуют в количестве примерно от 0,1 до 5 мас.%.
27. Текучая среда по п.1, в которой одно или более катионных поверхностно-активных веществ присутствуют в количестве примерно от 1 до 40 мас.% по отношению к массе активного поверхностно-активного вещества, где анионный полимер присутствует в количестве примерно от 0,1 до 5 мас.% по отношению к массе текучей среды, где вода присутствует в количестве примерно 50 мас.% или более по отношению к массе текучей среды, где одно или более катионных поверхностно-активных веществ и одно или несколько цвиттерионных и/или амфотерных поверхностно-активных веществ присутствуют в количестве примерно 0,1-10 мас.% по отношению к массе текучей среды, текучая среда дополнительно содержит компонент, выбранный из группы, состоящей из органических кислот, солей органических кислот, неорганических солей и их сочетаний, где компонент присутствует в количестве примерно 0,1 - 10 мас.% по отношению к массе текучей среды.
1
2
3
5
28. Текучая среда по п.1, в которой R представляет собой алкильную или алкенильную группу, имеющую примерно от 18 примерно до 22 атомов углерода, и где R, R и R независимо, каждый, имеют примерно от 1 примерно до 6 атомов углерода.
1
2
3
5
29. Текучая среда по п.24, в которой R представляет собой алкильную или алкенильную группу, имеющую примерно 18 примерно до 22 атомов углерода, и где R, R и R независимо, каждый, имеет примерно от 1 примерно до 6 атомов углерода.
30. Вязкоупругая текучая среда, содержащая:
одно или более катионных поверхностно-активных веществ;
одно или более анионных поверхностно-активных веществ, имеющих алкильные цепи из примерно от 6 примерно до 18 атомов углерода, по меньшей мере, с одним отрицательно заряженным остатком;
одно или более цвиттерионных и/или амфотерных поверхностно-активных веществ;
и воду; где одно или несколько катионных поверхностно-активных веществ выбирается из группы, состоящей из
i) четвертичных солей, имеющих следующую структурную формулу:
1
1
2
3
5
где R представляет собой гидрофобный остаток алкила, алкиларилалкила, алкоксиалкила, алкиламиноалкила или алкиламидоалкила, где R имеет примерно от 18 примерно до 30 атомов углерода и может иметь разветвленную или прямую цепь и быть насыщенным или ненасыщенным; R, R и R независимо выбираются из группы, состоящей из алифатического остатка, имеющего от 1 примерно до 30 атомов углерода, и ароматического остатка, имеющего от 7 примерно до 30 атомов углерода; алифатический остаток имеет разветвленную или прямую цепь и является насыщенным или ненасыщенным;
где X представляет собой противоанион;
ii) аминов, имеющих следующую структурную формулу:
1
2
3
где R, R и R являются такими же, как определено выше;
iii) аминоксидов, имеющих следующую структурную формулу:
1
2
3
где R, R и R являются такими, как определено выше; и
iv) их сочетаний;
где цвиттерионное поверхностно-активное вещество имеет следующую структурную формулу:
1
2
3
4
где R, R и R являются такими, как описано выше; R представляет собой гидрокарбильный радикал с длиной цепи 1-4;
и где амфотерное поверхностно-активное вещество имеет следующую структурную формулу:
1
2
4
где R, R и R являются такими, как описано выше.
31. Способ по п.30, в котором анионное поверхностно-активное вещество имеет следующую структурную формулу, выбранную из группы, состоящей из:
и их сочетаний;
6
6
7
a
b
c
m
q
2
7
8
18
8
8
18
8
18
9
1
4
10
4
8
где R выбирается из группы, состоящей из алкила, арила, алкарила, алкиларилалкила, арилалкила, алкиламидоалкила, алкиламиноалкила; где алкильная группа имеет примерно от 6 примерно до 18 атомов углерода; где арильная группа представляет собой фенильный, дифенильный остаток, остаток простого дифенилового эфира или нафталиновый остаток; где общее содержание атомов углерода из R составляет не более примерно, чем 18 атомов углерода; где M выбирается из группы, состоящей из водорода, щелочного металла и -[R-(EO)(PO)(BO)]-O-]-P(O)(OM); где Y представляет собой противоион; где EO представляет собой этиленокси радикал; где PO представляет собой пропиленокси радикал; где BO представляет собой бутокси радикал; где каждый из радикалов EO, PO и BO может быть случайным образом перемешанным или находиться в отдельных блоках; где a, b и c независимо представляют собой целые числа от 0 до 50; где m равно 0 или 1; где R представляет собой C-C алкилен; где R представляет собой C-C алкил или C-C алкиламидо; где R представляет собой C-C алкил или Y; где R представляет собой C-C алкил; и где q представляет собой целое число от 1 примерно до 10.
32. Текучая среда по п.30, дополнительно содержащая компонент, выбранный из группы, состоящей из органических кислот, солей органических кислот, неорганических солей и их сочетаний.
33. Текучая среда по п.32, дополнительно содержащая проппант.
34. Способ гидроразрыва подземной формации, включающий в себя стадию закачки вязкоупругой текучей среды через ствол скважины и в подземную формацию при давлении, достаточном для гидроразрыва формации, где вязкоупругая текучая среда представляет собой вязкоупругую текучую среду по п.1.
35. Способ гидроразрыва подземной формации, включающий в себя стадию закачки вязкоупругой текучей среды через ствол скважины и в подземную формацию при давлении, достаточном для гидроразрыва формации, где вязкоупругая текучая среда представляет собой вязкоупругую текучую среду по п.30.
36. Способ по п.35, в котором вязкоупругая текучая среда дополнительно содержит газ, выбранный из воздуха, азота или двуокиси углерода, для получения энергетической текучей среды или пены.
37. Способ по п.36, в котором вязкоупругая текучая среда дополнительно содержит газ, выбранный из воздуха, азота или двуокиси углерода, для получения энергетической текучей среды или пены.
38. Способ засыпки гравием подземной формации, включающий в себя стадию закачки вязкоупругой текучей среды и гравия в ствол скважины, где вязкоупругая текучая среда представляет собой вязкоупругую текучую среду по п.1.
39. Способ засыпки гравием подземной формации, включающий в себя стадию закачки вязкоупругой текучей среды и гравия в ствол скважины, где вязкоупругая текучая среда представляет собой вязкоупругую текучую среду по п.30.