Дисперсионная жидкость для бурения и способ добычи полезных ископаемых с помощью дисперсионной жидкости
DISPERSION LIQUID FOR DRILLING AND PROCEDURE FOR EXTRACTION OF MINERALS BY MEANS OF DISPERSION LIQUID

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к дисперсионной жидкости для бурения, применяемой для добычи полезных ископаемых, таких как нефть, природные газы и т.п., с помощью способа бурения скважин, например, способа вращательного бурения или способа бескондукторного бурения, и относится к способу добычи полезных ископаемых с помощью дисперсионной жидкости.
Уровень техники
Способы бурения скважин, такие как способ вращательного бурения и способ бескондукторного бурения, а также способ гидравлического разрыва пласта, в настоящее время широко применяются для добычи полезных ископаемых.
Способ вращательного бурения заключается в формировании скважины при возврате бурового раствора и образовании фильтрационной корки, называемой глинистой коркой, на поверхности стенок скважины, с помощью отделочной жидкости, смешанной с реагентом, предотвращающим потерю воды. Корка сохраняет устойчивость стенок желоба, не дает обрушиться стенкам желоба и снижает трение с жидкостью, протекающей по скважине.
Способ гидравлического разрыва заключается в создании давления над жидкостью, которой заполнена скважина, для образования трещин (разломов) в окрестностях скважины для повышения тем самым проницаемости в окрестностях скважины (для облегчения протекания жидкости) в попытке повысить эффективную площадь сечения, через которую полезные ископаемые, например, нефть и газы, протекают в скважину, и, следовательно, повысить производительность скважины.
При этом в качестве реагента, предотвращающего потерю воды, добавляемого к отделочной жидкости, в основном, используется карбонат кальция или различные виды солей в гранулированной форме. Однако применение реагента, предотвращающего потерю воды, вызывает необходимость проводить обработку кислотой для его извлечения; иначе его гранулы поступают в пласт, а конкретнее - в трещины пласта, блокируя поток газов. То есть реагент, предотвращающий потерю воды, остается закупоренным в пласте, откуда должны добываться ископаемые, препятствуя их добыче.
Жидкости, применяемые в способе гидравлического разрыва, могут быть разделены на два класса: жидкости для гидроразрыва и наполнители. Жидкость для гидроразрыва пласта используется для проникновения в окрестности скважины в условиях приложения высокого давления, в то время как наполнитель используется для блокирования прохождения потока в скважину. Прежде в качестве жидкости для способа гидравлического разрыва использовалась вязкая жидкость, например, желеобразный бензин. Однако в последние годы, поскольку сланцевый газ или аналогичный газ добывают из сланцевого пласта, который находится в сравнительно неглубоких местах, и с учетом воздействия на окружающую среду, общей практикой становится применение водной дисперсионной жидкости, получаемой растворением или диспергированием в воде полимера. Известным примером полимера является полимолочная кислота (см. патентный документ 1).
Полимолочная кислота - это вещество, имеющее способность к гидролизу и биодеградации, и даже если она остается под землей, она разлагается водой или ферментом в грунте и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Кроме того, вода, применяемая в качестве диспергента, также считается не оказывающей вредного воздействия на окружающую среду по сравнению с бензином или подобным ему веществом.
Скважина заполняется водной дисперсионной жидкостью, в котором диспергирована полимолочная кислота в качестве жидкости для гидроразрыва, и создается избыточное давление, в результате чего полимолочная кислота проникает в окрестности скважины. Здесь полимолочная кислота подвергается гидролизу, и она теряет форму смолы. Следовательно, полости (или трещины) образуются в тех частях, куда проникла полимолочная кислота, обеспечивая рост пространства скважины, куда могут поступать полезные ископаемые.
Кроме того, полимолочная кислота также работает как предотвращающий потерю воды реагент. То есть, формируя фильтрационную корку в скважине при помощи отделочной жидкости, которая смешивается с полимолочной кислотой как реагент, предотвращающий потерю воды, можно не дать воде, содержащейся в качестве дисперсионной среды в различных жидкостях, применяемых в последующих операциях добычи, слишком сильно проникать в грунт. Следовательно, полимолочная кислота имеет преимущества в отношении сведения к минимуму изменений в окружающей среде в пласте. Кроме того, отпадает необходимость в обработке кислотой, так как она разлагается в грунте.
В дополнение к этому, молочная кислота, которая получается в результате разложения полимолочной кислоты, является органической кислотой. По мере разложения полимолочной кислоты высвобождается молочная кислота. Молочная кислота окисляет сланцевый слой и ускоряет приобретение сланцевым слоем пористости.
Однако, несмотря на то, что полимолочная кислота подвергается гидролизу относительно быстро при температуре не ниже 100°C, скорость ее гидролиза становится малой при температуре ниже 100°C. Если ее применять, например, для добычи сланцевого газа из-под грунта, где температура низкая, то, следовательно, эффективность добычи становится хуже, и здесь желательны улучшения.
С другой стороны, было сделано предложение использовать полигликолевую кислоту вместо полимолочной кислоты (см. патентный документ 2).
Также известно, что полигликолевая кислота используется в качестве биодеградируемой смолы. Кроме того, способность к гидролизу у нее выше, чем у полимолочной кислоты, т.е. скорость ее гидролиза при температуре, например, около 80°C значительно выше, чем у полимолочной кислоты, и ее можно эффективно использовать взамен полимолочной кислоты. Однако при температуре не выше, например, 80°C, а конкретнее, не выше 60°C, скорость гидролиза полигликолевой кислоты становится очень низкой. Кроме того, полигликолевая кислота значительно дороже по сравнению с полимолочной кислотой.
Документы из уровня техники:
Патентные документы:
Патентный документ 1: USP 7,833,950
Патентный документ 2: WO 2012-050187
Раскрытие изобретения
Проблемы, которые необходимо решить изобретением
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание дисперсионной жидкости для бурения, которая имеет высокую способность к гидролизу при такой низкой температуре, как 80°C или ниже и, кроме того, при температуре 60°C или ниже, который получается диспергированием недорогого, способного к гидролизу смоляного материала в водной среде и применяется в качестве отделочной жидкости в способе бурения скважины, либо используется в качестве жидкости для гидроразрыва или в качестве наполнителя для добычи полезных ископаемых способом гидравлического разрыва.
Другой задачей настоящего изобретения является создание способа добычи с применением вышеуказанной дисперсионной жидкости для бурения.
При этом под дисперсионной жидкостью в рамках настоящего описания понимается жидкая дисперсная система, в которой имеется две или большее число фаз, практически не смешивающихся и не реагирующих друг с другом химически. Как известно, особенность дисперсных систем состоит в их дисперсности: одна из фаз является раздробленной, ее называют дисперсной фазой. Сплошная среда, в которой распределены частицы дисперсной фазы, носит название дисперсионной среды.
Средства для решения проблем
Согласно настоящему изобретению предлагается дисперсионная жидкость для бурения, получаемая диспергированием в водной среде полиоксалата в качестве способного к гидролизу смоляного материала.
Согласно настоящему изобретению предлагается также способ добычи полезных ископаемых с помощью скважины, образованной бурением, включающий в себя операцию введения дисперсионной жидкости, описанной в п. 1 формулы изобретения, в грунт под давлением для гидролиза способного к гидролизу смоляного материала в горячей воде с температурой не ниже 40°C.
В способе добычи по настоящему изобретению желательно, чтобы:
(1) дисперсионная жидкость для бурения вводилась под давлением в скважину для образования трещин в окрестностях скважины;
(2) скважина заполнялась способным к гидролизу смоляным материалом; и
(3) дисперсионная жидкость для бурения смешивалась с гелеобразователем, в скважине образовывался гель с высвобождением в результате гидролиза кислоты из способного к гидролизу смоляного материала, и чтобы гель затем разлагался.
Технические результаты изобретения
В дисперсионной жидкости для бурения по настоящему изобретению полиоксалат (а именно, полиэтилена оксалат), используемый в качестве способного к гидролизу смоляного материала и диспергируемый в водной среде, является значительно более дешевым по сравнению с полигликолевой кислотой и, кроме того, имеет очень высокую способность к гидролизу и проявляет ее даже в диапазоне пониженных температур - не выше 60°C (например, при температуре приблизительно 50°C), как показано в примерах, приведенных ниже.
Кроме того, как понятно из вышеизложенного, дисперсионная жидкость для бурения по настоящему изобретению можно эффективно применяться в качестве жидкости для гидроразрыва, наполнителя или реагента, предотвращающего потерю воды, в отделочной жидкости, используемой для добычи сланцевых газов, которые во многих случаях добываются из областей, близких к поверхности грунта, где температура составляет около 50°C. В частности, в таких диапазонах пониженной температуры микроорганизмы не теряют своей активности, а полиоксалат может осуществлять свою функцию биодеградации в достаточной степени, что является большим преимуществом настоящего изобретения.
Дисперсионную жидкость для бурения также можно использовать в качестве жидкости для гидроразрыва пласта. При заполнении скважины дисперсионной жидкостью для бурения и создании давления способный к гидролизу смоляной материал проникает в окрестности скважины. Даже при низкой температуре грунта способный к гидролизу (т.е. гидролизуемый) смоляной материал подвергается гидролизу за короткие промежутки времени. Следовательно, полости (трещины) столбчатой структуры могут образовываться в тех областях, куда проник смоляной материал, обеспечивая возможность повышения эффективности бурения при добыче, например, сланцевого газа.
Способный к гидролизу смоляной материал в дисперсионной жидкости также работает в качестве наполнителя для блокирования прохождения потока в скважину и заполняет скважину, но впоследствии подвергается гидролизу, облегчая решение проблемы забивания скважины из-за осаждения наполнителя и, следовательно, обеспечивая повышение эффективности добычи.
При смешивании дисперсионной жидкости с гелеобразующим веществом, например, с хитозаном, растворяющимся в условиях низкого pH, кислота, образующаяся в результате гидролиза способного к гидролизу смоляного материала, дает толчок к образованию геля в скважине, вызывая тем самым приобретение жидкостью высокой вязкости. Это обеспечивает эффективное проникновение жидкости в окрестности скважины по мере введения туда жидкости под давлением. В то же время гель разлагается (вязкость снижается) кислотой, образующейся в результате продолжающегося гидролиза, и, следовательно, жидкость для гидроразрыва эффективно извлекается.
С другой стороны, при использовании дисперсионной жидкости для бурения по настоящему изобретению в качестве отделочной жидкости фильтрационная корка на стенках скважины, состоящая из твердых компонентов (реагента, предотвращающего потерю воды), таких как карбонат кальция и т.п., может быть разрушена кислотой, образующейся в результате гидролиза способного к гидролизу смоляного материала. Этим исключается необходимость последующей обработки кислотой и обеспечивается быстрое извлечение реагента, предотвращающего потерю воды. Кроме того, способный к гидролизу смоляной материал (твердый компонент) в дисперсионной жидкости сам работает как реагент, предотвращающий потерю воды. А именно, фильтрационная корка, состоящая из твердых компонентов, предотвращает потерю воды из скважины (предотвращает проникновение воды в грунт). По прошествии заранее установленного периода времени фильтрационная корка на стенках скважины подвергается гидролизу, исключая естественным образом необходимость в какой-либо специальной обработке кислотой, и может, следовательно, быть извлеченной из скважины.
Осуществление изобретения
Дисперсионная жидкость для бурения по настоящему изобретению представляет собой дисперсионную жидкость, получаемую диспергированием способного к гидролизу смоляного материала в водной среде, и может, при необходимости, смешиваться с известными добавками, применяемыми для бурения или гидравлического разрыва скважин.
Способные к гидролизу смоляные материалы
В настоящем изобретении в качестве способного к гидролизу (гидролизуемого) смоляного материала используется полиоксалат. Смоляной материал, полученный полимеризацией с использованием щавелевой кислоты (как минимум, одного мономера щавелевой кислоты), считается полиоксалатом.
Полиоксалат - это полиэфир, получаемый из щавелевой кислоты и многоатомного спирта, который обычно получают трансэтерификацией диалкилоксалата с многоатомным спиртом.
У кислоты, высвободившейся из полиоксалата, pH (при 25°C) не выше 3, когда она находится в водной дисперсионной жидкости с концентрацией 0,005 г/мл. При смешивании с водой полиоксалат подвергается гидролизу с высвобождением щавелевой кислоты. Щавелевая кислота служит в качестве катализатора гидролиза, дополнительно ускоряя гидролиз. Следовательно, по сравнению с полимолочной кислотой и полигликолевой кислотой, у полиоксалата имеется очень высокая способность к гидролизу, и он подвергается гидролизу в очень высокой степени даже в низкотемпературном диапазоне при температуре не выше 80°C и, кроме того, при температуре не выше 60°C, что демонстрируется примерами, приведенными ниже.
Что касается полиоксалата, то примерами многоатомного спирта, реагирующего со щавелевой кислотой, являются этиленгликоль, пропиленгликоль, бутандиол, гександиол, октандиол, додекандиол, неопентилгликоль, глицерин, пентаэритритол, сорбитан, бисгидроксиэтилтерефталат, бисфенол А, полиэтиленгликоль и циклогександиметанол.
При необходимости полиоксалат можно смешивать с известными добавками, такими как пластификатор, температурный стабилизатор, фотостабилизатор, антиоксидант, поглотитель ультрафиолетового излучения, огнезадерживающий состав, окрашивающее вещество, пигмент, наполнитель, вещество, предотвращающее слипание (отделяющий агент), антистатик, одорант, смазочное вещество, вспениватель, антибактериальное/противогрибковое вещество, зародышеобразователь (нуклеирующий агент) и т.п.
Полиоксалат может быть сополимером, в котором используются два или несколько видов многоатомных спиртов - до тех пор, пока не нарушается его способность к гидролизу, или может быть сополимером, в котором используется компонент, представляющий собой карбоновую кислоту, но не щавелевую кислоту и лактон, в малых количествах в качестве сополимеризующихся компонентов.
В качестве примеров карбоновой кислоты, используемой в качестве сополимеризующегося компонента, можно привести следующие кислоты:
янтарную кислоту;
адипиновую кислоту;
себациновую кислоту;
глутаровую кислоту;
дикарбоновые кислоты, например, декандикарбоновую кислоту, циклогександикарбоновую кислоту, терефталевую кислоту, изофталевую кислоту и антрацендикарбоновую кислоту и их эфиры; а также
оксикарбоновые кислоты, например, гликолевую кислоту, L-молочную кислоту, D-молочную кислоту, гидроксипропионовую кислоту, гидроксимасляную кислоту, гидроксивалериановую кислоту, гидроксикапроновую кислоту, миндальную кислоту, гидроксибензойную кислоту.
В качестве примеров лактона можно привести гликолид, капролактон, бутиролактон, валеролактон, пропиолактон и ундекалактон.
Конечно, также могут использоваться в смеси друг с другом гомополимеры или сополимеры вышеуказанного полиоксалата.
В изобретении наиболее предпочтительным полиоксалатом является полиэтилена оксалат, образованный из щавелевой кислоты и этиленгликоля.
У вышеуказанного полиоксалата должна быть подходящая молекулярная масса с точки зрения его проницаемости в грунт и исполнения им функции наполнителя при его использовании в качестве отделочной жидкости. Например, обычно средняя молекулярная масса полиоксалата должна находиться в диапазоне от 5000 до 1000000, а конкретнее от 10000 до 500000.
Полиоксалат формуется известными средствами формования в гранулы, гранулированный материал, порошкообразный материал, получаемый распылением пленок, либо в волокна или т.п., и диспергируется в воде как способный к гидролизу смоляной материал.
В изобретении для снижения стоимости полиоксалат можно использовать в качестве способного к гидролизу смоляного материала в смеси с другими недорогими, способными к гидролизу смолами в количествах, в которых они не будут препятствовать вышеупомянутой высокой способности полиоксалата к гидролизу, или, конкретнее, в таком количестве, в котором способность к гидролизу не менее 40% будет поддерживаться при измерении способом, приведенным ниже в примерах (например, в количестве не более 60 частей по массе на 100 частей по массе полиоксалата).
Примером других способных к гидролизу смол могут быть полимолочная кислота, полигидроксиалканоат, поликапролактон, полибутиленсукцинат, ацетат целлюлозы и термопластический крахмал, которые можно использовать в виде сополимеров или смесей. Однако с точки зрения стоимости полимолочная кислота является наиболее предпочтительной.
При условии поддержания вышеупомянутой способности к гидролизу полиоксалат может смешиваться с водопоглощающим полимером, например, поливиниловым спиртом или КМЦ (карбоксиметилцеллюлозой), для подавления гидролиза при комнатной температуре и повышения его стабильности так, чтобы с ним было проще обращаться при использовании в виде жидкости (жидкости для гидроразрыва или наполнителя) в способе гидравлического разрыва.
Способный к гидролизу смоляной материал, включающий полиоксалат, обычно представлен в виде в водной дисперсионной жидкости в количестве от 0,01 до 20 мас. %, а конкретнее - в количестве от 0,01 до 10 мас. % с учетом равномерного проведения гидравлического разрыва и быстрого образования трещин с помощью способного к гидролизу смоляного материала.
Прочие добавки
В настоящем изобретении водная дисперсионная жидкость, в которой диспергируется вышеуказанный способный к гидролизу смоляной материал, может смешиваться с известными добавками, используемыми в способе бурения скважин или способе гидравлического разрыва.
Например, в случае способа гидравлического разрыва водная дисперсионная жидкость может смешиваться с водорастворимыми полисахаридами (гелеобразующим агентом), например, гуаровой смолой или хитозаном, в качестве придающего вязкость вещества или гелеобразующего вещества, либо может смешиваться с песком как расклинивающим агентом (опорный компонент), так что трещины, образованные при гидравлическом разрыве, не будут забиваться.
Водная дисперсионная жидкость может смешиваться с поверхностно-активным веществом (ПАВ) для диспергирования способного к гидролизу смоляного материала и при этом может смешиваться с кислотой, щелочью или ферментом в соответствующем количестве для соответствующего ускорения гидролиза способного к гидролизу смоляного материала.
Добавки можно вводить в таких количествах, чтобы обеспечить диспергирование способного к гидролизу смоляного материала в вышеуказанном количестве в водной дисперсионной жидкости, не ухудшая такие свойства, как способность к гидролизу способного к гидролизу смоляного материала (полиоксалата).
Бурение с гидравлическим разрывом
По настоящему изобретению дисперсионная жидкость для бурения, в котором диспергирован способный к гидролизу смоляной материал, вводится под давлением под землю так, что способная к гидролизу смола в дисперсионной жидкости подвергается гидролизу при температуре не ниже 40°C. Например, при проведении гидравлического разрыва с применением дисперсионной жидкости в качестве жидкости для гидроразрыва становится возможным добывать желаемые полезные ископаемые.
Точнее, вертикальная часть скважины формируется бурением до пласта, где могут залегать желаемые полезные ископаемые. Затем бурение ведется в горизонтальном направлении для формирования горизонтальной части скважины для формирования тем самым скважины в целом.
Сформированная таким образом скважина заполняется дисперсионной жидкостью для бурения, содержащей указанный выше расклинивающий агент (проппант), и создается давление для осуществления разрыва. Благодаря приложению давления, способный к гидролизу смоляной материал и расклинивающий агент проникают в окрестности горизонтальной части скважины, и здесь способный к гидролизу смоляной материал подвергается гидролизу и уничтожается с образованием столбчатых структур. Остаточная дисперсионная жидкость отсасывается, и затем выводятся на поверхность полезные ископаемые, например, газ и нефть.
При осуществлении гидравлического разрыва с помощью дисперсионной жидкости для бурения по настоящему изобретению в качестве жидкости для гидроразрыва способный к гидролизу смоляной материал быстро разлагается даже при температуре около 60°C или ниже, обеспечивая эффективное осуществление гидравлического разрыва за короткие промежутки времени. Кроме того, при использовании дисперсионной жидкости для бурения в том диапазоне температур, в котором фермент не теряет своей активности, у способного к гидролизу смоляного материала в достаточной степени проявляются его свойства биодеградации. В дополнение к применению в качестве жидкости для гидроразрыва способный к гидролизу смоляной материал, содержащийся в дисперсионной жидкости по настоящему изобретению, может использоваться, например, в качестве расклинивающего агента (поддерживающего материала). Расклинивающий агент может образовываться из способного к гидролизу смоляного материала соответствующим регулированием молекулярной массы (и другими подобными способами) способного к гидролизу смоляного материала и образования его в количестве, в котором его можно применять в качестве расклинивающего агента. Затем расклинивающий агент поступает в трещины, образованные в окрестностях скважины, и обеспечивает сохранение трещин во время добычи полезных ископаемых. После добычи расклинивающий агент гидролизуется и может быть легко извлечен. Кроме того, способный к гидролизу смоляной материал может быть использован в качестве тампонажного материала, наполнителя или дезинтегрирующего материала. Когда скважина бурится с откачиванием бурового раствора, способный к гидролизу смоляной материал можно применять в качестве предотвращающего потерю воды реагента в отделочной жидкости, исключая тем самым необходимость в последующей обработке кислотой. Кроме того, не возникает сложностей ни с забиванием, ни с добычей.
Даже если способный к гидролизу (т.е. гидролизуемый) смоляной материал проникает по неоправданно большим сечениям и остается негидролизованным, вероятность вредного воздействия материала на окружающую среду отсутствует.
Примеры
Ниже изобретение описывается на следующих примерах.
При проведении экспериментов измерения выполнялись по описываемым ниже методикам.
Измерение температур плавления и стеклования
Аппаратура: "DSC 6220" (дифференциальный сканирующий калориметр), изготовленный компанией "Seiko Instruments Co.".
Подготовка образцов: масса образцов от 5 до 10 мг.
Условия измерений: в атмосфере азота при повышении температуры со скоростью 10°C/мин в диапазоне от 0°C до 250°C.
Измерение молекулярной массы
Аппаратура: гель-проникающий хроматограф GPC.
Детектор: дифференциальный детектор показателя преломления RI (модель "RI-2414", изготовленный компанией "Waters Co.", чувствительность: 512)
Колонка: "Shodex HFIP-LG" (один блок), "HFIP-806M" (2 блока), изготовлены компанией "Showa Denko Co.".
Растворитель: гексафторизопропанол (добавляется 5 ммоль/л натрия трифторацетата).
Расход: 0,5 мл/мин.
Температура колонки: 40°C.
Приготовление образцов: 5 мл растворителя добавили примерно к 1,5 мг образца, и смесь медленно перемешивали при комнатной температуре (концентрация образца примерно 0,03%). После подтверждения невооруженным глазом растворения образца раствор фильтровали с помощью фильтра с тонкостью фильтрации 0,45 мкм (процедура повторялась дважды после взвешивания). Все образцы измеряли в течение примерно одного часа с начала подготовки.
Синтез полиэтилена оксалата (далее - ПЭО).
В разъемную колбу вместимостью 1 л, оснащенную рубашечным нагревателем, мешалкой, трубкой подачи азота и охлаждающей трубкой, вводили следующее:
диметилоксалат 472 г (4 моль),
этиленгликоль 297 г (4,8 моль) и
тетрабутилтитанат 0,42 г,
при этом температуру в колбе повышали в потоке азота со 120°C до 180°C при дистилляции метанола для проведения реакции за 7 часов. В результате перегонялось 270 мл метанола.
Затем температуру ступенчато повышали до 170°C и до 190°C для проведения реакции за 7 часов при пониженном давлении от 0,1 кПа до 0,2 кПа. После того как вязкость повысилась, продукт реакции извлекли.
Извлеченный полимер гранулировали с помощью крешера и сушили в вакууме при 110°C в течение 4 часов для его кристаллизации с последующим получением гранул ПЭО.
Полученный полимер имел среднюю молекулярную массу 70000, температуру плавления 180°C и температуру стеклования 35°C.
Приготовление гранул полимолочной кислоты (ПМК)
В целях сравнения полимолочную кислоту (ПМК) вводили в двухосевой экструдер ("ULT Nano 05-20AG", изготовленный компанией "Technovel Co.") и плавили при 205°C для приготовления гранул из нее, чтобы использовать ее в качестве образцового способного к гидролизу смоляного материала. Была использована полимолочная кислота 4032D производства компании "Natureworks Co.".
Гидролизные испытания
Часть гранулы, приготовленной по описанной выше методике, добавляли к 10 мл диспергатора в пробирку объемом 25 мл, которую затем хранили в спокойном состоянии при каждой температуре. После хранения в течение 4 суток гранулу извлекали, сушили в вакуумной сушке с нагревом до 60°C в течение 4 часов, измеряли ее массу и степень разложения. Степень разложения рассчитывали по следующей формуле:
Степень разложения = (начальная масса - масса после разложения) / начальная масса × 100
Образцам со степенью разложения не более 40% присваивался знак ×, со степенью разложения свыше 40% - знак ○.
В качестве диспергаторов использовались дистиллированная вода и водный раствор гуаровой смолы (водный раствор, содержащий 0,7 мас. % гуаровой смолы) для оценки способности к гидролизу.
Примеры 1-6, сравнительные примеры 1-5
В качестве гранул способного к гидролизу смоляного материала применялись приготовленные, как указано выше, гранулы ПЭО. А именно, гранулы ПЭО диспергировались в дисперсионной среде при температурах (температурах разложения), показанных в табл. 1, и проводились вышеуказанные гидролизные испытания для измерения степени разложения (эксперименты 1-6). Полученные результаты показаны в табл. 1.
Вместо использования гранул ПЭО, приготовленные, как указано выше, гранулы ПМК диспергировались в дисперсионной среде при температурах, показанных в табл. 1, как в вышеприведенных экспериментах. Полученные результаты показаны в табл. 1.
Эксперимент 7
В качестве способных к гидролизу смоляных материалов использовали кристаллизованные порошки, полученные распылением с замораживанием гранул ПЭО и гранул ПМК, приготовленных, как указано выше.
18 мг вышеуказанного кристаллизованного порошка ПЭО или ПМК и 10 мл дистиллированной воды поместили в пробирку объемом 25 мл. Затем пробирку поместили в печь, где поддерживалась температура 50°C или 70°C, и хранили в покое. После хранения в течение 3 суток раствор отфильтровали для выделения порошка. После сушки измерили массу порошка для расчета степени разложения. Результаты приведены в табл. 2.
В случае с ПМК снижение массы в результате гидролиза нельзя было подтвердить ни при 50°C, ни при 70°C. ПЭО, с другой стороны, гидролизовался. Конкретнее, при 70°C ПЭО разложился полностью.
Следовательно, было установлено, что ПЭО, содержащийся в дисперсионном растворе для бурения по настоящему изобретению, эффективно действует в качестве наполнителя, подвергается гидролизу с течением времени после заливки в скважину и легко там обрушается благодаря давлению в скважине. Кроме того, ПЭО можно применять в качестве опоры для удержания трещин, образовавшихся в окрестностях скважины. После добычи полезных ископаемых ПЭО быстро подвергается гидролизу, и его можно легко извлечь вместе с водой в скважине.
Пример 8
Испытания на гелеобразование с помощью кислотосодержащего водного раствора
Были приготовлены водные растворы, каждый с 5%-ным содержанием щавелевой кислоты (ЩК), гликолевой кислоты (ГК) или молочной кислоты (МК).
5 мл вышеуказанного кислотосодержащего водного раствора и 0,2 г хитозана (гелеобразователя) поместили в пробирку объемом 25 мл, которую хранили в покое в печи, нагретой до 70°C. Текучесть оценивалась через один час, 12 часов и 24 часа.
Жидкости, из которых образовался гель и которые потеряли текучесть, оценивались как ○; жидкости, у которых наблюдалась текучесть, но вязкость была больше, чем у воды, оценивались как Δ, а жидкости, эквивалентные по вязкости воде, оценивались как ×. Полученные результаты показаны в табл. 3.
Как видно из вышеприведенных результатов, водные растворы гликолевой кислоты и молочной кислоты оба стали гелем и потеряли текучесть, независимо от времени.
С другой стороны, водный раствор щавелевой кислоты стал гелем при 70°C и потерял текучесть. Однако через 24 ч текучесть раствора восстановилась, указывая на специфические изменения его свойств. Следовательно, было установлено, что при использовании в качестве жидкости для гидроразрыва дисперсионной жидкости, содержащей гелеобразователь и способную к гидролизу смолу, высвобождающую щавелевую кислоту в результате гидролиза, могут образоваться трещины благодаря разрывам, возникающим на этапе гелеобразования жидкости. Следовательно, дисперсионная жидкость восстанавливает текучесть с течением времени, т.е. жидкость для гидроразрыва может быть извлечена без использования реагента для разрушения гелей.
Испытания на гелеобразование с помощью полимера
С учетом вышеприведенных экспериментальных результатов испытания на гелеобразование были проведены с помощью полимера.
1 г кристаллизованных гранул ПЭО или ПМК, приготовленных, как указано выше, поместили в пробирку объемом 25 мл вместе с 5 мл воды и 0,2 мл хитозана. Затем пробирку хранили в покое в печи при температуре 70°C, и текучесть оценивалась по прошествии одного часа, 6 часов и 12 часов так же, как указано выше. Результаты приведены в табл. 4.
Как видно из вышеприведенных результатов, ПМК не гидролизуется при 70°C, из нее не высвобождается молочная кислота, pH не снижается, и в результате хитозан, являющийся гелеобразователем, не растворяется, и жидкость не становится гелем.
С другой стороны, ПЭО гидролизуется при 70°C, высвобождает щавелевую кислоту и, следовательно, ведет себя как содержащий щавелевую кислоту водный раствор. Следовательно, выяснилось, что дисперсионная жидкость для бурения по настоящему изобретению, содержащая ПЭО, можно превратить в гель в низкотемпературном диапазоне, и его можно использовать в качестве жидкости для гидроразрыва, для которой реагент для разрушения гелей не требуется.
Любое из положений (в том числе квалифицируемых как признаки предлагаемого изобретения), приведенных в любом из следующего: в разделе описания "Область техники, к которой относится изобретение", в разделе описания "Раскрытие изобретения", в разделе описания "Осуществление изобретения", в реферате - может быть и при необходимости будет включено в формулу настоящего изобретения. Последнее предложение следует расценивать как указание на необходимость включения в формулу изобретения признаков изобретения, приведенных в перечисленных разделах описания и в реферате.