RU2699420C2 - Capsular destructor based on ammonium persulphate for oil degelling fluids of oil wells after hydraulic fracturing of the formation and method of its production - Google Patents
Capsular destructor based on ammonium persulphate for oil degelling fluids of oil wells after hydraulic fracturing of the formation and method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2699420C2 RU2699420C2 RU2017140313A RU2017140313A RU2699420C2 RU 2699420 C2 RU2699420 C2 RU 2699420C2 RU 2017140313 A RU2017140313 A RU 2017140313A RU 2017140313 A RU2017140313 A RU 2017140313A RU 2699420 C2 RU2699420 C2 RU 2699420C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- oil
- formation
- hydraulic fracturing
- destructor
- Prior art date
Links
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003129 oil well Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 18
- 239000004160 Ammonium persulphate Substances 0.000 title abstract description 3
- 235000019395 ammonium persulphate Nutrition 0.000 title abstract description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 76
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 33
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 15
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 14
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 25
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 8
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 6
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 claims description 3
- 150000001253 acrylic acids Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 abstract description 34
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 18
- 229920003145 methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 abstract description 7
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 6
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 abstract description 5
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005469 granulation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 2
- 239000001175 calcium sulphate Substances 0.000 abstract 2
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 abstract 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 24
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 13
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 9
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 8
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 6
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 6
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 244000007835 Cyamopsis tetragonoloba Species 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 3
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 3
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 2-(3-phenylmethoxyphenyl)-1,3-thiazole-4-carbaldehyde Chemical compound O=CC1=CSC(C=2C=C(OCC=3C=CC=CC=3)C=CC=2)=N1 OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical class [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001651 Cyanoacrylate Polymers 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical class [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Chemical class 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 239000002198 insoluble material Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- NJVOHKFLBKQLIZ-UHFFFAOYSA-N (2-ethenylphenyl) prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OC1=CC=CC=C1C=C NJVOHKFLBKQLIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- NOWKCMXCCJGMRR-UHFFFAOYSA-N Aziridine Chemical compound C1CN1 NOWKCMXCCJGMRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical class [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical class [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N Methyl cyanoacrylate Chemical compound COC(=O)C(=C)C#N MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000007059 acute toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000403 acute toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000010441 alabaster Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical class [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000281 calcium bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000013403 hyperactivity Diseases 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- -1 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000009817 primary granulation Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- MWNQXXOSWHCCOZ-UHFFFAOYSA-L sodium;oxido carbonate Chemical compound [Na+].[O-]OC([O-])=O MWNQXXOSWHCCOZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229920003176 water-insoluble polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/52—Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/52—Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning
- C09K8/536—Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/92—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нефтегазодобычи, в частности к технологическим составам, используемым для повышения проницаемости продуктивных пластов посредством осуществления гидроразрыва пласта, а более конкретно к капсулированным деструкторам, используемым для разрушения (разгеливания) загущенных жидкостей-гелей после гидроразрыва пласта, и к способу получения таких деструкторов, и, в частности, может быть использовано при добыче нефти и газа.The invention relates to the field of oil and gas production, in particular to technological compositions used to increase the permeability of productive formations by hydraulic fracturing, and more particularly, to encapsulated destructors used to destroy (gel) thickened gel fluids after hydraulic fracturing, and to a method for producing such destructors , and, in particular, can be used in oil and gas production.
Гидроразрыв пласта (ГРП) является одной из наиболее эффективных технологий интенсификации нефтегазодобычи. Во время ГРП происходит образование трещин в пласте за счет воздействия значительного давления, создаваемого закачкой в скважину специальной гелеобразной жидкости. Основу ее составляют водные высокополимерные высоковязкие полисахаридные гели, в основном гуаровые (гуар и его производные), «подшитые» солями бора, циркония и др.Hydraulic fracturing (hydraulic fracturing) is one of the most effective technologies for enhancing oil and gas production. During hydraulic fracturing, formation of cracks in the formation occurs due to the significant pressure created by the injection of a special gel-like fluid into the well. Its basis is water high-polymer high-viscosity polysaccharide gels, mainly guar gels (guar and its derivatives), “stitched” with salts of boron, zirconium, etc.
В образовавшиеся трещины с помощью этих полисахаридных гелей транспортируется расклинивающий материал (песок, проппанты-керамические сферы) который после снятия давления не дает возможности сомкнуться трещинам. После того как произошла операция гидроразрыва, необходимо удалить жидкости разрыва, что осуществляется путем разрушения полимерного геля. Для контролируемого разрушения геля используют агенты - деструкторы, понижающие вязкость геля до некоторых минимальных величин, вследствие чего происходит свободная фильтрация деструктурированного геля из трещин пласта и вынос его из скважины на поверхность.With the help of these polysaccharide gels, proppant material (sand, proppant-ceramic spheres) is transported into the cracks which, after relieving pressure, makes it impossible to close the cracks. After the operation of hydraulic fracturing, it is necessary to remove the fracturing fluid, which is carried out by the destruction of the polymer gel. For controlled destruction of the gel, destructive agents are used that lower the viscosity of the gel to some minimum values, as a result of which free-structured gel is filtered from the fractures of the formation and brought out of the well to the surface.
Снижение вязкости полимерных (гуаровых) гелей осуществляют несколькими способами, например, разрушением длинных макромолекул полимеров на мелкие фрагменты или уменьшением объема жидкости, занимаемого макромолекулами полимеров. В первом случае разрушение макромолекул может производиться химически - под воздействием окислителей или биохимически - под действием ферментов типа гемоцеллюлазы. В практике гидроразрыва пластов в качестве деструкторов-окислителей чаще всего используются пербораты и перкарбонаты натрия и калия, а также персульфаты натрия, калия и аммония. Уменьшение объема полимерных макромолекул в жидкости возможно при снижении рН среды, когда длинные полимерные цепи «сворачиваются в клубки», поэтому для этого способа применяют органические кислоты - муравьиную, лимонную, фумаровую и др.Reducing the viscosity of polymer (guar) gels is carried out in several ways, for example, by breaking up long polymer macromolecules into small fragments or by reducing the volume of liquid occupied by polymer macromolecules. In the first case, the destruction of macromolecules can be carried out chemically - under the influence of oxidizing agents or biochemically - under the influence of enzymes such as hemocellulase. In the practice of hydraulic fracturing, sodium and potassium perborates and percarbonates, as well as sodium, potassium and ammonium persulfates, are most often used as oxidizing destructors. A decrease in the volume of polymer macromolecules in a liquid is possible with a decrease in the pH of the medium, when long polymer chains “fold into balls”, therefore, organic acids — formic, citric, fumaric, and others — are used for this method.
В технологиях гидроразрыва пластов деструкторы полимерных гелей должны отвечать определенным требованиям, а именно: находиться в пассивном (неактивном) состоянии до момента доставки их в трещину и выдержки там при температуре пласта определенное время до окончания процесса ГРП, а затем обеспечить последующее высвобождение активного вещества из капсулы в течение заданного времени. Это очень важный момент, поскольку при контролируемом высвобождении активного агента, например, окислителя, в окружающий гель обеспечивается максимальная эффективность деструкции полимерной гелевой структуры на отдельные мелкие фрагменты и резкое снижение вязкости жидкости.In hydraulic fracturing technologies, polymer gel destructors must meet certain requirements, namely: be in a passive (inactive) state until they are delivered to the fracture and held there at the temperature of the formation for a certain time until the end of the hydraulic fracturing process, and then ensure the subsequent release of the active substance from the capsule for a given time. This is a very important point, since with the controlled release of the active agent, for example, an oxidizing agent, into the surrounding gel, the maximum efficiency of the destruction of the polymer gel structure into individual small fragments and a sharp decrease in the viscosity of the liquid are ensured.
Распространенным способом формирования деструктора с отсроченным временем освобождения действующего агента является инкапсулирование в виде структуры «ядро(сердцевина) - оболочка», в которой сердцевина определенного химического состава (пербората или перкарбоната или персульфата, фермента или органической кислоты) заключена в водонерастворимый поверхностный слой некоего материала (например. затвердевшего полимера или метасиликата натрия - «жидкого стекла»).Encapsulation in the form of a core (core) - shell structure, in which a core of a certain chemical composition (perborate or percarbonate or persulfate, enzyme or organic acid) is encapsulated in a water-insoluble surface layer of some material, is a common way of forming a destructor with a delayed release time of the active agent ( e.g. hardened polymer or sodium metasilicate - "water glass").
Из известных деструкторов-окислителей полимерных (гуаровых) гелей наиболее эффективным является персульфат аммония, характерной особенностью которого является особая чувствительность к воде: реагент очень хорошо в ней растворим (при 25°С - 83,5 г/100 г воды, а при 60°С - уже 127,8 г/100 г воды), и в присутствии воды персульфат аммония быстро разлагается с выделением кислородных радикалов и озона. При действии водных растворов веществ с щелочной реакцией происходит разложение персульфата аммония с выделением аммиака. Разложение соли персульфата аммония наблюдается уже при повышении температуры водной среды более 40°С и особо бурно - при 70°С и выше. Персульфат аммония имеет ярко выраженные гидрофильные свойства и плохо взаимодействует (что проявляется в низкой адгезии) с полимерными веществами (и их водными растворами, эмульсиями, суспензиями).Of the known destructive oxidizing agents of polymer (guar) gels, ammonium persulfate is the most effective, a characteristic feature of which is its special sensitivity to water: the reagent is very soluble in it (at 25 ° C - 83.5 g / 100 g of water, and at 60 ° C is already 127.8 g / 100 g of water), and in the presence of water, ammonium persulfate quickly decomposes with the release of oxygen radicals and ozone. Under the action of aqueous solutions of substances with an alkaline reaction, decomposition of ammonium persulfate occurs with the release of ammonia. Ammonium persulfate salt decomposition is already observed when the temperature of the aqueous medium rises above 40 ° C and is especially violent at 70 ° C and above. Ammonium persulfate has pronounced hydrophilic properties and interacts poorly (which manifests itself in low adhesion) with polymeric substances (and their aqueous solutions, emulsions, suspensions).
Это не позволяет осуществить высвобождение активного вещества из гранулы в течение заданного времени и требует снижения скорости растворения гранулы в воде и водных растворах.This does not allow the release of the active substance from the granule within a predetermined time and requires a decrease in the rate of dissolution of the granule in water and aqueous solutions.
Применяемые способы инкапсулирования химических веществ-деструкторов гелевых полимерных жидкостей можно разбить на две большие группы: происходящие с участием водной среды или с участием органической среды.The applied methods of encapsulating chemical substances-destructors of gel polymer liquids can be divided into two large groups: those occurring with the participation of the aqueous medium or with the participation of the organic medium.
Отмеченная гиперактивность персульфата аммония по отношению к воде - разложение в водной среде, его относительно низкая термическая устойчивость, чаще всего заставляет изобретать сложные способы его инкапсулирования с применением сложных химических реакций компонентов или использования реагентов, получаемых путем сложного химического синтеза, в органической среде растворителей (например, спиртов), что накладывает на производство повышенные требования по обеспечению безопасности производства и рабочего персонала из-за токсичности реагентов или пожаро-взрывоопасности, а также по защите окружающей среды.The noted hyperactivity of ammonium persulfate with respect to water - decomposition in an aqueous medium, its relatively low thermal stability, most often makes it difficult to invent complex methods of encapsulating it using complex chemical reactions of components or using reagents obtained by complex chemical synthesis in an organic medium of solvents (for example alcohols), which imposes on the production increased requirements to ensure the safety of production and workers due to toxicity eagentov or fire and explosion hazards, and to protect the environment.
В патенте US 6357527, 2002 «Инкапсулированные брейкеры и способ их использования» ядро капсулы заключено в оболочку, которую формируют путем сшивки стиролакрилатного латекса азиридиновым форполимером либо карбодиимидом (в аппарате Вюрстера) с добавкой микрочастиц кремнезема, которые встраиваются в защитную оболочку, делая ее более хрупкой для облегчения разрушения капсулы под действием пластового давления.In the patent US 6357527, 2002 “Encapsulated breakers and the method of their use,” the core of the capsule is enclosed in a shell, which is formed by crosslinking the styrene acrylate latex with an aziridine prepolymer or carbodiimide (in the Wurster apparatus) with the addition of silica microparticles, which are embedded in its protective shell, making them into a protective shell to facilitate the destruction of the capsule under the influence of reservoir pressure.
Недостатки этого продукта и способа получения деструкторов (брейкеров) - использование специально синтезируемых полифункциональных (дорогостоящих) сшивателей, сложный способ получения - химический синтез и острая токсичность реагентов, а также недостаточная прочность защитной оболочки.The disadvantages of this product and the method of producing destructors (breakers) are the use of specially synthesized polyfunctional (expensive) crosslinkers, the difficult method of production is chemical synthesis and acute toxicity of the reagents, as well as the insufficient strength of the protective shell.
В заявке WO 2017022680, 2017, наружную оболочку капсул формируют с помощью водной эмульсии стирол-бутадиенового сополимера, имеющего температуру стеклования 20-80С. Недостатком продукта и способа применительно к капсулированию персульфата аммония является то, что персульфат растворяется в водной эмульсии с частичной или полной потерей активности.In the application WO 2017022680, 2017, the outer shell of the capsules is formed using an aqueous emulsion of a styrene-butadiene copolymer having a glass transition temperature of 20-80 ° C. The disadvantage of the product and method in relation to the encapsulation of ammonium persulfate is that persulfate dissolves in an aqueous emulsion with a partial or complete loss of activity.
В патенте US 4741401, 1988, предлагается оболочку капсул формировать из латексов ненасыщенных сополимеров, в частности, сополимера винилхлорида и винилиденхлорида или сополимера винилиденхлорида и сложного эфира ненасыщенной карбоновой кислоты. Недостатки - сложный химический состав компонентов, малоэффективность для получения капсул с персульфатом аммония вследствие растворения персульфата в водных латексах.US Pat. No. 4,741,401, 1988, proposes that the capsule shell be formed from latex unsaturated copolymers, in particular a copolymer of vinyl chloride and vinylidene chloride or a copolymer of vinylidene chloride and an unsaturated carboxylic acid ester. Disadvantages - the complex chemical composition of the components, inefficiency for obtaining capsules with ammonium persulfate due to the dissolution of persulfate in aqueous latexes.
В патентах РФ 2456325, 2012 и 2471848, 2013 предлагается для защитного покрытия капсул использовать силикаты щелочных металлов. Недостаток - персульфат аммония разлагается в щелочной среде с выделением аммиака.In the patents of the Russian Federation 2456325, 2012 and 2471848, 2013 it is proposed to use alkali metal silicates for the protective coating of capsules. The disadvantage is that ammonium persulfate decomposes in an alkaline environment with the release of ammonia.
В патенте US 6162766, 2000, деструктор заключен в гидролитически разлагаемое полимерное покрытие, образованное из сополимеров алкил-2-цианакрилата и сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот, акриламида и стирола. Реакция полимеризации жидкого цианакрилата с суспензируемым в нем порошком персульфата осуществляется в неводном растворителе (гексан, гептан, керосин). Недостатки - применение органических растворителей, сложный синтез полимерной защитной пленки, повышенная химическая и пожаро-взрывоопасность способа.In US Pat. No. 6162766, 2000, the destructor is encapsulated in a hydrolytically degradable polymer coating formed from copolymers of alkyl-2-cyanoacrylate and esters of acrylic and methacrylic acids, acrylamide and styrene. The polymerization reaction of liquid cyanoacrylate with a persulfate powder suspended in it is carried out in a non-aqueous solvent (hexane, heptane, kerosene). Disadvantages - the use of organic solvents, the complex synthesis of a polymer protective film, the increased chemical and fire-explosion hazard of the method.
В патенте US 5911923, 1999 микрокапсулирование химических веществ (в том числе персульфатов, перборатов и др.) предлагается осуществлять путем образования полиуретановой оболочки при взаимодействии полифункционального диизоцианата с диолами или полииолами в органической непрерывной фазе. Недостатки продукта и способа - применение органических растворителей, высока пожаро-взывоопасность, высокая токсичность диизоцианатов.In the patent US 5911923, 1999, microencapsulation of chemicals (including persulfates, perborates, etc.) is proposed by the formation of a polyurethane shell in the interaction of polyfunctional diisocyanate with diols or polyols in an organic continuous phase. The disadvantages of the product and method are the use of organic solvents, high fire and explosion hazard, high toxicity of diisocyanates.
Известен также продукт и способ инкапсулирования химикатов для применения в методах контролируемого времени высвобождения активного компонента по патенту US 6444316, 2002, по которому инкапсулирование заключается в нанесении двуслойного покрытия на химическое вещество. Первое покрытие представляет собой материал, выбранный из группы, включающей стирол-бутадиеновый латекс, низкоплавкие полиолефиновые воски, масла, полибутилен и атактические полиолефины или представляет собой малорастворимый материал, образованный взаимодействием наружного слоя химического вещества с соответствующим реагентом. При этом в качестве реагента используют карбонатные, фосфатные и сульфатные соли магния, бария, кальция и циркония. Второй слой формируют из частично гидролизованного акрилового полимера, который сшивают с помощью форполимера (полиазиридина) или карбодиимида. Недостатки - сложный химический состав компонентов защитной оболочки, сшивающие агенты получают в результате сложных химических реакций, высокая токсичность используемых реагентов, низкая скорость растворения полученных гранул.Also known is a product and method of encapsulating chemicals for use in controlled time release methods of the active ingredient of US Pat. No. 6,444,316,2002, wherein the encapsulation consists in applying a two-layer coating to a chemical. The first coating is a material selected from the group consisting of styrene-butadiene latex, low melting polyolefin waxes, oils, polybutylene and atactic polyolefins, or is a poorly soluble material formed by the interaction of the outer layer of a chemical with an appropriate reagent. Moreover, carbonate, phosphate and sulfate salts of magnesium, barium, calcium and zirconium are used as a reagent. The second layer is formed from a partially hydrolyzed acrylic polymer, which is crosslinked using a prepolymer (polyaziridine) or carbodiimide. Disadvantages - the complex chemical composition of the components of the protective shell, cross-linking agents are obtained as a result of complex chemical reactions, high toxicity of the reagents used, low dissolution rate of the obtained granules.
Наиболее близок к предлагаемому продукту и способу получения инкапсулированных брейкеров представляется способ по патенту CN 102690645 А, 2012 г., по которому частицы с персульфатом аммония смешивают с мелкодисперсным кремнеземом (двуокисью кремния), а в полученную смесь распыляют спиртовой раствор акриловой смолы. Далее проводят сушку материала, после которой получают частицы с первичным защитным покрытием персульфата. Затем на полученные частицы напыляют спиртовой раствор алкоксиполиалкиленоксида, который после высыхания спирта образует второй защитный барьерный слой. Недостатки продукта и способа: сложный химический состав второго защитного покрытия, использование спиртовых растворов, что требует дополнительных мер по улавливанию и возврату растворителя в производство, повышенная химическая и пожаро-взрывоопасность.Closest to the proposed product and method for producing encapsulated breakers is the method according to CN 102690645 A, 2012, in which particles with ammonium persulfate are mixed with finely divided silica (silicon dioxide), and an alcohol solution of acrylic resin is sprayed into the resulting mixture. Next, the material is dried, after which particles with a primary protective coating of persulfate are obtained. Then, an alcohol solution of alkoxypolyalkylene oxide is sprayed onto the obtained particles, which, after drying of the alcohol, forms a second protective barrier layer. The disadvantages of the product and method: the complex chemical composition of the second protective coating, the use of alcohol solutions, which requires additional measures to capture and return the solvent to production, increased chemical and fire hazard.
Технические проблемы, которые решает настоящее изобретение, следующие: использование в производстве токсичных веществ на водной основе, проведение химических синтезов и прочих химических реакций при формировании защитных слоев, химическая и пожаро-взрывоопасность производства.The technical problems that the present invention solves are as follows: use of water-based toxic substances in the production, chemical syntheses and other chemical reactions in the formation of protective layers, chemical and fire and explosion hazard of the production.
Технической задачей изобретения является исключение химической и пожаро-взрывоопасности процесса получения инкапсулированных деструкторов, исключение сложных химических процессов при получении защитных слоев, обеспечение безотходности и экологической безопасности производства, при сохранении необходимого снижения скорости растворения персульфата аммония в воде и водных растворах, получении массы защитного покрытия, достаточной для обеспечения требований по времени высвобождения активного вещества и снижении вязкости полимерного геля при определенной пластовой температуре.An object of the invention is the elimination of the chemical and fire hazard of the process for producing encapsulated destructors, the elimination of complex chemical processes in the preparation of protective layers, the provision of waste-free and environmental safety of production, while maintaining the necessary reduction in the rate of dissolution of ammonium persulfate in water and aqueous solutions, obtaining a mass of protective coating, sufficient to meet the requirements for the time of release of the active substance and a decrease in the viscosity of the polymer of the gel at a particular reservoir temperature.
Поставленная авторами задача решается путем создания капсулированного деструктора на основе персульфата аммония для жидкостей разгеливания нефтяных скважин после гидроразрыва пласта, представляющего собой гранулы, ядро которых состоит из смеси порошкообразного персульфата аммония с порошкообразным сульфатом кальция при их соотношении от 1,5:1,0 до 0,7:1,0, при этом ядро гранулы имеет защитное покрытие, выполненное из водонерастворимой полимерной пленки сополимеров метакриловой и акриловой кислоты, содержащей 1-2% порошкообразного карбоната кальция и/или натрий-монтморелонита от массы гранул, при этом защитное покрытие составляет 15-25% от массы гранул.The problem posed by the authors is solved by creating an encapsulated destructor based on ammonium persulfate for oil fluids for oil wells after hydraulic fracturing, which is a granule whose core consists of a mixture of powdered ammonium persulfate with powdered calcium sulfate at a ratio of 1.5: 1.0 to 0 , 7: 1,0, while the core of the granule has a protective coating made of a water-insoluble polymer film of methacrylic acid and acrylic acid copolymers containing 1-2% carbon powder that calcium and / or sodium montmorelonita by weight of granules, wherein the protective coating is 15-25% by weight of the granules.
Поставленная авторами задача решается также путем осуществления способа получения капсулированного деструктора на основе персульфата аммония для жидкостей разгеливания нефтяных скважин после гидроразрыва пласта по п. 1, включающего смешивание порошкообразного сульфата аммония с порошкообразным сульфатом кальция при их соотношении от 1,5:1,0 до 0,7:1,0, гранулирование полученной смеси для получения защитного покрытия при распылении в качестве связующего воды в количестве от 0,1 до 0,4 по отношению к массе сульфата кальция, высушивание полученных гранул в слое продуваемого потоком теплоносителя при температуре 30-40С, нанесение распылением на полученные гранулы водного раствора сополимеров метакриловой и акриловой кислот для получения слоя защитного покрытия и его формирование путем последовательного чередования процессов распыления раствора и сушки гранул до получения полимерной пленки, составляющей 15-25% от массы гранул, при этом периодически в слой гранул распыливают тонкодисперсный порошок карбоната кальция и/или натрий-монтморелонита в количестве 1-2% от массы гранул.The problem posed by the authors is also solved by implementing a method for producing an encapsulated destructor based on ammonium persulphate for oilfield liquidation fluids after hydraulic fracturing according to claim 1, comprising mixing powdered ammonium sulfate with powdered calcium sulfate at a ratio of from 1.5: 1.0 to 0 , 7: 1.0, granulating the resulting mixture to obtain a protective coating by spraying as a binder in an amount of from 0.1 to 0.4 with respect to the weight of calcium sulfate, drying to obtain granules in the layer blown by the flow of heat carrier at a temperature of 30-40C, spraying on the obtained granules an aqueous solution of methacrylic acid and acrylic acid copolymers to obtain a protective coating layer and its formation by sequentially alternating the processes of spraying the solution and drying the granules to obtain a polymer film of 15- 25% by weight of the granules, while periodically finely dispersed powder of calcium carbonate and / or sodium montmorrelonite is sprayed into the granule layer in an amount of 1-2% by weight of the granules.
Предпочтительно, при высушивании гранул в слое продуваемого потоком теплоносителя дополнительно использовать ИK-излучение.Preferably, when drying the granules in the layer blown by the flow of coolant, IR radiation is additionally used.
Как показали исследования авторов, изготовление ядра гранул капсулированного деструктора из смеси порошкообразного персульфата аммония с порошкообразным сульфатом кальция (гипс, алебастр) - быстротвердеющего при взаимодействии с водой материала, при их соотношении от 1,5:1,0 до 0,7:1,0 позволяет получить прочную объемную матрицу, внутри которой заключен персульфат аммония, а снаружи - «матрица» из сульфата кальция.As the authors showed, the manufacture of the capsule destructor granule core from a mixture of powdered ammonium persulfate with powdered calcium sulfate (gypsum, alabaster) - quick-hardening material when interacting with water, with a ratio of 1.5: 1.0 to 0.7: 1, 0 allows you to get a solid bulk matrix, inside which is contained ammonium persulfate, and on the outside - a "matrix" of calcium sulfate.
При использовании сульфата кальция в количестве больше указанных пределов, часть гранул оказывается "пустой", а при увеличении количества персульфата аммония больше указанных пределов - сульфат кальция не образует матрицы, в которой заключен персульфат аммония. И в первом и втором случае это ведет к нарушению оптимальной работы деструктора - в первом случае снижение вязкости будет недостаточное, а во втором - быстрее необходимого.When using calcium sulfate in an amount greater than the specified limits, part of the granules is "empty", and with an increase in the amount of ammonium persulfate more than the specified limits, calcium sulfate does not form a matrix in which ammonium persulfate is enclosed. And in the first and second cases, this leads to a violation of the optimal operation of the destructor - in the first case, the decrease in viscosity will be insufficient, and in the second - faster than necessary.
Использование в качестве связующего воды в количестве от 0,1 до 0,4 по отношению к массе сульфата кальция позволяет получить быстрое затвердевание образующихся гранул.Use as a binder water in an amount of from 0.1 to 0.4 with respect to the weight of calcium sulfate allows you to get a quick solidification of the resulting granules.
Несоблюдение температуры сушки 30-40°С ведет к невозможности получения полноценных гранул - к их не досушиванию или растрескиванию.Non-observance of the drying temperature of 30-40 ° C leads to the impossibility of obtaining complete granules - to their non-drying or cracking.
Распыление тонкодисперсного порошка карбоната кальция и/или натрий-монтморелонита в количестве 1-2% от массы гранул в слой высушиваемых гранул способствует быстрому формированию полимерной пленки на поверхности гранул, ее уплотнению и упрочнению, при этом поры в пленке частично закрываются, препятствуя дальнейшему проникновению воды внутрь гранулы и растворению исходного материала.Spraying finely dispersed powder of calcium carbonate and / or sodium montmorrelonite in an amount of 1-2% by weight of the granules into the layer of dried granules contributes to the rapid formation of a polymer film on the surface of the granules, its compaction and hardening, while the pores in the film partially close, preventing further penetration of water into the granules and dissolving the starting material.
Процесс ведут до получения полимерной пленки, составляющей 15-25% от массы гранул, что позволяет снизить скорость растворения персульфата аммония в воде и водных растворах, получить массу защитного покрытия, достаточную для обеспечения требований по времени высвобождения активного вещества и снижения вязкости полимерного геля при определенной пластовой температуре. При этом снижение массы защитной пленки меньше 15% ведет к быстрому снижению вязкости геля при его использовании, что недопустимо, а при ее увеличении более 25% от массы гранул - продукт теряет потребительские свойства, поскольку размеры гранулы превышают 2,5 мм.The process is carried out until a polymer film is made up of 15-25% by weight of the granules, which allows to reduce the dissolution rate of ammonium persulfate in water and aqueous solutions, to obtain a mass of protective coating sufficient to meet the requirements for the time of release of the active substance and to reduce the viscosity of the polymer gel at a certain reservoir temperature. Moreover, a decrease in the mass of the protective film less than 15% leads to a rapid decrease in the viscosity of the gel when it is used, which is unacceptable, and when it increases more than 25% by weight of the granules, the product loses its consumer properties, since the granule size exceeds 2.5 mm
Способ с получением защищаемого продукта реализуют следующим образом:The method of obtaining the protected product is implemented as follows:
Порошкообразный персульфат аммония смешивают с порошкообразным сульфатом кальция при их соотношении от 1,5:1,0 до 0,7:1,0, затем смесь гранулируют при распылении воды в необходимом для быстрого затвердевания образующихся частиц (гранул) количестве от 0,1 до 0,4 по отношению к массе сульфата, высушивают полученные гранулы в слое продуваемого потоком теплоносителя при температуре 30-40°С, в результате чего образуется первичная защитная матрица для частиц персульфата аммония. Процесс сушки можно осуществлять при периодическом изменении скорости потока теплоносителя от 0,8 до 1,2. Во время сушки возможно дополнительно использовать ИК-излучение, причем его мощность предпочтительно менять синфазно с изменением скорости потока теплоносителя для того, чтобы исключить перегрев гранул.Powdered ammonium persulfate is mixed with powdered calcium sulfate at a ratio of from 1.5: 1.0 to 0.7: 1.0, then the mixture is granulated by spraying water in an amount of 0.1 to 10 required for the quick solidification of the resulting particles (granules) 0.4 with respect to the mass of sulfate, the granules obtained are dried in a layer blown by the flow of heat carrier at a temperature of 30-40 ° С, as a result of which a primary protective matrix is formed for particles of ammonium persulfate. The drying process can be carried out with periodic changes in the flow rate of the coolant from 0.8 to 1.2. During drying, it is possible to additionally use infrared radiation, and its power is preferably changed in phase with a change in the flow rate of the coolant in order to prevent overheating of the granules.
После затвердевания первичных гранул на них в перемешиваемом слое распылением наносят основной (второй) слой (покрытие) защитного материала в виде водного раствора сополимеров метакриловой и акриловой кислот. В слой перемешиваемых гранул параллельно с подачей жидкого компонента также подается тонкодисперсный порошок малорастворимого в воде материала в количестве 1-2% от массы гранул, который распределяется по их поверхности. В качестве такового используют карбонат кальция и/или бентонит в натриевой форме (натрий-монтмориллонит). Далее гранулы высушивают при температуре 30-40°С. Защитный слой формируют путем последовательного чередования процессов распыления раствора и сушки гранул до получения полимерной пленки, составляющей 15-25% от массы гранул. Процесс завершают по достижению массы защитного покрытия величины, достаточной для обеспечения требований по времени высвобождения активного вещества и снижения вязкости полимерного геля при определенной пластовой температуре.After the primary granules have hardened, the main (second) layer (coating) of the protective material in the form of an aqueous solution of methacrylic and acrylic acid copolymers is applied to them in a mixed layer by spraying. In the layer of mixed granules in parallel with the supply of the liquid component, finely dispersed powder of poorly soluble material in water is also fed in an amount of 1-2% of the mass of granules, which is distributed over their surface. As such, calcium carbonate and / or bentonite in sodium form (sodium montmorillonite) is used. Next, the granules are dried at a temperature of 30-40 ° C. The protective layer is formed by sequentially alternating the processes of spraying the solution and drying the granules to obtain a polymer film comprising 15-25% by weight of the granules. The process is completed when the mass of the protective coating reaches a value sufficient to meet the requirements for the time of release of the active substance and to reduce the viscosity of the polymer gel at a certain formation temperature.
Первичное гранулирование порошковых материалов и покрытие гранул защитным покрытием может проводиться в тарельчатых грануляторах-окатывателях, а сушка - в продуваемых слоях аппаратов с псевдоожиженным слоем при скорости подачи теплоносителя (подогретого воздуха) не выше 1,1 от скорости начала псевдоожижения слоя гранул, причем для интенсификации процесса сушки гранул возможно использовать источники инфракрасного излучения с мощностью воздействия не выше 5 Вт/см2 площади слоя гранул в горизонтальном сечении аппарата. Относительно небольшая скорость продувки слоя гранул и невысокая температура сушки направлены на сохранение сплошности полимерной пленки на гранулах, во избежание их высыхания прежде, чем сформируется сплошная полимерная пленка, исключения ее истирания при интенсивном перемешивании. Температура сушки 30-40°С также обоснована из соображений не разрушения молекул такого деструктора, как персульфат аммония, от воздействия температуры в процессе «нанесение слоя полимерного материала - сушка гранул». Роль «теплоизолятора» играет и первичная матрица схватившегося материала. Подача порошкового материала в процессе нанесения защитного слоя на гранулы - распылением водного раствора сополимеров метакриловой и акриловой кислоты - имеет целью не столько исключать агрегацию гранул, сколько повысить механическую прочность образующихся полимерных пленок, так как карбонат кальция и натрий-монтмориллонит выполняют здесь роль сшивающих агентов для карбоксилсодержащих сополимеров акриловой и метакриловой кислот.The primary granulation of powder materials and the coating of granules with a protective coating can be carried out in disk-shaped granulator-pelletizing machines, and drying can be carried out in the blown layers of devices with a fluidized bed at a flow rate of the coolant (heated air) not higher than 1.1 from the rate of onset of fluidization of the granule layer, and for intensification the process of drying the granules, it is possible to use sources of infrared radiation with an exposure power not exceeding 5 W / cm 2 the area of the layer of granules in the horizontal section of the apparatus. The relatively low speed of purging the layer of granules and a low drying temperature are aimed at maintaining the continuity of the polymer film on the granules, to prevent them from drying out before a continuous polymer film is formed, eliminating its abrasion with vigorous stirring. The drying temperature of 30-40 ° C is also justified for reasons not to destroy the molecules of such a destructor as ammonium persulfate from the influence of temperature in the process of "applying a layer of polymeric material - drying granules". The role of the "heat insulator" is played by the primary matrix of the seized material. The supply of powder material in the process of applying a protective layer to the granules — by spraying an aqueous solution of methacrylic and acrylic acid copolymers — aims not only to exclude aggregation of the granules, but to increase the mechanical strength of the resulting polymer films, since calcium carbonate and sodium montmorillonite play the role of crosslinking agents for carboxyl-containing copolymers of acrylic and methacrylic acids.
Следующие примеры иллюстрируют изобретение, не ограничивая его по существу.The following examples illustrate the invention without limiting it in essence.
ПРИМЕР 1. Порошок персульфата аммония в количестве 600 г смешивают с порошком быстротвердеющего при взаимодействии с водой материала - сульфата кальция в количестве 400 г (в соотношении 1,5:1,0), смесь гранулируют при распылении воды в необходимом для быстрого затвердевания образующихся частиц (гранул) количестве 0,2 по отношению к массе сульфата кальция и высушивают полученные гранулы в слое продуваемого потоком теплоносителя при температуре 35°С. После затвердевания первичных гранул на них в перемешиваемом слое распылением наносят основной (второй) слой (покрытие) защитного материала в виде водного раствора сополимеров метакриловой кислоты. В слой перемешиваемых гранул параллельно с подачей жидкого компонента также подают 1% тонкодисперсного порошка малорастворимого в воде материала, который распределяется по поверхности гранул. В качестве такового используют карбонат кальция. Далее гранулы высушивают при температуре 30°С. Защитный слой формируют путем последовательного чередования процессов распыления раствора и сушки гранул до получения полимерной пленки, составляющей 15% от объема гранулы. Гранулирование осуществляют в известных тарельчатых грануляторах-окатывателях, а сушку - в продуваемых слоях аппарата с псевдоожиженным слоем. В результате получают гранулы на основе персульфата аммония для жидкостей разгелевания нефтяных скважин после гидроразрыва пласта. Время выдерживания геля при пластовой температуре 90°С - 60 мин, что обеспечивает необходимое снижения вязкости полимерного геля до 200 мПa⋅с.EXAMPLE 1. Ammonium persulfate powder in an amount of 600 g is mixed with a powder of quick-hardening material when interacting with water - calcium sulfate in an amount of 400 g (in a ratio of 1.5: 1.0), the mixture is granulated by spraying water necessary for the rapid solidification of the resulting particles (granules) in an amount of 0.2 with respect to the weight of calcium sulfate and the granules are dried in a layer blown by the flow of heat carrier at a temperature of 35 ° C. After the primary granules have hardened, the main (second) layer (coating) of the protective material in the form of an aqueous solution of methacrylic acid copolymers is applied to them in a mixed layer by spraying. In parallel with the feeding of the liquid component, 1% of finely dispersed powder of water-insoluble material, which is distributed over the surface of the granules, is also fed into the layer of stirred granules. As such, calcium carbonate is used. Next, the granules are dried at a temperature of 30 ° C. The protective layer is formed by sequentially alternating the processes of spraying the solution and drying the granules to obtain a polymer film constituting 15% of the granule volume. Granulation is carried out in known dish-shaped pellet granulators, and drying is carried out in the blown layers of a fluidized bed apparatus. The result is granules based on ammonium persulfate for the fluids of gelation of oil wells after hydraulic fracturing. The gel holding time at the formation temperature of 90 ° C is 60 minutes, which provides the necessary reduction in the viscosity of the polymer gel to 200 mPa⋅s.
ПРИМЕР 2. Порошок персульфата аммония смешивают с порошком быстротвердеющего при взаимодействии с водой материала - сульфата кальция в соотношении 0,7-1,0 (например, 350 г и 500 г), смесь гранулируют при распылении воды в необходимом для быстрого затвердевания образующихся частиц (гранул) количестве 0,4 по отношению к массе сульфата кальция и высушивают полученные гранулы в слое продуваемого потоком теплоносителя при температуре 30°С.EXAMPLE 2. The powder of ammonium persulfate is mixed with a powder of quick-hardening material when interacting with water - calcium sulfate in a ratio of 0.7-1.0 (for example, 350 g and 500 g), the mixture is granulated by spraying water necessary for the quick solidification of the resulting particles ( granules) in an amount of 0.4 with respect to the mass of calcium sulfate and the granules obtained are dried in a layer blown by the heat-carrier stream at a temperature of 30 ° C.
После затвердевания первичных гранул на них в перемешиваемом слое распылением наносят основной (второй) слой (покрытие) защитного материала в виде водного раствора сополимеров метакриловой кислоты. В слой перемешиваемых гранул параллельно с подачей жидкого компонента также подают 2% тонкодисперсного порошка малорастворимого в воде материала, который распределяется по поверхности гранул. В качестве такового используют натрий-монтморелонит. Далее гранулы высушивают при температуре 30°С. Защитный слой формируют путем последовательного чередования процессов распыления раствора и сушки гранул до получения полимерной пленки, составляющей 18% от объема гранулы. Гранулирование осуществляют в известных тарельчатых грануляторах-окатывателях, а сушку - в продуваемых слоях аппарата с псевдоожиженным слоем. В результате получают гранулы на основе персульфата аммония для жидкостей разгелевания нефтяных скважин после гидроразрыва пласта. Время выдерживания геля при пластовой температуре 90°С - 120 мин, что обеспечивает необходимое снижения вязкости полимерного геля до 500 мПа⋅с.After the primary granules have hardened, the main (second) layer (coating) of the protective material in the form of an aqueous solution of methacrylic acid copolymers is applied to them in a mixed layer by spraying. In parallel with the feeding of the liquid component, 2% of finely dispersed powder of water-insoluble material, which is distributed over the surface of the granules, is also fed into the layer of stirred granules. As such, sodium montmorelonite is used. Next, the granules are dried at a temperature of 30 ° C. The protective layer is formed by sequentially alternating the processes of spraying the solution and drying the granules to obtain a polymer film constituting 18% of the granule volume. Granulation is carried out in known dish-shaped pellet granulators, and drying is carried out in the blown layers of a fluidized bed apparatus. The result is granules based on ammonium persulfate for the fluids of gelation of oil wells after hydraulic fracturing. The gel holding time at the formation temperature of 90 ° C is 120 minutes, which provides the necessary reduction in the viscosity of the polymer gel to 500 mPa⋅s.
ПРИМЕР 3. То же, что и в примере 1, но с получением защитной пленки, составляющей 20% от массы гранул. Время выдерживания геля при пластовой температуре 90°С - 120 мин, что обеспечивает необходимое снижения вязкости полимерного геля до 600 мПа⋅с.EXAMPLE 3. The same as in example 1, but with the receipt of a protective film constituting 20% by weight of the granules. The gel holding time at the formation temperature of 90 ° C is 120 minutes, which provides the necessary reduction in the viscosity of the polymer gel to 600 mPa⋅s.
ПРИМЕР 4. То же, что и в примере 2, но с получением защитной пленки, составляющей 25% от массы гранулы. Время выдерживания геля при пластовой температуре 90°С - 120 мин, что обеспечивает необходимое снижения вязкости полимерного геля до 610 мПа⋅с.EXAMPLE 4. The same as in example 2, but with the receipt of a protective film constituting 25% by weight of the granules. The gel holding time at the formation temperature of 90 ° C is 120 minutes, which provides the necessary reduction in the viscosity of the polymer gel to 610 mPa⋅s.
Полученный материал тестировался на полимерном геле со следующими характеристиками:The resulting material was tested on a polymer gel with the following characteristics:
- гелеобразователь WG-51LDS - 8,0 л/м3 - WG-51LDS gelling agent - 8.0 l / m 3
- сшиватель DBXL-301 - 5,0 л/м3 - stapler DBXL-301 - 5.0 l / m 3
- вязкость линейного геля - 27,4 сП- viscosity of a linear gel - 27.4 cP
- рН сшитого геля - 9,0- pH crosslinked gel - 9.0
К полимерному гелю добавлялось 0,3 кг/м3 капсулированного деструктора, и смесь выдерживали при пластовой температуре 90°С.0.3 kg / m 3 of an encapsulated destructor was added to the polymer gel, and the mixture was kept at a formation temperature of 90 ° C.
Величины измеренной вязкости полимерного геля во времени выдерживания для образцов капсулированных деструкторов по примерам 1-4, а также при использовании образца брейкера марки WBCapHT представлены в таблице 1.The values of the measured viscosity of the polymer gel in the aging time for samples of encapsulated destructors according to examples 1-4, as well as when using a sample breaker brand WBCapHT are presented in table 1.
Таким образом, предложение заявителя позволяет обеспечить химическую и пожаро- взрывобезопасность процесса получения инкапсулированных деструкторов, исключает сложные химические процессы при получении защитных слоев гранул, обеспечивает безотходность и экологическую безопасность производства. При этом обеспечивается снижение скорости растворения гранул в воде и водных растворах, получение массы защитного покрытия гранул, достаточной для обеспечения требований по времени высвобождения активного вещества и снижения вязкости полимерного геля при определенной пластовой температуре.Thus, the applicant's proposal allows for chemical and fire and explosion safety of the process of obtaining encapsulated destructors, eliminates complex chemical processes in the preparation of protective layers of granules, and ensures non-waste and environmental safety of production. This ensures a decrease in the rate of dissolution of granules in water and aqueous solutions, obtaining a mass of protective coating of granules sufficient to meet the time requirements for the release of the active substance and reduce the viscosity of the polymer gel at a certain formation temperature.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017140313A RU2699420C2 (en) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Capsular destructor based on ammonium persulphate for oil degelling fluids of oil wells after hydraulic fracturing of the formation and method of its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017140313A RU2699420C2 (en) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Capsular destructor based on ammonium persulphate for oil degelling fluids of oil wells after hydraulic fracturing of the formation and method of its production |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017140313A RU2017140313A (en) | 2019-05-21 |
| RU2017140313A3 RU2017140313A3 (en) | 2019-05-21 |
| RU2699420C2 true RU2699420C2 (en) | 2019-09-05 |
Family
ID=66635996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017140313A RU2699420C2 (en) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Capsular destructor based on ammonium persulphate for oil degelling fluids of oil wells after hydraulic fracturing of the formation and method of its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2699420C2 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4741401A (en) * | 1987-01-16 | 1988-05-03 | The Dow Chemical Company | Method for treating subterranean formations |
| US5911923A (en) * | 1996-07-01 | 1999-06-15 | Microtek Laboratories, Inc. | Method for microencapsulating water-soluble or water-dispersible or water-sensitive materials in an organic continuous phase |
| US6162766A (en) * | 1998-05-29 | 2000-12-19 | 3M Innovative Properties Company | Encapsulated breakers, compositions and methods of use |
| WO2001094744A1 (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-13 | T R Oil Services Limited | Microcapsule well treatment |
| US6357527B1 (en) * | 2000-05-05 | 2002-03-19 | Halliburton Energy Services, Inc. | Encapsulated breakers and method for use in treating subterranean formations |
| US6444316B1 (en) * | 2000-05-05 | 2002-09-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Encapsulated chemicals for use in controlled time release applications and methods |
| RU2456325C2 (en) * | 2007-10-15 | 2012-07-20 | Кемира Кемикалс, Инк. | Compositions of liquids for treatment of wells, which includes compounds with retarded liberation of percarbonate, and their application methods |
| CN102690645A (en) * | 2012-06-08 | 2012-09-26 | 中国海洋石油总公司 | Sustained-release gel-breaking type fracturing propping agent and preparation method thereof |
-
2017
- 2017-11-21 RU RU2017140313A patent/RU2699420C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4741401A (en) * | 1987-01-16 | 1988-05-03 | The Dow Chemical Company | Method for treating subterranean formations |
| US5911923A (en) * | 1996-07-01 | 1999-06-15 | Microtek Laboratories, Inc. | Method for microencapsulating water-soluble or water-dispersible or water-sensitive materials in an organic continuous phase |
| US6162766A (en) * | 1998-05-29 | 2000-12-19 | 3M Innovative Properties Company | Encapsulated breakers, compositions and methods of use |
| US6357527B1 (en) * | 2000-05-05 | 2002-03-19 | Halliburton Energy Services, Inc. | Encapsulated breakers and method for use in treating subterranean formations |
| US6444316B1 (en) * | 2000-05-05 | 2002-09-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Encapsulated chemicals for use in controlled time release applications and methods |
| WO2001094744A1 (en) * | 2000-06-06 | 2001-12-13 | T R Oil Services Limited | Microcapsule well treatment |
| RU2456325C2 (en) * | 2007-10-15 | 2012-07-20 | Кемира Кемикалс, Инк. | Compositions of liquids for treatment of wells, which includes compounds with retarded liberation of percarbonate, and their application methods |
| RU2471848C2 (en) * | 2007-10-15 | 2013-01-10 | Кемира Кеми Аб | Method for obtaining granule of coated oxidising agent; obtained granule and its use |
| CN102690645A (en) * | 2012-06-08 | 2012-09-26 | 中国海洋石油总公司 | Sustained-release gel-breaking type fracturing propping agent and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017140313A (en) | 2019-05-21 |
| RU2017140313A3 (en) | 2019-05-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2346324C (en) | Encapsulated breakers and method for use in treating subterranean formations | |
| CN88100379A (en) | Handle the method on stratum | |
| US9856414B2 (en) | Compositions, systems and methods of making coated additive components | |
| EP3027702B1 (en) | Encapsulated internal filter cake breakers with improved release properties | |
| RU2621239C2 (en) | Self-suspending proppants for hydraulic fracturing | |
| US10472943B2 (en) | Self-suspending proppants for hydraulic fracturing | |
| US20200115609A1 (en) | Controlled break enzyme formulations | |
| WO2017125854A1 (en) | Methods and materials for controlled release of desired chemistries | |
| US4923753A (en) | Controlled-release compositions for acids | |
| EP0540204A2 (en) | Method of fracturing formations | |
| US20140000891A1 (en) | Self-suspending proppants for hydraulic fracturing | |
| RU2420350C2 (en) | Microcapsules with water or water solution (versions) and method of their production (versions) | |
| WO2013192634A2 (en) | Self-suspending proppants for hydraulic fracturing | |
| RU2699420C2 (en) | Capsular destructor based on ammonium persulphate for oil degelling fluids of oil wells after hydraulic fracturing of the formation and method of its production | |
| KR20140039007A (en) | Method of encapsulation and immobilization | |
| JP2017206570A (en) | Method for contracting water-absorbing resin in water-retaining condition | |
| JP2017206569A (en) | Method for liquefying water-absorbing resin in water-retaining condition | |
| US20250059436A1 (en) | Encapsulation of oilfield chemicals for on-demand triggered release | |
| Bhatia | Encapsulation of particles using brittle coatings for subterranean applications | |
| CN117343491A (en) | High-temperature-resistant slow-release composite material and preparation method and application thereof | |
| TW201442990A (en) | Self-suspending proppants for hydraulic fracturing | |
| JPWO2017022680A1 (en) | Capsule and variable viscosity fluid | |
| JPS607534B2 (en) | Inorganic substance wall microcapsules and their manufacturing method | |
| JP2005068294A (en) | Core-shell type heat insulating material and manufacturing method | |
| HK1194450A (en) | Self-suspending proppants for hydraulic fracturing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191122 |