Ингибирующие образование твердых отложений частицы и способы их применения

Изобретение относится к применению частиц с фосфонатным ингибитором отложений в подземных работах. Способ ингибирования образования твердых отложений в подземном месторождении включает формирование ингибирующих образование твердых отложений частиц из смеси золы-уноса и средства для отверждения в среде фосфоновой кислоты, где золу-унос отверждают в твердый материал путем контакта со средством для отверждения в среде фосфоновой кислоты, суспендируя твердые частицы в жидкости для обработки, и помещение их в часть подземного месторождения или в желаемое место внутри указанной части, в которой твердые частицы высвобождают ингибитор образования твердых отложений во времени при воздействии водных жидкостей, смесь содержит, по меньшей мере, один многовалентный ион и указанные ингибирующие частицы, по меньшей мере, частично покрыты покрывающим материалом. Частицы, указанные выше. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - повышение эффективности обработки. 2 н. и 13 з.п.ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Это изобретение относится к применению везде частиц, сформированных путем отверждения золы-уноса с фосфонатными ингибиторами образования твердых отложений в подземных работах.

Нефтепромысловые жидкости (т.е. нефть, газ и вода) в общем, представляют собой сложные смеси алифатических углеводородов, ароматики, гетероароматических молекул, анионных и катионных солей, кислот, песков, алевритов, глин и большого количества других компонентов. Природа этих жидкостей вместе с иногда жесткими условиями нагрева, давления и турбулентности, которым они часто подвергаются во время извлечения, представляют собой факторы, вносящие вклад в формирование твердых отложений в нефтяных и/или газовых скважинах или производственном оборудовании. Везде, где имеется производство воды, существует потенциал для образования какого-либо типа твердых отложений. Термин "твердые отложения", в том виде, в каком он используется в настоящем описании, относится к осаждениям минералов или твердых солей, которые образуются, когда на насыщение воды в месторождении одним или более минералов оказывают влияния изменяющиеся физические условия (такие, как температура, давление или состав); при этом это приводит к тому, что минералы и соли, ранее находившиеся в растворе, выпадают в осадок. Твердые отложения могут образоваться на любой поверхности в скважинных операциях, включая подземные месторождения, насосно-компрессорные трубы, гравийные фильтры и другое шурфовое оборудование. Твердые отложения могут сформироваться практически мгновенно или нарастать в течение нескольких месяцев перед тем, как они станут заметными. Действие, оказываемое твердыми отложениями на производительность, зависит от типа, расположения и отложившейся массы. Образование твердых отложений может стать настолько значительным, чтобы сдерживать или даже полностью заглушить работы. Образование твердых отложений может снизить проницаемость подземного месторождения, снизить производительность скважины и уменьшить срок эксплуатации производственного оборудования. Для того, чтобы удалить твердые отложения из скважин и оборудования, в общем, является необходимым остановить работы, что является и требующим много времени, и затратным.

Образование твердых отложений часто сдерживают при помощи использования ингибиторов образования твердых отложений. В уровне техники известно несколько способов введения ингибиторов образования твердых отложений в эксплуатационные скважины. Например, твердую форму ингибитора образования твердых отложений можно поместить в месторождение; однако, этот способ является ограниченным из-за того, что существует относительно немного эффективных твердых ингибиторов образования твердых отложений, и каждый имеет функциональные или конструктивные ограничения. Другой известный путь помещения ингибитора образования твердых отложений представляет собой импрегнирование пористых частиц ингибитором образования твердых отложений, в котором поры находятся в сообщении с жидкость, окружающей частицы; пример этого способа можно найти в патенте США № 5964291, выданном Bourne et al. Способы, в которых ингибитор образования твердых отложений помещают в пористую среду, такую, как частицы, являются ограниченными в том, что они могут нести лишь относительно небольшое количество ингибитора образования твердых отложений. Все еще другой известный способ помещения ингибитора образования твердых отложений представляет собой адсорбцию ингибитора образования твердых отложений только поверхностью частиц. Подобно способу с пористыми частицами этот способ является ограниченным в том, что они могут нести лишь относительно небольшое количество ингибитора образования твердых отложений. Наконец, в уровне техники известны способы помещения нерастворимой или труднорастворимой соли ингибитора образования твердых отложений в подземное месторождение; однако, эти способы не всегда могут обладать желаемыми механическими свойствами.

Часто область подземного месторождения, где ингибирование образования твердых отложений является желательным, также представляет собой область, где является желательным помещение частиц. Частицы часто используют в подземных операциях по обработке. Например, скважины, дающие углеводороды, часто стимулируют путем гидравлического разрыва пласта, в котором жидкость-носитель, известную как разрывающая жидкость, закачивают в шурф, пронизывающий подземное месторождение, под давлением, достаточным для создания или увеличения одной или более трещин, известных как "разрывы" в подземном месторождении. Часто эти разрывы пласта включают частицы, часто называемые "расклинивающими средствами", которые суспендируют в разрывной жидкости и осаждают в разрывах. Частицы расклинивающего средства могут функционировать, среди всего прочего, для предотвращения одного или более разрывов от полного закрытия после спуска гидравлического давления, формируя проводящие каналы, через которые жидкости теперь смогут течь в шурф. Операции гидроразрыва являются хорошо известными в уровне техники.

Другая подземная операция, в которой используют частицы, представляет собой операцию гравийной набивки. Операции гравийной набивки, в общем, включают помещение фильтра в шурф и набивку окружающего кольцевого пространства между фильтром и шурфом гравием конкретного размера, направленным на предотвращение пропускания песка из месторождения. Фильтр может включать фильтровальный узел, используемый для задержки гравия, помещенного во время операции гравийной набивки. Большое количество размеров и конфигураций фильтров являются доступными для соответствия характеристикам используемых гравийных частиц. Подобным образом, большое количество гравийных частиц является доступным для соответствия характеристикам несвязанных частиц в подземном месторождении. Для установки гравийного фильтра гравий можно переносить к месторождению в форме кашицы путем смешивания гравийных частиц с подходящими жидкостями для обработки. Получающаяся структура представляет собой барьер для миграции песка из месторождения, позволяя все еще при этом течение жидкости. В дополнение к традиционной операции гравийной набивки с фильтром, в уровне техники хорошо известны операции гравийной набивки без фильтра. Как пример, некоторые способы гравийной набивки без фильтра описаны в патенте США № 6745159, который во всей своей полноте является включенным в настоящее описание посредством ссылки.

В некоторых ситуациях операции гидравлического разрыва и гравийной набивки можно объединить в одну обработку. Такие обработки часто называют операциями "гидроразрыва с установкой сетчатого фильтра". В некоторых случаях обработки, в общем, завершают при наличии на месте узла гравийно-клеевого фильтра с прокачиванием гидравлического разрыва пласта через кольцевое пространство между отливкой и фильтром. В этой ситуации гидравлический разрыв пласта заканчивается в состоянии выпадения песка, создавая кольцевую гравийную набивку между фильтром и отливкой. В других случаях гидравлический разрыв пласта можно провести перед установкой фильтра и помещения гравийной набивки. Операции гидроразрыва с применением сетчатого фильтра являются хорошо известными в уровне техники.

В некоторых ситуациях твердый ингибитор образования твердых отложений по настоящему изобретению можно поместить в кольцевое пространство, в сам шурф или в пилотную часть ствола скважины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Это изобретение относится к применению частиц, сформированных путем отверждения золы-уноса с фосфонатными ингибиторами образования твердых отложений в скважинных операциях.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения создан способ ингибирования образования твердых отложений в подземном месторождении, включающий: формирование ингибирующих образование твердых отложений частиц из смеси золы-уноса и средства для отверждения в среде фосфоновой кислоты, в котором золу-унос отверждают в твердый материал путем контакта со средством для отверждения в среде фосфоновой кислоты; необязательное суспендирование твердых частиц в жидкость для обработки; и помещение твердых частиц в часть подземного месторождения, или в желаемое место внутри указанной части, где твердые частицы высвобождают ингибитор образования твердых отложений во времени при воздействии водных жидкостей.

В другом аспекте создан способ ингибирования образования твердых отложений в подземном месторождении, включающий: формирование ингибирующих образование твердых отложений частиц из смеси золы-уноса и средства для отверждения в среде фосфоновой кислоты, в котором золу-унос отверждают в твердый материал путем контакта со средством для отверждения в среде фосфоновой кислоты; и суспендирование твердых частиц в жидкость для обработки; и помещение твердых частиц в желаемое место внутри части подземного месторождения, где твердые частицы высвобождают ингибитор образования твердых отложений во времени при воздействии водных жидкостей.

В другом аспекте созданы ингибирующие образование твердых отложений частицы, сформированные из смеси золы-уноса и средства для отверждения в среде фосфоновой кислоты, где золу-унос отверждают в твердый материал путем контакта со средством для отверждения в среде фосфоновой кислоты.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения созданы способы ингибирования образования твердых отложений в подземном месторождении, включающие: формирование ингибирующих образование твердых отложений частиц из смеси золы-уноса и средства для отверждения в среде фосфоновой кислоты, где золу-унос отверждают в твердый материал путем контакта со средством для отверждения в среде фосфоновой кислоты; и помещение твердых частиц в часть подземного месторождения, в которой твердые частицы высвобождают ингибитор образования твердых отложений во времени при воздействии водных жидкостей.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения созданы способы ингибирования образования твердых отложений в подземном месторождении, включающие: формирование ингибирующих образование твердых отложений частиц из смеси золы-уноса и средства для отверждения в среде фосфоновой кислоты, где золу-унос отверждают в твердый материал путем контакта со средством для отверждения в среде фосфоновой кислоты; и суспендирование твердых частиц в жидкость для обработки; и помещение твердых частиц в часть подземного месторождения, в которой твердые частицы высвобождают ингибитор образования твердых отложений во времени при воздействии водных жидкостей.

Во все еще других вариантах осуществления настоящего изобретения созданы ингибирующие образования твердых отложений частицы, сформированные из смеси золы-уноса и средства для отверждения в среде фосфоновой кислоты, где золу-унос отверждают в твердый материал путем контакта со средством для отверждения в среде фосфоновой кислоты.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут являться вполне очевидными специалистам в данной области техники после прочтения описания предпочтительных вариантов осуществления, приведенных ниже.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фигуре 1 показано высвобождение ингибитора из ингибирующих образование твердых отложений частиц из золы-уноса с течением времени в лабораторном испытании.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Это изобретение относится к использованию ингибирующих образование твердых отложений частиц, сформированных путем отверждения золы-уноса с фосфонатными ингибиторами образования твердых отложений в скважинных операциях.

Ингибирующие образование твердых отложений частицы в соответствии с настоящим изобретением можно сформировать путем объединения золы-уноса со средством для отверждения в среде фосфоновой кислоты, таблетирования смеси для создания сырых (неотвержденных) частиц, и затем дачи возможности средству для отверждения в среде фосфоновой кислоты прореагировать с золой-уносом для отверждения сырых частиц в отвержденные частицы, пригодные для использования в подземных операциях обработки.

Специалисту в данной области техники будет ясно, что существует много способов, пригодных для формирования частиц из смеси порошкообразного ингредиента и жидкого ингредиента. Один пример процесса, способного произвести, в общем, сферические частицы, включает помещение смеси золы-уноса и средства для отверждения в среде фосфоновой кислоты в смеситель большой интенсивности, и затем ее выливают на наклонный вращающийся столик по мере того, как она выходит из смесителя. Там, где используется этот способ, на размер частиц можно влиять путем изменения скорости вращения столика и/или углом наклона столика. Другой способ формирования частиц, пригодных для использования в настоящем изобретении, включает объединение золы-уноса со средством для отверждения в среде фосфоновой кислоты, дачу возможности двум реагентам прореагировать и сформировать твердую отвержденную массу, затем высушивание массы в вакууме, и измельчение ее на мелкие частицы. Примерные способы формирования частиц можно найти в статье, озаглавленной "Green Proppant Systems From Locally Available Low-Cost Particulates", Ashok Santra et al., опубликованной в 2009 Society of Professional Engineers (SPE 120585), которая является включенной в данное описание во всей своей полноте посредством ссылки.

Конкретный размер конечных частиц из золы-уноса может зависеть от применения, для которого используются зернистые материалы, характеристик подземного месторождения, характеристик конкретной используемой загущенной жидкости для обработки углеводородов, также, как и от других переменных. В общем, размеры частиц могут варьироваться в диапазоне от примерно 0,074 до 11,2 мм (от примерно 2 до примерно 200 меш), по американской шкале размера сита. Средний специалист в данной области техники с преимуществом этого изобретения будет способен выбрать подходящий зернистый материал для данного применения.

Зола-унос, как это называется в данном описании, относится к мелкодисперсному остатку, получающемуся при сгорании углеродсодержащего материала, такого, как уголь-земник или порошковый уголь и, в общем, переносимому образовавшимися дымовыми газами. Один предпочтительный тип золы-уноса представляет собой золу-унос класса F по ASTM, имеющую тонкость помола по Блейну примерно в 10,585 квадратных сантиметров на грамм, и является доступным на рынке от Haliburton Energy Services, Inc., Houston Texas под торговым наименованием "POZMIX ®". В других вариантах осуществления настоящего изобретения продукт сгорания может включать "зольный остаток". Зольный остаток, как это называется в данном описании, относится к мелкодисперсному остатку, получающемуся при сгорании углеродсодержащего материала, который, в общем, собирается на дне печи. Другой предпочтительный тип золы-уноса представляет собой высокоизвестковую (класса С по ASTM) золу-унос, получаемую в сжигании низкосернистого полубитуминозного угля, который происходит, по меньшей мере, из Powder River Basin у Джиллетт, штат Вайоминг. Низкое содержание углерода и высокое - кальция, и самоцементирующие свойства характеризуют этот тип золы-уноса. В общем, зола-унос класса С по ASTM содержит больше мелких и меньше крупных частиц, чем слабоизвестковая (класса F по ASTM) зола-унос, является состоящей из 20-30% масс. кристаллических соединений, при этом остальное является аморфными стекловидными материалами, и включает сферические частицы, имеющие обычное распределение размеров частиц от 1 до 150 микрон в диаметре, но, предпочтительно, частицы с размерами в 65 микрон и больше. Вне зависимости от выбранной золы-уноса, она, предпочтительно, включает, по существу, сферические частицы.

Средства для отверждения в среде фосфоновой кислоты, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают аминотриметиленфосфоновую кислоту и производные таковой; бис(гексаметилентриамин)пента(метиленфосфоновую кислоту) и производные таковой; диэтилентриаминпента(метиленфосфоновую кислоту) и производные таковой; этилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту) и производные таковой; гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту) и производные таковой; 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновую кислоту и производные таковой; гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту) и производные таковой; 2-гидроксифосфонокарбоновую кислоту и производные таковой; и 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновую кислоту и производные таковой; соли таковых; и смеси таковых. В таблице 1 ниже перечислен ряд хорошо известных производных этих соединений вместе с аббревиатурами, под которыми они известны в уровне техники. Таблица 1 имеет целью не дать всеобъемлющий список пригодных средств для отверждения в среде фосфоновой кислоты, а скорее дать список некоторых обычно известных средств.

Таблица 1
Примеры пригодных средств для отверждения в среде фосфоновой кислоты
Аббревиатура	Название
Соль ATMP	Соль аминотриметиленфосфоновой кислоты
ATMP, NTP	Аминотриметиленфосфоновая кислота
ATMP•Kx	Калиевая соль аминотриметиленфосфоновой кислоты

ATMP•Na4	Тетранатриевая соль аминотриметиленфосфоновой кислоты
ATMP•Na5	Пентанатриевая соль аминотриметиленфосфоновой кислоты
BHMTPH PN(Nax)	Частично нейтрализованная натриевая соль бис-гексаметилентриаминтетра(метиленфосфоновой кислоты)
BHMTPMPA или BHMT	Бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота))
Соль DTPMP	Соль диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты)
DTPMP•Na7	Гептанатриевая соль диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты)
DTPMP•Nax	Натриевая соль диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты)
DTPMPA или DETPMPA	диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота)
EDTMP•Na5	Пентанатриевая соль этилендиаминтетра(метиленфосфоновой кислоты)
EDTMPA	Этилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота)
EDTMPS	Этилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота) натрий
HDTMP	Гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота)

HEDP	1-Гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота
HEDP•Kx	Калиевая соль 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты
HEDP•Na	Мононатриевая 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты
HEDP•Na2	Динатриевая 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты
HEDP•Na4	Тетранатриевая 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты
HMDTMPA	Гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота)
HMDTMPA•K6	Калиевая соль гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновой кислоты)
HPAA	2-гидроксифосфонокарбоновая кислота
K6HDTMP	Гексакалиевая соль гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновой кислоты)
PBTCA, PBTC	2-Фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота
PBTCA•Na4	Натриевая соль 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновой кислоты

Из этих бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота)) [известная как BMHT] и диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота) [известная как DTPMP] могут являться предпочтительными.

Вне зависимости от способа, выбранного для создания частиц, средство для отверждения в среде фосфоновой кислоты, в общем, объединяют с золой-уносом в количестве, достаточном для того, чтобы вызвать отверждение золы-уноса в твердую массу, и не настолько большом, чтобы сделать смесь слишком влажной для формования или измельчения в таблетки. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления средство для отверждения в среде фосфоновой кислоты добавляют к золе-уносу в количестве от примерно 5-200% масс. от золы-уноса, предпочтительно, 25-200%, более предпочтительно, 25-100%. В дополнение к вышеуказанному в смесь можно включить известные связующие средства, растворители и цементы перед тем, как сформируются частицы. Можно также добавить многовалентные ионы, такие, как (но не ограничивающиеся ими) алюминий, сурьма, барий, висмут, бор, хром, кальций, кобальт, медь, железо, магний, марганец, никель, титан, цинк, цирконий или смеси таковых. Специалист в данной области техники с преимуществом этого изобретения будет способен выбрать связующие средства, растворители и цементы, пригодные для использования в желаемых частицах.

При использовании в операциях подземной обработки было обнаружено, что ингибирующие образование твердых отложений частицы по настоящему изобретению высвобождают фосфоновый ингибитор с течением времени, находясь в это время в присутствии водной жидкости, такой, как вода, морская вода, соленая вода или рассол. Таким образом, ингибирующие образование твердых отложений частицы в соответствии с настоящим изобретением можно использовать в операциях гидроразрыва и гравийной набивки так, что они функционируют в качестве расклинивающих средств/гравийной набивки, одновременно функционируя для снижения образования твердых отложений. Такие способы позволяют тщательно контролировать помещение ингибиторов образования твердых отложений и делать возможным управляемое высвобождение ингибитора со временем. Более того, путем помещения ингибитора образования твердых отложений вместе с операцией по помещению частиц, а не в качестве отдельного действия, помещение ингибитора образования твердых отложений осуществляют без необходимости дополнительного простойного времени скважины.

В некоторых случаях может являться желательным отложить высвобождение ингибитора образования твердых отложений из ингибирующих образование твердых отложений частиц. Там, где такая задержка является желательной, частицы можно инкапсулировать покрывающим материалом. Этот инкапсулирующий материал может необязательно являться разлагаемым, так, что он будет разлагаться со временем в подземном месторождении, где необходимо поместить ингибирующие образование твердых отложений частицы. Любой материал, способный действовать в качестве временного барьера между жидкостями в подземном месторождении и химикатами, переносимыми в зернистом материале, и который не взаимодействует нежелательным образом с подземным месторождением, частицами или средством обработки, является пригодным для использования в качестве покрывающего материала для покрытия 100% площади поверхности ингибирующих образование твердых отложений частиц. Скорее, покрывающим материалом необходимо покрыть лишь достаточно площади поверхности частиц для задержки высвобождения ингибитора образования твердых отложений в желаемой степени. В одном варианте осуществления настоящего изобретения площадь поверхности покрывают до степени, достаточной для того, чтобы дать возможность поместить частицы в желаемое место в подземном месторождении до того, как более 50% ингибитора образования твердых отложений будет высвобождено.

Разлагаемые материалы, которые можно использовать совместно с настоящим изобретением, представляют собой такие материалы, которые можно нанести на ингибирующие образование твердых отложений частицы, и которые являются, по существу, нерастворимыми в воде, так, что они разлагаются со временем, нежели немедленно. Примеры пригодных разлагаемых материалов включают по существу, нерастворимые в воде сложные эфиры, такие, как сложные ортоэфиры; поли(сложные ортоэфиры); алифатические полиэфиры; лактиды; поли(лактиды); гликолиды; поли(гликолиды); поли(ε-капролактам); поли(гидроксибутират); по существу, нерастворимые в воде ангидриды; поли(ангидриды); и поли(аминокислоты). Полимеры, пригодные для использования в качестве разлагаемого материала по настоящему изобретению можно считать разлагаемыми, если деградация является вызванной, помимо прочего, химическим и/или радикальным процессом, таким, как гидролиз, окисление или ферментативное разложение. Разлагаемость полимера зависит, по меньшей мере, от структуры его основной цепи, типа повторяющегося звена, состава, последовательности, длины, молекулярной геометрии, молекулярной массы, морфологии (например, кристалличности, размера сферолитов и ориентации), гидрофильности, гидрофобности, площади поверхности и добавок. Также окружающая среда, воздействию которой подвергается полимер, может влиять на то, как он разлагается, например, температура, присутствие влаги, кислорода, микроорганизмов, ферментов, рН и им подобное.

Смеси определенных разлагаемых материалов также могут являться пригодными в качестве разлагаемых покрывающих материалов по настоящему изобретению. Один пример пригодной смеси материалов представляет собой смесь поли(молочной) кислоты и поли(ангидрида), где смешивание кислоты и основания может привести к нейтральному раствору там, где это является желательным. Другой пример может включать смесь поли(молочной кислоты) и оксида бора. Другие материалы, которые претерпевают необратимое разложение, также могут являться пригодными, если продукты разложения не влияют нежелательным образом либо на проводимость расклинивающие матрицы, либо на выдачу какой-либо из жидкостей из подземного месторождения.

В выборе подходящего разлагаемого материала специалист в данной области техники будет рассматривать образующиеся продукты разложения. Продукты разложения не должны неблагоприятно влиять на другие операции или компоненты. Выбор разлагаемого материала также может зависеть, по меньшей мере, частично, от условий в скважине, например, температуры шурфа. Например, было обнаружено, что лактиды являются пригодными для скважин с более низкой температурой, включая таковые в диапазоне от 15,6°С (60°F) до 65,6°С (150°F), и было обнаружено, что полилактиды являются пригодными для температур шурфов выше этого диапазона.

В предпочтительном аспекте настоящего изобретения ингибирующие образование твердых отложений частицы покрывают от примерно 0,1% до примерно 30% разлагаемого покрывающего материала по массе от зернистого материала. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения все из ингибирующих образование твердых отложений частиц, используемых в подземной операции, покрывают разлагаемым покрывающим материалом, в то время как в других вариантах осуществления изобретения покрывают только часть ингибирующих образование твердых отложений частиц. Специалист в данной области техники в состоянии с преимуществами этого изобретения определить толщину разлагаемого покрытия, которое нужно нанести на обрабатываемый зернистый материал, и процентную долю обрабатываемого зернистого материала, который необходимо покрыть.

Настоящее изобретение не является ограниченным разлагаемыми материалами, перечисленными выше, скорее, можно использовать любой известный разлагаемый материал, который можно нанести на частицы, и который будет разлагаться со временем в подземной среде, в которую его помещают. Примеры других пригодных разлагаемых материалов включают стирол-бутадиеновый каучуковый латекс, воски, такие, как низкоплавкие полиолефиновые воски, масла, полибутиленовые и атактические полиолефины, как описано в патентах США № 6554071, 6527051 и 5444316, выданных Reddy et al., которые являются включенными в настоящее описание во всей своей полноте посредством ссылки.

Другой пригодный покрывающий материал представляет собой частично гидролизованный акриловый полимер, предпочтительно, в виде такового на водной основе, который является сшитым либо с азиридиновым преполимером, либо с карбодиимидом, как описано в патенте США № 5373901, выданном Norman et al., который является включенным в настоящее описание во всей своей полноте посредством ссылки. Этот покрывающий материал не является разлагаемым, он скорее образует мембрану, имеющую дефекты, через которые может диффундировать водная жидкость, так, что водная жидкость может диффундировать через мембрану и дать возможность ингибитору образования твердых отложений диффундировать из частиц.

Если желательно, ингибирующие образование твердых отложений частицы по настоящему изобретению можно использовать в комбинации с традиционными частицами, пригодными для использования в операциях гидроразрыва или гравийной набивки. Такие традиционные зернистые материалы включают (но не ограничиваются ими) сортированные скорлупы грецких или других орехов, покрытые смолой скорлупы грецких или других орехов, сортированный песок, покрытый смолой песок, спеченный боксит, различные зернистые керамические материалы, стеклянные шарики, различные зернистые полимерные материалы и им подобные. Также, как и с частицами золы-уноса, конкретный размер используемого зернистого материала может зависеть от конкретного применения, для которого используются зернистые материалы, характеристик подземного месторождения, характеристик конкретной используемой загущенной жидкости для обработки углеводородов, также, как и от других переменных. В общем, размеры частиц могут варьироваться в диапазоне от примерно 0,074 до 11,2 мм (от примерно 2 до примерно 200 меш), по американской шкале размера сита. Средний специалист в данной области техники с преимуществом этого изобретения будет способен выбрать подходящий зернистый материал для данного применения.

Если желательно, настоящее изобретение может включать стадии создания ингибирующих образование твердых отложений частиц, суспендирование частиц в жидкости-носителе для создания кашицы, и помещение кашицы, по меньшей мере, в часть подземного месторождения, где частицы должны со временем высвободить ингибитор образования твердых отложений на основе фосфорной кислоты. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления частицы, образованные из золы-уноса и средства для отверждения на основе фосфоновой кислоты можно использовать в качестве расклинивающего средства в операции по гидроразрыву или в операции по гидроразрыву с установкой сетчатого фильтра. В других предпочтительных вариантах осуществления частицы, образованные из золы-уноса и средства для отверждения на основе фосфоновой кислоты можно использовать в качестве гравия в операции гравийной набивки.

Для того, чтобы далее проиллюстрировать способы и композицию по настоящему изобретению, приведены следующие примеры. Такие примеры ни в коем случае не должны истолковываться как ограничивающие или определяющие объем притязаний по изобретению.

ПРИМЕРЫ

Пятнадцать грамм золы-уноса класса F смешивали с 20 граммами Dequest ® 2060S, доступного на рынке от Thermophos Trading GMbH в Швейцарии. Dequest ® 2060S содержит 48-52% DETPMP в качестве его активного соединения, ингибирующего образование твердых отложений. Смеси давали возможность прореагировать в течение примерно получаса при комнатной температуре, и затем высушивали под вакуумом примерно в течение 16 часов при 10×10-4 торр. Результат представлял собой материал, который разламывали и измельчали на мелкие частицы с использованием ступки и пестика. Получившиеся частицы являлись, в общем, однородными, и имели в размере примерно 0,4-2 мм (10/40 меш). Получившиеся частицы включали примерно 32,1% ингибитора образования твердых отложений в соответствии с анализом по ICP на содержание фосфора. Затем 5,2 г частиц из золы-уноса/фосфоновой кислоты смешивали с 87,3 г Carbolite 12/18. Смесь помещали в колонну из нержавеющей стали, оборудованную монельными фильтрами в 0,177 мм (80 меш), дающими длину набивки в 40,64 см и диаметр набивки в 1,22 см. Через колонну пропускали пресную воду со скоростью примерно в 2 мл/мин. Из элюента регулярным образом отбирали пробу, и определяли содержание фосфора по ICP для расчета концентрации возвращенного ингибитора, как представлено на фигуре 1.

Следовательно, настоящее изобретение является хорошо приспособленным для осуществления объектов и достижения указанных преимуществ и пользы, также, как и таковых, которые являются присущими данному описанию. В то время как специалистами в данной области техники могут быть сделаны разнообразные изменения способов и композиций, такие изменения являются включенными в изобретение, как определено пунктами прилагаемой формулы изобретения.

1. Способ ингибирования образования твердых отложений в подземном месторождении, включающий:
формирование ингибирующих образование твердых отложений частиц из смеси золы-уноса и средства для отверждения в среде фосфоновой кислоты, где золу-унос отверждают в твердый материал путем контакта со средством для отверждения в среде фосфоновой кислоты; необязательно суспендируя твердые частицы в жидкости для обработки; и
помещение твердых частиц в часть подземного месторождения или в желаемое место внутри указанной части, в которой твердые частицы высвобождают ингибитор образования твердых отложений во времени при воздействии водных жидкостей, причем смесь содержит многовалентный ион, который включает алюминий, сурьму, барий, висмут, бор, хром, кальций, кобальт, медь, железо, магний, марганец, никель, титан, цинк, цирконий или смеси таковых, где ингибирующие образование твердых отложений частицы являются, по меньшей мере, частично покрытыми покрывающим материалом для задержки высвобождения ингибитора образования твердых отложений.

2. Способ по п. 1, включающий суспендирование твердых частиц в жидкость для обработки; и
помещение твердых частиц в желаемое место внутри части подземного месторождения.

3. Способ по любому одному из пп. 1 или 2, в котором зола-унос включает золу-унос класса F по ASTM, высокоизвестковую золу-унос или смесь таковых.

4. Способ по любому одному из пп. 1 или 2, в котором средство для отверждения на основе фосфоновой кислоты включает аминотриметиленфосфоновую кислоту; производные аминотриметиленфосфоновой кислоты; бис(гексаметилентриамин)пента(метиленфосфоновую кислоту); производные бис(гексаметилентриамин)пента(метиленфосфоновой кислоты); диэтилентриаминпента(метиленфосфоновую кислоту); производные диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты); этилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту); производные этилендиаминтетра(метиленфосфоновой кислоты); гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту); производные гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновой кислоты); 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновую кислоту; производные 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты; гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту); производные гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновой кислоты); 2-гидроксифосфонокарбоновую кислоту; производные 2-гидроксифосфонокарбоновой кислоты; и 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновую кислоту; производные 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновой кислоты; или смесь таковых.

5. Способ по любому одному из пп. 1 или 2, в котором средство для отверждения на основе фосфоновой кислоты включает бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновую кислоту)) и диэтилентриаминпента(метиленфосфоновую кислоту), или смесь таковых.

6. Способ по любому одному из пп. 1 или 2, в котором смесь золы-уноса и средства для отверждения на основе фосфоновой кислоты, используемое для формирования ингибирующих образование твердых отложений частиц содержит от примерно 5% до примерно 200% средства для отверждения на основе фосфоновой кислоты по массе золы-уноса.

7. Способ по п. 1, в котором материал наносят на ингибирующие образование твердых отложений частицы в количестве от примерно 0,1% до примерно 40% покрывающего материала по массе ингибирующих образование твердых отложений частиц.

8. Способ по п. 1, в котором покрывающий материал включает сложные ортоэфир; поли(сложный ортоэфир); алифатический полиэфир; лактид; поли(лактид); гликолид; поли(гликолид); поли(е-капролактам); поли(гидроксибутират); по существу, нерастворимый в воде ангидрид; поли(ангидрид); поли(аминокислоту); частично гидролизованный акриловый полимер, сшитый азиридиновым преполимером; частично гидролизованный акриловый полимер, сшитый карбодиимидом, или смесь таковых.

9. Частицы, ингибирующие образование твердых частиц, образованные из смеси золы-уноса и средства для отверждения на основе фосфоновой кислоты, где золу-унос отверждают в твердый материал путем контакта со средством для отверждения на основе фосфоновой кислоты, причем смесь содержит многовалентный ион, который включает алюминий, сурьму, барий, висмут, бор, хром, кальций, кобальт, медь, железо, магний, марганец, никель, титан, цинк, цирконий или смеси таковых, где ингибирующие образование твердых отложений частицы являются, по меньшей мере, частично покрытыми покрывающим материалом для задержки высвобождения ингибитора образования твердых отложений.

10. Частицы по п. 9, отличающиеся тем, что зола-унос включает золу-унос класса F по ASTM, высокоизвестковую золу-унос или смесь таковых.

11. Частицы по п. 9, отличающиеся тем, что средство для отверждения на основе фосфоновой кислоты включает аминотриметиленфосфоновую кислоту; производные аминотриметиленфосфоновой кислоты; бис(гексаметилентриамин)пента(метиленфосфоновую кислоту); производные бис(гексаметилентриамин)пента(метиленфосфоновой кислоты); диэтилентриаминпента(метиленфосфоновую кислоту); производные диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты); этилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту); производные этилендиаминтетра(метиленфосфоновой кислоты); гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту); производные гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновой кислоты); 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновую кислоту; производные 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты; гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновую кислоту); производные гексаметилендиаминтетра(метиленфосфоновой кислоты); 2-гидроксифосфонокарбоновую кислоту; производные 2-гидроксифосфонокарбоновой кислоты; и 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновую кислоту; производные 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновой кислоты; или смесь таковых.

12. Частицы по п. 9, отличающиеся тем, что средство для отверждения на основе фосфоновой кислоты включает бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновую кислоту)) и
диэтилентриаминпента(метиленфосфоновую кислоту), или смесь таковых.

13. Частицы по п. 10, отличающиеся тем, что смесь золы-уноса и средства для отверждения на основе фосфоновой кислоты, используемое для формирования ингибирующих образование твердых отложений частиц, содержит от примерно 5% до примерно 200% средства для отверждения на основе фосфоновой кислоты по массе золы-уноса.

14. Частицы по п. 9, отличающиеся тем, что ингибирующие образование твердых отложений частицы являются, по меньшей мере, частично покрытыми покрывающим материалом для задержки высвобождения ингибитора образования твердых отложений.

15. Частицы по п. 9, отличающиеся тем, что покрывающий материал включает сложные ортоэфир; поли(сложный ортоэфир); алифатический полиэфир; лактид; поли(лактид); гликолид; поли(гликолид); поли(г-капролактам); поли(гидроксибутират); по существу, нерастворимый в воде ангидрид; поли(ангидрид); поли(аминокислоту); частично гидролизованный акриловый полимер, сшитый азиридиновым преполимером; частично гидролизованный акриловый полимер, сшитый карбодиимидом, или смесь таковых.