стабильные жидкие суспензионные композиции и способ их получения и применения

Формула изобретения

1. Неводная суспензия, содержащая нерастворимые частицы, диспергированные в неводной жидкой среде, содержащей растворенную суспензионную добавку, в которой указанная неводная жидкая среда выбрана из группы, состоящей из гликолей, полигликолей, простых гликолевых эфиров, сложных гликолевых эфиров и смешанных простых и сложных гликолевых эфиров - сложных эфиров простого гликолевого эфира, и в которой указанная суспензионная добавка выбрана из группы, состоящей из гидроксипропилцеллюлозы, этилцеллюлозы, поливинилпирролидона, полиакриловой кислоты и сополимеров поливинилпирролидона и акриловой кислоты.

2. Неводная суспензия по п.1, в которой указанная неводная жидкая среда выбрана из группы, состоящей из диэтиленгликоля, триэтиленгликоля, полипропиленгликоля, диэтиленгликольэтилового эфира и диэтиленгликольбутилового эфира.

3. Неводная суспензия по п.2, в которой концентрация указанной суспензионной добавки находится в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,9 мас.% от общей массы неводной суспензии, и в которой количество указанной неводной жидкой среды в неводной суспензии находится в интервале от примерно 30 до 90 мас.% от общей массы неводной суспензии.

4. Неводная суспензия по п.1, в которой указанной неводной жидкой средой является полигликоль.

5. Неводная суспензия по п.4, в которой концентрация указанной суспензионной добавки находится в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,9 мас.% от общей массы неводной суспензии, и в которой количество указанной неводной жидкой среды в неводной суспензии находится в интервале от примерно 30 до 90 мас.% от общей массы неводной суспензии.

6. Неводная суспензия по п.1, в которой указанными нерастворимыми частицами являются полимерные загустители, выбранные из группы, состоящей из ксантана, гидроксиэтилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, гуаровой смолы, крахмала, производных гуара и полиакриламида.

7. Неводная суспензия по п.6, в которой концентрация указанной суспензионной добавки находится в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,9 мас.% от общей массы неводной суспензии, и в которой количество указанной неводной жидкой среды в неводной суспензии находится в интервале от примерно 30 до 90 мас.% от общей массы неводной суспензии.

8. Стабильная жидкая суспензия, содержащая:

жидкую фазу, включающую жидкую среду, выбранную из группы, состоящей из гликолей, полигликолей, простых гликолевых эфиров, сложных гликолевых эфиров и смешанных простых и сложных гликолевых эфиров;

нерастворимые частицы; и

стабилизирующее количество растворенной суспензионной добавки, достаточное для улучшения суспензии указанных нерастворимых полимерных частиц в указанной жидкой фазе.

9. Стабильная жидкая суспензия по п.8, в которой указанная неводная жидкая среда выбрана из группы, состоящей из диэтиленгликоля, триэтиленгликоля, полипропиленгликоля, диэтиленгликольэтилового эфира и диэтиленгликольбутилового эфира.

10. Стабильная жидкая суспензия по п.9, в которой указанное стабилизирующее количество указанной суспензионной добавки является концентрацией в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,9 мас.% от общей массы стабильной жидкой суспензии, и в которой количество указанной жидкой среды в неводной суспензии находится в интервале от примерно 30 до 90 мас.% от общей массы стабильной жидкой суспензии.

11. Стабильная жидкая суспензия по п.8, в которой указанной жидкой средой является полигликоль.

12. Стабильная жидкая суспензия по п.11, в которой указанное стабилизирующее количество указанной суспензионной добавки является концентрацией в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,9 мас.% от общей массы стабильной жидкой суспензии, и в которой количество указанной жидкой среды в неводной суспензии находится в интервале от примерно 30 до 90 мас.% от общей массы стабильной жидкой суспензии.

13. Стабильная жидкая суспензия по п.8, в которой указанными нерастворимыми частицами являются полимерные загустители, выбранные из группы, состоящей из ксантана, гидроксиэтилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, гуаровой смолы, крахмала, производных гуара и полиакриламида.

14. Стабильная жидкая суспензия по п.13, в которой указанное стабилизирующее количество указанной суспензионной добавки является концентрацией в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,9 мас.% от общей массы стабильной жидкой суспензии, и в которой количество указанной жидкой среды в неводной суспензии находится в интервале от примерно 30 до 90 мас.% от общей массы стабильной жидкой суспензии.

15. Способ получения неводной суспензии, включающий смешивание нерастворимых частиц, суспензионной добавки и неводной жидкой среды, выбранной из группы, состоящей из гликолей, полигликолей, простых гликолевых эфиров, сложных гликолевых эфиров и смешанных простых и сложных гликолевых эфиров, отличающийся тем, что суспензионную добавку выбирают из группы, состоящей из гидроксипропилцеллюлозы, этилцеллюлозы, поливинилпирролидона, полиакриловой кислоты и сополимеров поливинилпирролидона и акриловой кислоты, указанную суспензионную добавку добавляют к части указанной неводной жидкой среды, перемешивают до получения раствора, разбавляют раствор неводной жидкой средой до получения желательной концентрации суспензионной добавки, затем добавляют нерастворимые частицы.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что указанная концентрация указанной суспензионной добавки находится в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,9 мас.% от общей массы указанной неводной суспензии, и указанная неводная жидкая среда присутствует в указанной неводной суспензии при концентрации в интервале от примерно 30 до 90 мас.% от общей массы указанной неводной суспензии.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что указанной неводной жидкой средой является полигликоль.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что указанная концентрация указанной суспензионной добавки находится в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,9 мас.% от общей массы указанной неводной суспензии, и в котором указанная неводная жидкая среда присутствует в указанной неводной суспензии при концентрации в интервале от примерно 30 до 90 мас.% от общей массы указанной неводной суспензии.

19. Способ по п.15, отличающийся тем, что указанными нерастворимыми частицами являются полимерные загустители, выбранные из группы, состоящей из ксантана, гидроксиэтилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, гуаровой смолы, крахмала, производных гуара и полиакриламида.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что указанная концентрация указанной суспензионной добавки находится в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,9 мас.% от общей массы указанной неводной суспензии, и в котором указанная неводная жидкая среда присутствует в указанной неводной суспензии при концентрации в интервале от примерно 30 до 90 мас.% от общей массы указанной неводной суспензии.

21. Способ по п.15, отличающийся тем, что указанная неводная жидкая среда выбрана из группы, состоящей из диэтиленгликоля, триэтиленгликоля, полипропиленгликоля, диэтиленгликольэтилового эфира и диэтиленгликольбутилового эфира.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что указанная концентрация указанной суспензионной добавки находится в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,9 мас.% от общей массы указанной неводной суспензии, и в котором указанная неводная жидкая среда присутствует в указанной неводной суспензии при концентрации в интервале от примерно 30 до 90 мас.% от общей массы указанной неводной суспензии.

23. Способ обработки нефтяной или газовой скважины или любых прилегающих к ней подземных образований, причем указанный способ включает стадии:

смешивания композиции по п.1 с водосодержащим раствором и

введения образованной таким образом смеси в ствол скважины.

24. Способ обработки нефтяной или газовой скважины или любых прилегающих к ней подземных образований, причем указанный способ включает стадии:

смешивания композиции по п.8 с водосодержащим раствором с образованием смеси и

введения указанной смеси в ствол скважины.

25. Композиция, полученная способом по п.15.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к новым жидким суспензионным композициям, которые могут быть использованы в качестве добавок в водосодержащих жидкостях, и к способам получения и применения таких жидких суспензионных композиций.

Предпосылки изобретения

Водосодержащие жидкости, такие как, например, буровые растворы и растворы для горной добычи, находят широкое промышленное применение. Они хорошо известны специалистам в области техники буровых скважин для закачивания раствора в подземные залежи природных ресурсов, таких как газ, геотермальный пар или сырая нефть, особенно при бурении роторным способом или ударным способом, при которых обломки должны быть удалены из пробуренного отверстия, что необходимо для использования бурового раствора.

Использование водосодержащих жидкостей в жидкостях для воздействия на пласт, жидкостях для ремонта скважин и растворах для вскрытия продуктивного пласта в разработках нефтяных месторождений является также хорошо известным. Жидкости для ремонта скважин являются жидкостями, используемыми в процессе ремонта буровой скважины. Жидкости для вскрытия продуктивного пласта являются жидкостями, используемыми в процессе бурения и в ходе стадий закачивания скважины.

Добавки, химические вещества или другие материалы часто вводят в такие водосодержащие жидкости по разным причинам, таким как регулирование потери воды, увеличение вязкости, снижение коррозии, изменение рН и увеличение плотности жидкостей. Однако введение таких материалов в водосодержащие жидкости может быть затруднительным, если не будут приняты соответствующие меры предосторожности для предотвращения агломерации или тампонирования скважин.

Для преодоления части проблем разработаны жидкие добавки и способы их получения. Однако углеводороды и другие соединения, используемые в качестве жидкой среды таких стабильных суспензий жидких добавок, могут не быть экологически допустимыми, потому что они часто не являются биоразлагаемыми или потому что их использование в буровых растворах и в жидкостях для разработки скважины может привести к несоблюдению ограничений Управления по охране окружающей среды и по ограничению сбросов нефти и смазок.

Поэтому является весьма желательной разработка жидкой суспензионной композиции, которая остается стабильной, используемой в качестве добавки в воде или водосодержащих жидкостях, и которая является экологически благоприятной для использования в разработке нефтяных месторождений.

Краткое описание изобретения

Таким образом, целью данного изобретения является обеспечение стабильной жидкой суспензионной композиции, которая является экологически благоприятной и используется в разработке нефтяных месторождений.

Другие аспекты, цели и некоторые преимущества изобретения станут более очевидными в свете последующего описания.

Согласно первому варианту воплощения изобретения предусматривается стабильная жидкая неводная суспензия. Неводная суспензионная композиция содержит нерастворимые частицы, которые диспергированы в неводной жидкой среде. Неводная жидкая среда имеет концентрацию суспензионной добавки. Неводная жидкая среда выбрана из группы, состоящей из гликолей, полигликолей, простых гликолевых эфиров, сложных гликолевых эфиров и смешанных простых и сложных гликолевых эфиров (сложных эфиров простого гликолевого эфира). Суспензионная добавка выбрана из группы, состоящей из гидроксипропилцеллюлозы, этилцеллюлозы, поливинилпирролидона, полиакриловой кислоты и сополимеров поливинилпирролидона и акриловой кислоты.

Во втором варианте воплощения изобретения неводную суспензию получают смешиванием нерастворимых частиц, суспензионной добавки и жидкой среды с образованием в результате неводной суспензии. Жидкая среда выбрана из группы, состоящей из гликолей, полигликолей, простых гликолевых эфиров, сложных гликолевых эфиров и смешанных простых и сложных гликолевых эфиров.

Согласно третьему варианту воплощения изобретения предусмотрен способ обработки нефтяных или газовых скважин или любых окружающих подземных образований, смежных с такими нефтяными или газовыми скважинами. Данный способ включает стадии смешивания с водосодержащей жидкостью композиции, содержащей нерастворимые частицы, диспергированные в неводной жидкой среде, имеющей концентрацию суспензионной добавки. Неводная жидкая среда выбрана из группы, состоящей из гликолей, полигликолей, простых гликолевых эфиров, сложных гликолевых эфиров и смешанных простых и сложных гилколевых эфиров. Суспензионная добавка выбрана из группы, состоящей из гидроксипропилцеллюлозы, этилцеллюлозы, поливинилпирролидона, полиакриловой кислоты и сополимеров поливинилпирролидона и акриловой кислоты. Образованную таким образом смесь вводят в ствол скважины.

Подробное описание изобретения

В соответствии с настоящим изобретением новая неводная суспензионная среда содержит состоящую, по существу, из неводной жидкости среду или состоит из неводной жидкой среды, имеющей растворенную в ней концентрацию суспензионной добавки, и имеющей диспергированные в такой жидкой среде нерастворимые частицы. Неводная жидкая суспензия может быть также описана как содержащая, состоящая, по существу, из или состоящая из жидкой среды, нерастворимых частиц и стабилизирующего количества суспензионной добавки, достаточного для улучшения стабильности суспензии нерастворимых частиц в жидкой среде.

Как указано здесь, термин "неводная" означает, если не указано иное, жидкость, которая содержит незначительное количество воды, но, предпочтительно, жидкость является такой жидкостью, которая, по существу, свободна от воды. Незначительное количество воды в неводной суспензионной среде является концентрацией воды, которая является достаточно низкой для обеспечения того, чтобы неводная суспензия изобретения сохраняла текучие свойства стабильной суспензии. Незначительное количество воды в общем случае составляет менее чем примерно десять массовых процентов (10 мас.%) неводной жидкой среды. Таким образом, незначительное количество воды находится в интервале не выше примерно десяти массовых процентов (10 мас.%). Как указано, для неводной жидкости изобретения предпочтительно быть, по существу, свободной от воды. Поэтому неводная жидкая среда изобретения может иметь менее чем примерно один массовый процент (1 мас.%) воды, предпочтительно, количество воды составляет менее чем примерно 0,5 мас.%, и наиболее предпочтительно, количество воды составляет 1000 частей на млн по массе (м.ч./млн).

Важным аспектом данного изобретения является то, что неводная жидкая среда должна быть экологически благоприятным соединением. Т.е. соединением, которое является легко биоразлагаемым при воздействии окружающей среды и которое выдерживает так называемый тест на нефть и смазку при неэкстрагируемости из воды при использовании экстрагирующих растворителей, как описано в ЕРАметоде 413.1 и ЕРАметоде 1664.

Любой подходящий материал, который находится в жидкой фазе при окружающих условиях, обычно при температурах между -30°С и 50°С, предпочтительно, между -20°С и 40°С, и отвечает вышеуказанным критериям, может быть использован в качестве неводной жидкой среды суспензионной композиции изобретения, если он образует стабильную жидкую суспензию нерастворимых частиц при комбинировании с нерастворимыми частицами и суспензионной добавкой. Нерастворимые частицы и суспензионная добавка более полно определены здесь в другом месте. Среди соединений неводной жидкой среды химические соединения выбраны из группы, состоящей из гликолей, полигликолей, простых гликолевых эфиров, сложных гликолевых эфиров и смешанных простых и сложных гликолевых эфиров.

Каждое гликолевое или полигликолевое соединение, подходящее для использования в качестве неводной жидкой среды изобретения, должно иметь молекулярную массу более чем примерно 100, потому что те соединения, которые имеют молекулярную массу ниже 100, имеют тенденцию к нежелательному сольватированию суспендированных частиц. Однако благодаря требованию, что неводная жидкая среда должна находиться в жидкой фазе при температурах окружающей среды, ее молекулярная масса должна быть менее чем примерно 4000. Поэтому подходящие гликоли и полигликоли могут иметь молекулярную массу в интервале от примерно 100 до примерно 4000, предпочтительно от примерно 100 до примерно 3000, и более предпочтительно от примерно 100 до 2750.

Гликоли, которые могут быть использованы в качестве неводной среды, имеют следующую общую формулу:

Н-O-R₁-O-H,

где R₁ представляет собой алкильную группу, имеющую от 4 до 8 углеродных атомов, предпочтительно, от 3 до 4 углеродных атомов. Примеры соответствующих гликолей включают бутиленгликоль, 1,5-пентандиол и гексиленгликоль.

Полигликоли, которые могут быть использованы в качестве неводной среды, имеют следующую формулу:

Н-[O-R₁] _n-O-H,

где R₁ представляет собой алкильную группу, имеющую от 1 до 6 углеродных атомов, предпочтительно от 2 до 4 углеродных атомов. Отдельные примеры полигликолей, которые могут быть подходяще использованы, включают, но не ограничиваются этим, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, трипропиленгликоль, полиэтиленгликоль (имеющий молекулярную массу в интервале между 200 и 4000) и полипропиленглиоль (имеющий молекулярную массу в интервале между 200 и 4000). В настоящее время предпочтительными полигликолями для использования в качестве неводной среды являются диэтиленгликоль, триэтиленгликоль и полипропиленгликоль. Полипропиленгликоль является особенно предпочтительным благодаря его коммерческой доступности и эффективности.

Простые гликолевые эфиры, которые могут быть использованы в качестве неводной среды, имеют следующую формулу:

R₂-[O-R₁] _n-O-R₂,

где R₁ представляет собой алкильную группу, имеющую от 1 до 6 углеродных атомов, предпочтительно, от 2 до 4 углеродных атомов, и где каждый R ₂ может быть одинаковым или различным, и, кроме того, где R₂ представляет собой либо водород, либо алкильную группу, имеющую от 1 до 10 углеродных атомов, предпочтительно, от 1 до 4 углеродных атомов. Значение для n представляет собой целое число в интервале от 1 до 10. Конкретные примеры простых гликолевых эфиров, которые могут быть подходяще использованы в качестве неводной среды, включают, но не ограничиваются этим, 2-бутоксиэтанол, 2-(2-бутоксиэтокси)этанол, ди(пропиленгликоль)метиловый эфир, диэтиленгликольдиметиловый эфир, диэтиленгликольэтиловый эфир и диэтиленгликольбутиловый эфир. В настоящее время предпочтительными простыми гликолевыми эфирами для использования в качестве неводной среды новой суспензионной композиции являются диэтиленгликольэтиловый эфир и диэтиленгликольбутиловый эфир. Наиболее предпочтительным простым гликолевым эфиром является диэтиленгликольбутиловый эфир.

Сложные гликолевые эфиры, которые могут быть использованы в качестве неводной среды, имеют следующую формулу:

R ₁-[R₂-О]_n-R₃,

где R₁ представляет собой карбоксильную группу, имеющую от 1 до 6 углеродных атомов, предпочтительно, от 1 до 4 углеродных атомов, и где R₂ представляет собой алкильную группу, имеющую от 1 до 6 углеродных атомов, предпочтительно, от 1 до 4 углеродных атомов, и где R₃ представляет собой либо водород, либо карбоксильную группу, имеющую от 1 до 6 углеродных атомов, предпочтительно, от 1 до 4 углеродных атомов. Значение для n представляет собой целое число в интервале от 1 до 10. Конкретные примеры соединений сложных гликолевых эфиров, которые могут быть подходяще использованы в качестве неводной среды, включают, но не ограничиваются этим, 1,2-этандиолмоноацетат и этиленгликольдиацетат.

Примеры соединений смешанных простых и сложных гликолевых эфиров, которые могут быть подходяще использованы в качестве неводной среды, включают, но не ограничиваются этим, 2-этоксиэтилацетат, ди(этиленгликоль)этил(простой эфир)ацетат, ди(этиленгликоль)бутил(простой эфир)ацетат и ди(пропиленгликоль)метил(простой эфир)ацетат.

Важным аспектом настоящего изобретения для суспендированных частиц неводной суспензии является то, что они должны быть, по существу, нерастворимыми или только частично растворимыми в неводной жидкой среде. Но они также должны образовывать относительно стабильную суспензию при смешивании в такой среде. Таким образом, нерастворимые частицы являются твердыми частицами, которые являются, по существу, нерастворимыми или частично растворимыми в неводной жидкой среде.

При ссылке здесь на стабильность жидкой суспензии понятно, что стабильная жидкая суспензия определяется как жидкая суспензия, в которой нерастворимые частицы остаются диспергированными в жидкой фазе и не высаждаются и не отделяются от жидкой фазы после того, как пройдет значительный период времени. Обычно такой период времени превышает 3 дня (т.е. 72 ч), но, предпочтительно, нерастворимые частицы остаются диспергированными в жидкой фазе или неводной жидкой среде в течение периода времени, превышающего 5 дней (т.е. 120 ч), и, наиболее предпочтительно, частицы остаются диспергированными в жидкой фазе или неводной жидкой среде в течение периода времени, превышающего 10 дней (т.е. 240 ч).

Нерастворимые частицы композиции изобретения должны иметь такие свойства, которые позволяют суспендировать их в неводной жидкой среде, и в то же время быть нерастворимыми в такой среде. Предпочтительно, средний диаметр нерастворимых полимерных частиц находится в интервале от примерно 50 ангстрем до примерно 2000 мкм. Нерастворимые полимерные частицы могут быть коллоидальными по размеру (например, от примерно 50 Å до примерно 2000 Å), но это не является необходимым, при условии, что они легко диспергируются в неводной жидкой среде с образованием стабильного раствора при комбинировании с другими компонентами суспензионной композиции.

Примеры материалов, подходящих для использования в качестве нерастворимых частиц композиции изобретения, включают различные известные природные и синтетические полимерные органические загустители, которые широко используются в растворах для обработки скважин, например, такие компоненты включают биополимеры, такие как ксантан (ксантановая камедь), соединения целлюлозы, включая гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ), карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), гуаровую смолу, крахмал, производные гуара, полиакриламид и другие водорастворимые синтетические полимеры. Кроме того, некоторые неполимерные материалы могут быть использованы в качестве нерастворимых частиц композиции изобретения, такие как бура и соли этилендиаминтетрауксусной кислоты. Предпочтительным материалом для использования в качестве нерастворимых частиц изобретения является гуаровая смола.

Другим важным компонентом неводной суспензии является суспензионная добавка, используемая для обеспечения дополнительной вязкости жидкой среды с тем, чтобы способствовать сохранению нерастворимого дисперсного материала диспергированным в жидкой среде. Важно, чтобы свойства суспензионной добавки были такими, чтобы она была растворимой или, по меньшей мере, частично растворимой в неводной жидкой среде композиции изобретения при одновременном улучшении суспендируемости нерастворимых частиц в жидкой фазе композиции и, таким образом, стабильности композиции изобретения. Было установлено, что небольшие концентрации соединений гидроксипропилцеллюлозы (ГПЦ), этилцеллюлозы, поливинилпирролидона, полиакриловой кислоты или сополимеров поливинилпирролидона и акриловой кислоты способствуют значительному улучшению стабильности неводной суспензии. Таким образом, отличительным признаком композиции изобретения является то, что неводная жидкая среда содержит концентрацию либо гидроксипропилцеллюлозы, либо этилцеллюлозы, либо поливинилпирролидона, либо полиакриловой кислоты, либо сополимера поливинилпирролидона и акриловой кислоты в таком количестве, что оно является достаточным для улучшения стабильности суспензии нерастворимых частиц в неводной жидкой среде композиции изобретения. Предпочтительной суспензионной добавкой является гидроксипропилцеллюлоза.

По отношению к общей массе неводной жидкой суспензионной композиции настоящего изобретения суспендированные нерастворимые частицы в общем растворе суспензионной композиции могут присутствовать в любом массовом проценте при условии, что суспензия является стабильной. Обычно, однако, массовое процентное содержание суспендированных частиц в общей суспензионной композиции может быть в интервале от примерно 10 мас.% до примерно 70 мас.%, предпочтительно, от примерно 20 мас.% до примерно 60 мас.%, и наиболее предпочтительно, от 30 мас.% до 50 мас.%

Что касается концентрации суспензионной добавки в неводной суспензионной композиции, она должна присутствовать в неводной жидкой среде в количестве и при концентрации, достаточных для обеспечения необходимой функции улучшения стабильности суспендированных частиц в жидкой фазе суспензионной композиции. Было установлено, что для обеспечения необходимой функции суспензионной добавки требуется концентрация в виде процентного содержания от общей массы неводной суспензионной композиции, составляющая не менее 0,1 мас.% Верхний предел концентрации суспензионной добавки определяется максимальной густотой неводной суспензионной композиции, которая практически может быть переработана. Было установлено, что максимальная концентрация суспензионной добавки в неводной суспензионной композиции не должна превышать примерно 0,9 мас.% от общей массы такой композиции. Таким образом, интервал концентрации суспензионной добавки в неводной суспензионной композиции может быть в диапазоне от примерно 0,1 мас.% до примерно 0,9 мас.% Предпочтительно, интервал концентрации суспензионной добавки находится в диапазоне от примерно 0,125 мас.% до примерно 0,7 мас.%, и, наиболее предпочтительно, концентрация суспензионной добавки находится в интервале от 0,15 мас.% до 0,35 мас.%.

Компонент неводной жидкой среды неводной суспензионной композиции будет, как правило, составлять остальную часть неводной суспензионной композиции с обычным интервалом от примерно 30 мас.% до примерно 90 мас.% жидкой суспензии, предпочтительно, от примерно 40 мас.% до примерно 80 мас.%, и, наиболее предпочтительно, от 50 до 70 мас.% от общей массы неводной суспензионной композиции.

В следующей таблице 1 обобщены интервалы компонентов новой неводной суспензионной композиции изобретения.

Таблица 1 Типичные интервалы для компонентов стабильной жидкой суспензии
Компонент	Широкий интервал	Интервал	Наиболее предпочтительный интервал
Нерастворимые частицы	10-70%	20-60%	30-50%
Суспензионная добавка	0,1-0,9%	0,125-0,7%	0,15-0,35%
Неводная жидкая среда	30-90%	40-80%	50-70%

Неводная жидкая суспензия изобретения может быть получена любым подходящим способом, известным в технике. Компоненты композиции изобретения могут быть смешаны вместе в любом порядке или вместе одновременно; однако, предпочтительно, чтобы суспензионная добавка была сначала растворена или смешана с неводной жидкой средой перед введением нерастворимых частиц в образованную таким образом жидкую смесь.

Условия смешивания или растворения суспензионной добавки в неводной жидкой среде не являются критическим аспектом изобретения, и любой специалист в данной области техники может использовать традиционную технологию для образования раствора. Обычно температурный интервал для стадии смешивания суспензионной добавки в неводной жидкой среде должен быть в диапазоне от примерно 5°С до примерно 150°С, но предпочтительный температурный интервал составляет от примерно 10°С до примерно 100°С, и наиболее предпочтительный температурный интервал составляет от примерно 20°С до примерно 60°С.

Может использоваться любое стандартное смесительное устройство, которое обеспечивает довольно высокое усилие сдвига для содействия образованию раствора неводной жидкой среды и суспензионной добавки. Время смешивания является временем, которое необходимо для обеспечения желаемого раствора, так что суспензионная добавка растворяется в неводной жидкой среде. Такое время смешивания обычно находится в интервале от примерно 0,01 ч до примерно 200 ч.

Как только образуется раствор неводной жидкой среды и суспензионной добавки, нерастворимые частицы смешивают с образованным таким образом раствором в таком количестве, чтобы обеспечить желаемую концентрацию нерастворимых частиц в конечной неводной жидкой суспензионной композиции.

Новая неводная жидкая суспензионная композиция, описанная выше, является особенно пригодной для использования в качестве добавки к водосодержащим жидкостям для обработки нефтяных и нефтегазовых скважин. Такие растворы для обработки скважин включают, например, жидкости для воздействия на пласт, жидкости для гидроразрыва, буровые растворы, растворы для вскрытия продуктивного пласта и жидкости для ремонта скважин. Обычно нефтяная или газовая скважина достигает поверхности земли и проходит через различные подземные образования, которые содержат залежи природных ресурсов, таких как нефть и газ. Добавки для водосодержащей жидкости, используемой либо для бурения, либо для обработки стволов скважины или прилегающих к ней подземных образований, используются для снижения количества жидкости для обработки скважины, которое теряется в прилегающие образования, или для улучшения несущей способности или вязкости таких жидкостей для обработки скважин. Таким образом, благодаря особым свойствам неводной суспензии изобретения, описанной здесь, она может подходяще использоваться в качестве добавки к жидкостям для обработки нефтяных и газовых скважин при смешивании с водосодержащей жидкостью таким образом, чтобы образовать смесь.

Указанная смесь может быть введена в ствол скважины с ее контактированием с поверхностью ствола скважины или с подземными образованиями, окружающими ствол скважины. Обычно количество неводной суспензионной композиции, добавляемое к водосодержащей жидкости, должно быть таким, чтобы получить массовое отношение воды к добавке в интервале от примерно 4000:1 до примерно 10:1. Более типично, однако, отношение воды к добавке в получаемой смеси водосодержащей жидкости и добавки находится в интервале от примерно 3500:1 до примерно 30:1. Предпочтительно, однако, такое отношение воды к добавке находится в интервале от 500:1 до 40:1. Наиболее предпочтительное отношение воды к добавке составляет от 300:1 до 40:1.

Продукт данного изобретения испытывают, главным образом, путем определения стабильности жидкой суспензии в широком температурном интервале. Стабильность может быть измерена с помощью масштабной линейки или другого такого градуированного устройства, посредством которого определяется толщина от границы раздела прозрачной жидкой части жидкости, которая отделяет часть жидкости, содержащую суспендированные твердые частицы.

Следующие конкретные примеры предназначены для иллюстрации преимуществ настоящего изобретения и не предназначены для чрезмерного ограничения объема изобретения.

Пример 1

Данный пример показывает стабильность новой нерастворимой полимерной суспензии, имеющей компоненты гуаровой смолы, суспендированные в объединенных диэтиленгликольбутиловом эфире и гидроксипропилцеллюлозе.

Сначала получают 700 г 0,4% раствора гидроксипропилцеллюлозы (Klucel H от Hercules, Inc.). 2,8 г гидроксипропилцеллюлозы добавляют к 697,2 г ди(этиленгликоль)бутилового эфира ("DBE") (Aldrich), нагретого до 175°F, и перемешивают в течение четырех часов с использованием мешалки лопастного типа. Как только гидроксипропилцеллюлоза полностью растворится, части данного раствора отделяют и разбавляют ди(этиленгликоль)бутиловым эфиром с получением различных других желательных концентраций гидроксипропилцеллюлозы (таблица 1). К каждому из указанных основных растворов добавляют достаточно гуаровой смолы (Progum от фирмы PolyPro Inc., Дальтон, Джорджия) с получением 40 мас.%. суспензии частиц (таблица 1). Вязкость каждой суспензии определяют с использованием вискозиметра Брукфилда DV2 с дисковым шпинделем № 3 LV. Суспензии наконец помещают в стеклянные сосуды и определяют стабильность. Расслоение подтверждается отделением прозрачной жидкости с поверхности суспензии. Время расслоения, или время, необходимое для начала отделения жидкости, регистрируется и является мерой стабильности суспензии.

Таблица 2
	Масса каждого компонента (г)			Концентрация (%)
	Klucel H.	DBE	Гуар	Klucel H.		Диокситол	Гуар
Композиция А	0	200	133,3	0		60	40
Композиция B	0,40	199,6	133,3	0,12		59,88	40
Композиция C	0,60	199,4	133,3	0,18		59,82	40
Композиция D	0,72	179,3	120,0	0,24		59,76	40
	Вязкость суспензии (сПз), 3 об/мин				Время расслоения (ч)
Композиция А	560				0,1
Композиция B	2440				1
Композиция C	8600				16
Композиция D	21800				>360

Без гидроксипропилцеллюлозы в качестве суспендирующего агента частицы гуаровой смолы начинают осаждаться из суспензии почти сразу. При введении суспендирующего агента время расслоения замедляется. При концентрации только 0,24% гидроксипропилцеллюлоза предотвращает осаждение частиц (расслоение суспензии) в течение более чем 360 ч.

Пример 2

Данный пример показывает длительную стабильность суспензий частиц, полученных с гидроксипропилцеллюлозой в ди(этиленгликоль)бутиловом эфире.

В данном эксперименте 2,25 г гидроксипропилцеллюлозы (Klucel H от Hercules, Inc.) смешивают с 222,60 г ди(этиленгликоль)бутилового эфира с получением 1% полимерного раствора. Через 7 дней, хотя раствор является очень вязким, в нем еще присутствуют многочисленные нерастворенные частицы. Достаточное количество ди(этиленгликоль)бутилового эфира добавляют для разбавления полимера до концентрации 0,5%, и раствор нагревают до 180°F и перемешивают в течение одного часа. После охлаждения добавляют ксантановый биополимер (торговая марка Flowzan® от Drilling Specialties Company) с получением 40 мас.% суспензии частиц. В данном примере также добавляют 6 мас.% воды для того, чтобы снизить плотность суспендированных частиц.

Вязкость данной суспензии определяют с использованием вискозиметра Брукфилда DV2 с дисковым шпинделем №3 LV. При 3 об/мин вязкость данной суспензии составляет 14840 сПз. Суспензию помещают в стеклянный сосуд и наблюдают за указанием на расслоение, которое подтверждается отделением прозрачной жидкости с поверхности. В течение периода 82 дней расслоение не наблюдается, указывая на исключительную стабильность суспензии.

Результаты, представленные в вышеуказанных примерах, явно показывают, что настоящее изобретение хорошо приспособлено для осуществления целей и достижения указанных результатов и преимуществ, свойственных ему. Хотя специалистами в данной области техники могут быть сделаны модификации, такие модификации должны рассматриваться в объеме изобретения, который определяется описанием и формулой изобретения.