DE60314695T2

DE60314695T2 - Elastische Stützmittelpacks enthaltende unterirdische Frakturen

Info

Publication number: DE60314695T2
Application number: DE60314695T
Authority: DE
Inventors: Philip D. Duncan Nguyen; Johnny A. Marlow Barton
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: NO20033694D0; DE60314695D1; MXPA03007705A; CA2436453C; NO333185B1; US20040142826A1; EP1394355B1; AU2003203660A1; EP1394355A1; AU2003203660B2; CA2436453A1; US6705400B1; US20040040713A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Formung von Rissen, welche elastische Stützmittelpartikelpackungen enthalten, um einen Rückfluss von Stützmittel in von Bohrlöchern durchdrungenen Untergrundzonen zu vermeiden.
Kohlenwasserstoff fördernde Bohrlöcher werden oft mit hydraulischen Rissbildungsbehandlungen (Frac-Behandlungen) stimuliert. Bei einer hydraulischen Rissbildungsbehandlung wird ein viskoses Rissbildungsfluid, welches auch als ein Trägerfluid wirkt, in eine aufzubrechende Produktionszone mit einer solchen Rate und unter einem solchen Druck eingepumpt, dass ein oder mehrere Risse in der Zone gebildet werden. Partikuläre Stützmittelpartikel, beispielsweise größensortierter Sand, werden zum Abstützen der Risse in einen Anteil des Rissbildungsfluids suspendiert, sodass die Stützmittelpartikel in den Rissen abgelagert werden, wenn das Rissbildungsfluid gebrochen wird. Dies bedeutet, dass ein Brecher zu dem Rissbildungsfluid hinzugefügt wird, wodurch das Rissbildungsfluid in ein dünnes Fluid zurückgebildet wird, welches an die Erdoberfläche zurück geleitet wird. Die in den Rissen geformten Stützmittelpartikelpackungen verhindern ein Schließen der Risse, so dass leitfähige Kanäle geformt werden, durch welche geförderte Kohlenwasserstoffe leicht fließen können.
Um ein darauf folgendes Rückwärtsfließen der Stützmittelpartikel sowie von lockerem oder inkompetentem Sand in der gerissenen Zone mit den daraus geförderten Fluiden zu verhindern, wurde das in die Risse eingeführte Stützmittel bisher mit einer aushärtbaren Harzzusammensetzung beschichtet, welche ausgehärtet wird und die Stützmittelpartikel in der Zone konsolidiert. Der Rückfluss der Stützmittelpartikel mit den Formationsfluiden ist besonders nachteilig, denn er erodiert Metallgegenstände, verstopft Rohrleitungen und Behälter, und verursacht Schäden an Ventilen, Instrumenten und anderen Produktionsgeräten.
Während die bis heute in Untergrundrissen geformten konsolidierten Stützmittelpartikelpackungen zufrieden stellend in kontinuierlich fördernden Bohrlöchern funktionieren, findet ein Rückfluss von Stützmittelpartikeln und Formationsfeinanteilen mit geförderten Fluiden oft immer noch statt, wenn solche konsolidierten Stützmittelpartikelpackungen in Bohrlöchern geformt werden, welche häufig zur Förderung gebracht und dann wieder geschlossen werden. Dies bedeutet, dass in Bohrlöchern, welche periodischen Belastungen infolge häufigen Öffnens und Schließens des Bohrlochs unterzogen werden, die konsolidierten Stützmittelpartikelpackungen in Rissen ebenfalls der periodischen Belastung unterworfen werden, wodurch die konsolidierten Stützmittelpartikelpackungen zersetzt werden und der Rückfluss von losen Stützmittelpartikeln auftritt. Wir haben jetzt einige Stützmittelpartikelpackungen gefunden, welch elastisch sind und nicht, oder nicht so leicht zersetzt werden, wenn sie periodischer Belastungen unterliegen.
Nach einem Aspekt bietet die Erfindung eine flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung zum Konsolidieren von Stützmittelpartikeln in Untergrundrissen, womit konsolidierte Stützmittelpartikelpackungen geformt werden, welche elastisch sind und die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit den geförderten Fluiden und den Rückfluss von Stützmittelpartikeln verhindern, wobei die Zusammensetzung ein aushärtbares Harz, ein Härtungsmittel zum Härten des besagten Harzes, einen Kautschuklatex und ein den Kautschuklatex stabilisierendes Tensid umschließt.
Gemäß eines weiteren Aspekts bietet die Erfindung ein Verfahren zur Formung von Rissen in einer Untergrundzone unter Nutzung von elastischen Stützmittelpartikelpackungen, welche die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit den geförderten Fluiden und den Stützmittelrückfluss verhindern, wobei das Verfahren umfasst:

(a) Pumpen eines gelierten flüssigen Rissbildungsfluids in besagte Untergrundzone, um besagte Risse darin zu formen und mit einer aushärtbaren Harzzusammenfassung beschichtete Stützmittelpartikel darin zu platzieren;
(b) Beschichten von trockenen Stützmittelpartikeln mit einer, der Erfindung entsprechenden flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung, um mit einer aushärtbaren Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel zu bilden;
(c) Mischen der besagten, mit einer aushärtbaren Harzzusammensetzung beschichteten, in Schritt (b) produzierten Stützmittelpartikel mit besagtem und nach Schritt (a) gepumpten Rissbildungsfluid, wobei besagte, mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel darin suspendiert werden;
(d) Beenden der Schritte (a), (b) und (c), wenn besagte, mit einer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel in den besagten Rissen angeordnet sind;
(e) Zulassen der besagten aushärtbaren Harzzusammensetzung auf besagten, mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel auszuhärten und besagte Stützmittelpartikei in elastische, durchlässige Packungen zu konsolidieren, welche die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit den geförderten Fluiden und einen Stützmittelrückfluss verhindern.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird eine flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung bereitgestellt, welche aus einem aushärtbaren Harz und einem optionalen Lösungsmittel für das Harz gebildet wird. Eine flüssige Härtungsmittelkomponente, gebildet aus einem Härtungsmittel, einem Silankopplungsmittel, einem hydrolysierbaren Ester zum Brechen von gelierten Rissbildungsfluidfilmen auf den Stützmittelpartikeln, einem Tensid zum Erleichtern der Beschichtung der Stützmittelpartikel mit dem Harz und um einen Fluss des aushärtbaren Harzes zu den Kontaktpunkten zwischen benachbarten harzbeschichteten Stützmittelpartikel zu bewirken, einem flüssigen Trägerfluid mit einem hohen Flammpunkt und optional einem Viskositätsmittel zum Einstellen der Viskosität des Trägerfluids und zum Dispergieren des Härtungsmittels, wenn das Härtungsmittel ein partikulärer Feststoff ist, wird zur Verfügung gestellt. Eine flüssige Kautschukkomponente, gebildet aus einem Kautschuklatex und einem das Kautschuklatex stabilisierende Tensid, wird ebenfalls zur Verfügung gestellt. Zusätzlich wird eine Bezugsquelle für trockene Stützmittelpartikel und ein geliertes flüssiges Rissbildungsfluid bereitgestellt. Das gelierte flüssige Rissbildungsfluid wird in eine Untergrundzone gepumpt, um die Risse darin zu formen und um mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel in diesen zu platzieren. Wenn die Risse durch das Rissbildungsfluid geformt werden, wird die flüssige aushärtbare Harzkomponente mit der flüssigen Härtungsmittelkomponente und der flüssigen Kautschukkomponente (vorzugsweise während des Betriebs) vermischt, um eine flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung zu bilden. Die flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung wird kontinuierlich auf trockene, von deren Bezugquelle zugeführte Stützmittelpartikel geschichtet, um mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel zu formen. Die mit aushärtbarem Harz beschichteten Stützmittelpartikel werden kontinuierlich mit dem Rissbildungsfluid vermischt, wobei die mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel in dem Rissbildungsfluid suspendiert werden. Wenn die mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel in einem oder mehreren Rissen platziert wurden, wird das Pumpen des Rissbildungsfluids, das Vermischen der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente mit der flüssigen Härtungsmittelkomponente und der flüssigen Kautschukkomponente, das Beschichten der trockenen Stützmittelpartikel mit der aushärtbaren Harzzusammensetzung und das Vermischen und Suspendieren der mit Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel mit dem Rissbildungsfluid beendet. Danach wird es der aushärtbaren Harzzusammensetzung auf den beschichteten Stützmittelpartikeln erlaubt, auszuhärten und das Stützmittel zu einem oder mehreren festen und elastischen, durchlässigen Packungen zu konsolidieren, welche die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit den Formationsfluiden und einen Stützmittelrückfluss verhindern.
Die flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung nach dieser Erfindung zum Konsolidieren von Stützmittelpartikel in Untergrundrissen, wobei konsolidierte Stützmittelpartikelpackungen geformt werden, welche elastisch sind und einen Rückfluss von Stützmittelpartikeln durch periodische Belastungen verhindern, wird aus den folgenden Komponenten gebildet: Ein aushärtbares Harz, ein optionales Lösungsmittel für das Harz, ein Härtungsmittel zum Aushärten des Harzes, ein Silankopplungsmittel, ein hydrolysierbarer Ester zum Brechen von gelierten Rissbildungsfluidfilmen auf den Stützmittelpartikeln, ein Tensid zum Erleichtern der Beschichtung der Stützmittelpartikeln mit dem Harz und um einen Fluss des aushärtbaren Harzes zu den Kontaktpunkten zwischen benachbarten harzbeschichteten Stützmittelpartikel zu bewirken, ein flüssiges Trägerfluid mit einem hohen Flammpunkt und einem optionalen Viskositätsmittel zum Einstellen der Viskosität des Trägerfluids und zur Dispersion des Härtungsmittels, wenn das Härtungsmittel ein partikulärer Feststoff ist, ein Kautschuklatex und ein den Kautschuklatex stabilisierendes Tensid.
Wie weiter oben beschrieben, sind die bisher in Rissen geformten, konsolidierten Stützmittelpartikelpackungen nicht elastisch genug, um auch bei Bohrlöchern, welche häufig zur Förderung gebracht und dann wieder eingeschlossen werden, konsolidiert zu bleiben. Das heißt, dass die durch häufiges Fördern und Schließen von Bohrlöchern erzeugte zyklische Belastung über eine gewisse Zeit eine Zersetzung der konsolidierten Stützmittelpartikelpackungen bewirkt, welches einen unerwünschten Stützmittelrückfluss verursacht.
Gemäß den Verfahren und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind die in Untergrundrissen geformte, mit Harz konsolidierte Stützmittelpartikelpackungen hochelastisch, wodurch sie der zyklischen Belastung widerstehen, ohne das eine Zersetzung auftritt.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Formen von Rissen in von Bohrlöchern durchdrungenen Untergrundzonen, die elastische Stützmittelpartikelpackungen enthalten, welche die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit den Formationsfluiden und einen Stützmittelrückfluss verhindern, werden aus folgenden Schritten gebildet: Eine flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung wird bereitgestellt, welche aus einem aushärtbaren Harz und einem optionalen Lösungsmittel mit einem hohen Flammpunkt für das Harz gebildet wird. Eine flüssige Härtungsmittelkomponente wird ebenfalls bereitgestellt, welche aus einem Härtungsmittel, einem Silankopplungsmittel, einem hydrolysierbaren Ester zum Brechen von gelierten Rissbildungsfluidfilmen auf den Stützmittelpartikeln, einem Tensid zum Erleichtern der Beschichtung der Stützmittelpartikel mit dem Harz und um einen Fluss des aushärtbaren Harzes zu den Kontaktpunkten zwischen benachbarten beschichteten Stützmittelpartikel zu bewirken, ein flüssiges Trägerfluid mit einem hohen Flammpunkt und einem optionalen Viskositätsmittel zum Einstellen der Viskosität des Trägerfluids und zum Dispergieren des Härtungsmittels, wenn das Härtungsmittel ein partikulärer Feststoff ist, gebildet wird. Eine flüssige Kautschukkomponente, gebildet aus einem Kautschuklatex und einem das Kautschuklatex stabilisierende Tensid, wird ebenfalls zur Verfügung gestellt. Zusätzlich wird eine Bezugsquelle für trockene Stützmittelpartikel und ein geliertes flüssiges Rissbildungsfluid bereitgestellt. Das gelierte flüssige Rissbildungsfluid wird in die Untergrundzone gepumpt, um Risse darin zu formen und um mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel in diesen zu platzieren. Wenn die Risse geformt werden, wird die flüssige aushärtbare Harzkomponente mit der flüssigen Härtungsmittelkomponente und der flüssigen Kautschukkomponente (vorzugsweise während des Betriebs) vermischt, um eine flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung zu bilden. Die flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung wird kontinuierlich (vorzugsweise während des Betriebs) auf trockene, von deren Bezugquelle zugeführte Stützmittelpartikel geschichtet, um mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel zu formen. Die mit aushärtbarem Harz beschichteten Stützmittelpartikel werden kontinuierlich mit dem gepumpten Rissbildungsfluid vermischt (vorzugsweise während des Betriebs), wobei die mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel darin suspendiert werden. Wenn die mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel in einem oder mehreren Rissen platziert wurden, wird das Pumpen des gelierten flüssigen Rissbildungsfluids, das Vermischen der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente mit der flüssigen Härtungsmittelkomponente und der flüssigen Kautschukkomponente zum Bilden der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung, das Beschichten der trockenen Stützmittelpartikel mit der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung und das Vermischen der mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel mit dem Rissbildungsfluid beendet. Danach wird es der aushärtbaren Harzzusammensetzung auf den mit der Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikeln erlaubt, auszuhärten und das Stützmittel zu elastischen, durchlässigen Packungen zu konsolidieren, welche die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit den Formationsfluiden und einen Stützmittelrückfluss verhindern.
Der Ausdruck "während des Betriebs" wird hier in der Bedeutung verwendet, das ein fließender Strom kontinuierlich in einen anderen fließenden Strom eingeführt wird, sodass die Ströme zusammengebracht und vermischt werden, während sie ihren Fluss in einem einzigen Strom fortsetzen. Obwohl das Vermischen der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente mit der flüssigen Härtungsmittelkomponente und der flüssigen Kautschukkomponente zum Bilden der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung, das Beschichten der trockenen Stützmittelpartikel mit der flüssigen Harzzusammensetzung und das Vermischen der mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel mit dem Rissbildungsfluid alle vorzugsweise während des Betriebs ausgeführt werden, wird es für fachkundige Personen selbstverständlich sein, das ein solches Vermischen auch durch schubweises Vermischen oder teilweise schubweises Vermischen ausgeführt werden kann.
Ebenfalls wohlverstanden wird das Schließen der Risse auf die Stützmittelpartikel, wenn das Rissbildungsfluid gebrochen und die mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel in den geformten Rissen abgelagert werden. Die teilweise geschlossenen Risse üben einen Druck auf das mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittel aus, wodurch die Stützmittelpartikel in Kontakt zu einander gepresst werden, während die Harzzusammensetzung aushärtet. Das Aushärten der Harzzusammensetzung unter Druck hilft, die Konsolidierung der harzbeschichteten Partikel zu einer harten, durchlässigen Packung zu bewirken, welche ausreichende Druckfestigkeit besitzt, um das Fließen von unkonsolidiertem Stützmittel und Formationssand mit geförderten Fluiden aus den Rissen zu verhindern. Bei in unkonsolidierten Formationen ausgeführten Rissbildungsbehandlungen, wird eine gute Konsolidierung des Stützmittels sowohl in den Perforationen, welche sich von dem Inneren des Bohrlochs durch Ummantelung und Zement in die unkonsolidierte Formation erstrecken, als auch in den aufgerissenen Teilen der Formation, welche das Bohrloch umgeben, benötigt. Der letzte Anteil des Stützmittels, welcher in den Perforationen und in den Rissen abgelagert wird, ist mit der aushärtbaren Harzzusammensetzung beschichtet und wird zur Aushärtung gebracht. Das resultierende konsolidierte Stützmittel in den Perforationen und Rissen trägt zur Verhinderung von Stützmittelrückfluss bei. Es wird jedoch oft ein geringer Schließdruck auf das mit aushärtbarem Harz beschichtete Stützmittel in den Rissen in der Nähe des Bohrlochs und kein Schließdruck auf die mit aushärtbarem Harz beschichteten Stützmittelpartikel in den Perforationen aufgebracht. Zusätzlich können die mit aushärtbarem Harz beschichteten Stützmittelpartikel durch Filme des gelierten Rissbildungsfluids von einander getrennt werden und wegen des Vorhandenseins von Rissbildungsfluidfilmen können die Stützmittelpartikel nicht ausreichend konsolidieren. Als eine Folge haben die in den Perforationen und Rissen geformten, konsolidierten und durchlässigen Packungen oft eine nicht ausreichende Druckfestigkeit, um das Fließen von unkonsolidiertem Stützmittel und Formationssand aus den Perforationen und Rissen zu verhindern. Diese Probleme werden durch Hinzufügen von einem oder mehreren hydrolysierbaren Ester, welche zum Brechen von gelierten Rissbildungsfluidfilmen auf den Partikeln dienen, und von einem Tensid, welches die Beschichtung der Stützmittelpartikel mit der Harzzusammensetzung erleichtert und einen Flusses der aushärtbaren Harzzusammensetzung zu den Kontaktpunkten zwischen benachbarten harzbeschichteten Stützmittel partikel bewirkt, in die aushärtbare Harzzusammensetzung gelöst, sodass die Partikel zu einer hochfesten durchlässigen Masse konsolidiert werden.
Beispiele für aushärtbare Harze, welche in der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente angewendet werden können, schließen organische Harze, beispielsweise Bisphenol-A-Epichlorhydrinharz, Polyepoxidharz, Novolak-Harz, Polysterharz, Phenolaldehydharz, Ureaaldehydharz, Furanharz, Urethanharz, Glycidylether und Gemische von diesen ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Von diesen wird Bisphenol-A-Epichlorhydrinharz bevorzugt. Der angewendete organische Harz wird in der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente in einer Menge im Bereich von ungefähr 70% bis ungefähr 100% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente, und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 85% eingeschlossen.
Beispiele von Lösungsmitteln mit hohen Flammpunkten (über ungefähr 52° C (125° F)), welche optional für das aushärtbare Harz in der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente benutzt werden können, schließen Dipropylenglycolmethylether, Dipropylenglycoldimethylether, Dimethylformamid, Diethylenglycolmethylether, Ethylenglycolbutylether, Diethylenglycolbutylether, Propylencarbonat, D-Limonen und fettige saure Methylester ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Von diesen wird Dipropylenglycolmethylether bevorzugt. Die Menge des in der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente angewendeten Lösungsmittels liegt in dem Bereich von ungefähr 0% bis ungefähr 30% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 15%.
Beispiele für die Härtungsmittel, welche in der Härtungsmittelkomponente benutzt werden können, schließen Amine, aromatische Amine, Polyamine, aliphatische Amine, Amide, Polyamide, 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, 2-Ethyl-4-Methylimidazol oder 1,1,3-Trichlortrifluoraceton ein, sind jedoch nicht auf diese beschränk. Von diesen wird 4,4'-Diaminodiphenylsulfon bevorzugt. Das Härtungsmittel wird in der flüssigen, Härtungsmittelkomponente in einer Menge im Bereich von ungefähr 30% bis ungefähr 60% Massenanteile der flüssigen Härtungsmittelkomponente und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 40% eingeschlossen.
Beispiele von Silankopplungsmitteln, welche in der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente angewendet werden können, schließen N-2-(Aminoethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und N-Beta-(Aminoethyl)-Gamma-Aminopropyltrimetoxysilan ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Von diesen wird N-Beta-(Aminoethyl)-Gamma-Aminopropyltrimetoxysilan bevorzugt. Das Silankopplungsmittel wird in der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 1,5% eingeschlossen.
Beispiele von hydrolysierbaren Ester, welche in der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente zum Erleichtern der Beschichtung von Harzzusammensetzung auf Stützmittelpartikel und zum Brechen von gelierten Rissbildungsfluidfilmen auf diesen angewendet werden, schließen ein Gemisch von Dimethylglutarat, Dimethyladipat und Dimethylsuccinat, Sorbitol, Catechol, Dimethylthiolat, Methylsalicylat, Dimethylsalicylat, Dimethylsuccinat und ter-Butylhydroperoxyd ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Von diesen wird ein Gemisch von Dimethylglutarat, Dimethyladipat, Dimethysuccinat bevorzugt. Der oder die Esther liegen in der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung und bevorzugt in einer Menge von ungefähr 2% vor.
Beispiele von Tensiden, welche in der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente zum Erleichtern der Beschichtung des Harzes auf die Stützmittelpartikel und zum Bewirken des Flusses des aushärtbaren Harzes zu den Kontaktpunkten zwischen benachbarten harzbeschichteten Stützmittelpartikeln angewendet werden können, schließen ethoxylierte Nonylphenolphosphatester, Gemische von einem oder mehreren kationischen Tensiden und einem oder mehreren nichtionischen Tensiden und einem Alkylphosphonattensid ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Die Gemische von einem oder mehreren kationischen und nichtionischen Tensiden, welche angewendet werden können, werden in dem US-Patent Nr. 6.311.773 , erteilt an Todd. et. al. am 6. November 2001, beschrieben. Von den Tensiden, welche angewendet werden können, wird ein C₁₂-C₂₂ Alkylphosphonattensid bevorzugt. Das angewendete Tensid oder die angewendeten Tenside werden in der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente in einer Menge im Bereich von ungefähr 2% bis ungefähr 15% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 12% eingeschlossen.
Das flüssige Trägerfluid mit einem hohen Flammpunkt (über ungefähr 52° C (125° F)) in der flüssigen Härtungsmittelkomponente wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dipropylenglycolmethylether, Dipropylenglycoldimethylether, Dimethylformamid, Diethylenglycolmethylether, Ethylenglycolbutylether, Diethylenglycolbutylether, Propylencarbonat, D-Limonen und fettigen, sauren Methylestern. Von diesen wird Dipropylenglycolmethylether bevorzugt. Das Trägerfluid liegt in der flüssigen Härtungsmittelkomponente in einer Menge im Bereich von ungefähr 30% bis ungefähr 60% Massenanteile der flüssigen Härtungsmittelkomponente und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 40% vor.
Beispiele von Viskositätsmitteln, welche optional in der flüssigen Härtungsmittelkomponente angewendet werden können, schließen Hydroxypropylzellulose und organophile Tone ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Von diesen wird organophiler Ton bevorzugt. Organophile Tone sind das Reaktionsprodukt von gereinigtem Smektitton (entweder Hektorit oder Bentonit) und einem quarternären Ammoniumsalz. Das Viskositätsmittel liegt in der flüssigen Härtungsmittelkomponente in einer Menge im Bereich von ungefähr 0% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen Härtungsmittelkomponente und bevorzugt in einer Menge von ungefähr 1% vor.
Beispiele von wässrigen Kautschuklatizes, d.h. wässrige Dispersionen oder Emulsionen, welche in der flüssigen Kautschukkomponente angewendet werden können, schließen Naturkautschuk-(cis-1,4-Polyisopren)-Latex, Styren/Butadien-Kautschuklatex, cis-1,4-Polybutadienkautschuklatex, Butylkautschuklatex, Ethylen/Propylen-Kautschuklatex, Neoprenkautschuklatex, Nitrilkautschuklatex, Silikonkautschuklatex, chlorsulfuniertes Kautschuklatex, Polyethylenkautschuklatex, Epichlorhydrinkautschuklatex, Fluorkohlenstoffkautschuklatex, Fluorsilikonkautschuklatex, Polyurethankautschuklatex, Polyacrylkautschuklatex und Polysulfidkautschuklatex, ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Von den verschiedenen Latizes, welche angewendet werden können, werden die durch Emulsionspolymerisationsprozesse zubereiteten bevorzugt. Ein besonders bevorzugter Latex zur Benutzung in Übereinstimmung mit dieser Erfindung ist eine durch Emulsionspolymerisation präparierte Styren/Butadien-Copolymer-Kautschuklatex-Emulsion. Die wässrige Phase der Emulsion ist eine wässrige, kolloidale Dispersion der Styren/Butadien-Copolymere. Die Latexdispersion schließt üblicherweise Wasser in einer Menge im Bereich von ungefähr 40% bis ungefähr 70% Massenanteile des Latex ein und zusätzlich zu den dispergierten Styren/Butadien-Partikeln schließt das Latex oft kleine Mengen von einem Emulgator, Polymerisationskatalysatoren, Kettenmodifizierungsmittel und ähnlichem ein. Das Gewichtsverhältnis von Styren zu Butadien in dem Latex kann von ungefähr 10% : 90% bis 90% : 10% reichen.
Ein besonders geeigneter wässriger Styren/Butadien-Latex hat ein Styren/Butadien-Gewichtsverhältnis von ungefähr 25% : 75% und das Styren/Butadien-Copolymer ist suspendiert in einer 50% Massenanteile wässrigen Emulsion. Bin Latex von dieser Art ist erhältlich von Halliburton Energy Services in Duncan, Oklahoma unter dem Handelsnamen "LATEX 2000^TM". Die Menge des in der flüssigen Kautschukkomponente angewendeten Kautschuklatex liegt im Bereich von ungefähr 99,9% bis ungefähr 97% Massenanteile der flüssigen Kautschukkomponente, vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 99%.
Um den wässrigen Kautschuklatex von einem vorzeitigen Koagulieren und einem Erhöhen der Viskosität der flüssigen Kautschukkomponente abzuhalten, wird eine effektive Menge eines Latexstabilisators zu der flüssigen Kautschukkomponente hinzugefügt. Latexstabilisatoren werden gebildet aus einem oder mehreren Tensiden, welche die Verhinderung von Latexkoagulation bewirken. Beispiele für Tenside zur Kautschuklatexstabilisierung, welche in der flüssigen Kautschukkomponente angewendet werden können, schließen Tenside mit der Formel R-Ph-O(OCH₂CH₂)_mOH, wobei R eine Alkylgruppe mit ungefähr 5 bis ungefähr 30 Kohlenstoffatomen, Ph ein Phenyl und m eine ganze Zahl von ungefähr 5 bis ungefähr 50 ist, und Tenside mit der Formel R₁(R₂O)_nSO₃X, wobei R₁ eine Alkylgruppe mit ungefähr 5 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen, R₂ die Gruppe -CH₂-CH₂-, n eine ganze Zahl von ungefähr 10 bis ungefähr 40 und X ein Kation ist, ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Von den verschiedenen Tensiden zur Latexstabilisierung, welche angewendet werden können, wird ein sulfuniertes und ethoxyliertes Natriumsalz mit der Formel H(CH₂)_12-15(CH₂CH₂O)₁₅SO₃Na bevorzugt. Das angewendete Tensid zur Kautschuklatexstabilisierung wird in der flüssigen Kautschukkomponente in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen Kautschukkomponente und besonders bevorzugt in einer Menge von ungefähr 1% eingeschlossen.
Die flüssige aushärtbare Harzkomponente wird in der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung in einer Menge im Bereich von ungefähr 40% bis ungefähr 55% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung, vorzugsweise ungefähr 48%, eingeschlossen. Die flüssige Härtungsmittelkomponente wird in der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung in einer Menge im Bereich von ungefähr 25% bis ungefähr 35% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung, vorzugsweise ungefähr 32%, eingeschlossen. Die flüssige Kautschukkomponente wird in die flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung in einer Menge im Bereich von ungefähr 10% bis ungefähr 35% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung, vorzugsweise ungefähr 20%, eingeschlossen.
Eine Vielfalt von Rissbildungsfluiden kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angewendet werden, einschließlich wässrige Gele, Emulsionen und anderen Fluiden, welche zum Formen von Rissen in Untergrundzonen und zum Hineintragen von mit einer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikeln in die Risse benutzt werden. Die wässrigen Gele werden üblicherweise aus Wasser und einem oder mehreren Gelierungsmitteln gebildet. Die Emulsionen können aus zwei nicht vermischbaren Flüssigkeiten, beispielsweise einer wässrigen gelierten Flüssigkeit und einem verflüssigtem, normalerweise gasförmigen Fluid, wie etwa Nitrogen, gebildet werden.
Die zur Nutzung nach dieser Erfindung bevorzugten Rissbildungsfluide sind wässrige Gele, welche gebildet werden aus Wasser, einem Geliermittel zum Gelieren des Wassers und zum Erhöhen seiner Viskosität, und einem optionalen Vernetzungsmittel zum Vernetzen des Gels und ferner zum Steigern der Viskosität des Fluids. Die erhöhte Viskosität des gelierten oder gelierten und vernetzten Rissbildungsfluids reduziert den Fluidverlust und ermöglicht dem Rissbildungsfluid, signifikante Mengen von suspendierten Stützmittelpartikeln zu transportieren. Das zum Bilden des Rissbildungsfluids angewendete Wasser kann Süßwasser, Salzwasser, Lauge, Seewasser oder jede andere wässrige Flüssigkeit sein, welche nicht nachteilig mit den anderen in Übereinstimmung mit dieser Erfindung angewendeten Komponenten reagiert.
Eine Vielfalt von Geliermitteln kann angewendet werden, einschließlich hydratisierbare Polymere, welche ein oder mehrere funktionelle Gruppen, beispielsweise Hydroxyl, cis-Hydroxyl, Carboxyl, Sulfat, Sulfunat, Amino oder Amid, enthalten. Besonders nützliche Polymere sind Polysaccharide und deren Derivate, welche eine oder mehrere Monosaccharid-Einheiten Galaktose, Mannose, Glucosid, Glucose, Xylose, Arabinose, Fruktose, Glucuronsäure oder Pyranosylsulfat enthalten. Beispiele von natürlichen, hydratisierbaren Polymeren, welche die vorangegangenen funktionellen Gruppen und Einheiten enthalten und besonders nützlich in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind, schließen Guar-Gum und dessen Derivate, beispielsweise Hydroxypropylguar und Zellulosederivate, beispielsweise Hydroxyethylzellulose ein. Hydratisierbare synthetische Polymere und Copolymere, welche die oben erwähnten funktionellen Gruppen enthalten, können ebenfalls angewendet werden. Beispiele von solchen synthetischen Polymeren schließen Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyacrylamid, Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Das angewendete Geliermittel wird üblicherweise mit dem Wasser in dem Rissbildungsfluid in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 1% Massenanteile des Wassers kombiniert.
Beispiele für Vernetzungsmittel, welche zur weiteren Erhöhung der Viskosität eines gelierten Rissbildungsfluids angewendet werden können, sind: Alkalimetallborat, Borax, Borsäure und Gemische, welche multivalente Metallionen in wässrigen Lösungen abgeben können. Beispiele von den multivalenten Metallionen sind Chrom, Zirkonium, Antimon, Titan, Eisen, Zink oder Aluminium. Bei einer Anwendung wird das Vernetzungsmittel üblicherweise zu geliertem Wasser in einer Menge im Bereich von über 0,01% bis ungefähr 1% Massenanteile des Wassers hinzugefügt.
Die oben beschriebenen gelierten oder gelierten und vernetzten Rissbildungsfluide schließen normalerweise auch intern verzögerte Gelbrecher, beispielsweise solche des Enzymtyps, des Oxidierungstyps, des Säurepuffertyps und des temperaturaktivierten Typs, ein, welche alle dem Fachmann wohlbekannt sind. Besonders geeignete verzögerte Gelbrecher schließen Alkalimetall und Ammoniumpersulfate, welche durch Einkapseln in ein Material verzögert werden, das den Brecher langsam abgibt, und Alkalimetallchloride, Alkalimetallhypochloride und Kalziumhypochloride ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Die Gelbrecher bewirken eine Rückwandlung der viskosen Rissbildungsfluide zu dünnen Fluiden, welche zurück an die Erdoberfläche gefördert werden können, nachdem sie zur Platzierung von Stützmittelpartikel in Untergrundrissen benutzt wurden. Die benutzten Gelbrecher liegen üblicherweise in dem Rissbildungsfluid in einer Menge im Bereich von ungefähr 1% bis ungefähr 5% Massenanteile des Geliermittels darin vor. Die Rissbildungsfluide können auch ein oder mehrere von einer Vielfalt von wohlbekannten Additiven, beispielsweise Gelstabilisierer, Fluidverlustkontrolladditive, Tonstabilisierer, Bakterizide und ähnliche einschließen.
Die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angewendeten Stützmittelpartikel sind üblicherweise von einer solchen Größe, dass partikuläre Festkörper der Formation, z.B. Sand oder andere feste Feinanteile, welche mit den geförderten Fluiden abwandern, daran gehindert werden, aus der Untergrundzone gefördert zu werden. Es können verschiedene Arten von Stützmittelpartikel angewendet werden, einschließlich größensortiertem Sand, Bauxit, keramische Materialien, Glasmaterialien, Walnussschalen, Polymerkügelchen und ähnlichem. Im Allgemeinen haben die Stützmittelpartikel eine Größe im Bereich von ungefähr 12mm bis ungefähr 0,037 mm (ungefähr 2 bis ungefähr 400 Mesh, US-Siebweite). Das bevorzugte Stützmittel ist größensortierter Sand, welcher eine Partikelgröße im Bereich von ungefähr 2-0,21 mm (ungefähr 10 bis ungefähr 70 Mesh, US-Siebweite) hat. Bevorzugte Sandpartikelgrößenverteilungsbereiche sind einer oder mehrere der Bereiche 2-0,84 mm (10-20 Mesh), 0,84-0,42 mm (20-40 Mesh), 0,42-0,25 mm (40-60 Mesh) oder 0,297-0.21 mm (50-70 Mesh), abhängend von der jeweiligen Größe und Verteilung der Formationsfeststoffe, welche von den konsolidierten Stützmittelpartikeln ausgesiebt werden sollen.
Die flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzungen dieser Erfindung werden angewendet zur Konsolidierung von Stützmittelpartikel in Untergrundrissen, wodurch konsolidierten Stützmittelpartikelpackungen geformt werden, welche elastisch sind und sowohl die Förderung von Formationssand und -feinanteilen, als auch den Rückfluss von Stützmittelpartikel aufgrund von periodischen Belastungen oder ähnlichem verhindern. Die Zusammensetzungen werden grundsätzlich gebildet aus einem aushärtbaren Harz, einem optionalen Lösungsmittel für das Harz mit einem hohen Flammpunkt, einem Härtungsmittel zum Härten des Harzes, einem Silankopplungsmittel, einem hydrolysierbaren Esther zum Brechen von gelierten Rissbildungsfluidfilmen auf den Stützmittelpartikeln, einem Tensid zum Erleichtern der Beschichtung der Stützmittelpartikel mit dem Harz und zum Bewirken eines Flusses des aushärtbaren Harzes zu den Kontaktpunkten zwischen benachbarten harzbeschichteten Stützmittelpartikel, einem flüssigen Trägerfluid mit einem hohen Flammpunkt, einem optionalen Viskositätsmittel zum Einstellen der Viskosität des Trägerfluids und zum Dispergieren des Härtungsmittels, wenn das Härtungsmittel ein partikulärer Festkörper ist, einem Kautschuklatex und einem Tensid zur Kautschuklatexstabilisierung.
Die verschiedenen Komponenten der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung sind dieselben wie jene, welche oben in Verbindung mit den Verfahren dieser Erfindung beschrieben werden, und werden in den oben dargelegten Mengen angewendet.
Ein bevorzugtes Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zum Formen von Rissen in einer Untergrundzone, welche elastische Stützmittelpartikelpackungen enthalten, um die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit den geförderten Fluiden und den Stützmittelrückfluss verhindern, wird gebildet mit den Schritten: (a) Bereitstellen einer flüssigen aushärtbaren Harzkomponente, welche gebildet wird aus Bisphenol-A-Epichlorhydrinharz, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 70% bis ungefähr 100% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente und einem Lösungsmittel für das Harz, welches gebildet wird aus Dipropylenglycolmethylether, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0% bis ungefähr 30% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente; (b) Bereitstellen einer flüssigen Härtungsmittelkomponente, welche gebildet wird aus einem 4,4-Diaminodiphenylsulfon-Härtungsmittel, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 40% bis ungefähr 60% Massenanteile der flüssigen Härtungsmittelkomponente, einem Silankopplungsmittel, welches gebildet wird aus N-Beta-(Aminoethyl)-Gamma-Aminopropyltrimethoxysilan, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente, einem hydrolysierbaren Esthergemisch, welches gebildet wird aus Dimethylglutarat, Dimethyladipat und Dimethylsuccinat, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente und einem Tensid, welches gebildet wird aus einem C₁₂-C₂₂ Alkylphosphonat, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 2% bis ungefähr 15% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente, einem Trägerfluid, welches gebildet wird aus Dipropylenglycolmethylether, vorliegen in einer Menge im Bereich von ungefähr 20% bis ungefähr 40% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente und einem Viskositätsmittel, welches gebildet wird aus einem organophilen Ton, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente; (c) Bereitstellen einer flüssigen Kautschukkomponente, welche gebildet wird aus einem Styren/Butadien-Copolymerlatex, enthaltend Wasser in einer Menge von ungefähr 50% Massenanteile des Latex, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 99,9% bis ungefähr 97% Massenanteile der flüssigen Kautschukkomponente und einem Tensid zur Kautschuklatexstabilisierung, welches gebildet wird aus einem sulfunierten und ethoxylierten Natriumsalz mit der Formel H(CH₂)_12-15(CH₂CH₂O)₁₅SO₃Na, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen Kautschukkomponente; (d) Bereitstellen einer Quelle von trockenen Stützmittelpartikeln; (e) Bereitstellen eines gelierten flüssigen Rissbildungsfluids; (f) Pumpen des gelierten flüssigen Rissbildungsfluids in die Untergrundzone, um darin Risse zu formen und mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel darin zu platzieren; (g) Vermischen der flüssigen aushärtbaren Harzkomponente mit der flüssigen Härtungsmittelkomponente und der flüssigen Kautschukkomponente, um eine flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung zu bilden, wenn die Risse in Schritt (f) geformt werden; (h) Beschichten der trockenen, von deren Quelle zugeführten Stützmittelpartikel mit der in Schritt (g) bereitgestellten, flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung, um mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel zu formen; (i) Vermischen der in Schritt (h) produzierten, mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichten Stützmittelpartikel mit dem nach Schritt (f) gepumpten Rissbildungsfluid, wobei die mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel darin suspendiert werden; (j) Beenden der Schritte (f), (g), (h) und (i), wenn die mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel in den Rissen platziert wurden; und (k) Zulassen der aushärtbaren Harzzusammensetzung auf den mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel auszuhärten und besagte Stützmittelpartikel in elastische, durchlässige Packungen zu konsolidieren, welche einen Stützmittelrückfluss verhindern.
Eine bevorzugte flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung gemäß dieser Erfindung zum Konsolidieren von Stützmittelpartikel in Untergrundrissen, wobei konsolidierte Stützmittelpartikelpackungen geformt werden, welche elastisch sind und die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit geförderten Fluiden und einen Rückfluss von Stützmittelpartikeln verhindern, umfasst: Ein aushärtbares Harz, vorliegend in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 70% bis ungefähr 100% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung; ein Lösungsmittel für das Harz, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0% bis ungefähr 30% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung; ein Härtungsmittel, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 40% bis ungefähr 60% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung; ein Silankopplungsmittel, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung; ein hydrolysierbarer Ester, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung; ein Tensid, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 2% bis ungefähr 15% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung; ein flüssiges Trägerfluid, gebildet aus Dipropylenglycolmethylether, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 20% bis ungefähr 40% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung; ein Viskositätsmittel, gebildet aus einem organophilenTon, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0% bis ungefähr 3% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung; ein Kautschuklatex, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 40% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung; und ein den Kautschuklatex stabilisierendes Tensid, vorliegend in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 10% Massenanteile der flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung.
Um die Verfahren und Zusammensetzungen dieser Erfindung weiter zu beschreiben, werden die nachfolgenden Beispiele aufgeführt.
Beispiel
Eine Harzzusammensetzung wurde durch Vermischen von 8,2 Milliliter flüssiger, aushärtbarer Harzkomponente, 5,3 Milliliter flüssiger Härtungsmittelkomponente und 3,4 Milliliter flüssiges Latexmittel zubereitet. Diese Komponenten wurden zur Bildung eines homogenen Gemisches ausreichend vermischt. Ein Volumen von 9,0 Milliliter dieses Gemisches wurde trocken auf 250 Gramm 0,84 mm/0,42 mm-(20/40-Maschen)-Bauxitstützmittel geschichtet. Das behandelte Stützmittel wurde dann zu 300 Milliliter 15,9 kg-pro-37,9 m³ (35 lb pro 1000 gal) Carboxymethylhydroxypropyl-Guar-Rissbildungsfluid hinzugefügt, während das Fluid mit einem Rührer gerührt wurde. Der Schlamm wurde in einem Wärmebad bei 82° C (180° F) eingebracht und das Rühren für 15 Minuten fortgesetzt, um das Untertagepumpen des Stützmittelschlamms zu simulieren. Nach dem Rühren wurde das behandelte Stützmittel in die Flusskammern gepackt und in einem Ofen bei 163° C (325° F) für eine dreistündige Aushärtung eingebracht, ohne Schließdruck aufzubringen.
Nach der Aushärtung wurden konsolidierte Kerne für unbeschränkte Druckfestigkeitsmessungen und Tests zur periodischen Belastung erhalten. Ein Mittelwert von 3,2 MPa (470 psi) Druckfestigkeit wurde für die konsolidierten Kerne ermittelt. Zum Untersuchen bei periodischen Belastungen wurden die konsolidierten Stützmittelkerne in eine begrenzende Zelle installiert. Die axiale Belastung und der Begrenzungsdruck wurden auf 6,9 MPa (1000 psi) erhöht. Der Begrenzungsdruck wurde bei 6,9 MPa (1000 psi) gehalten, während die axiale Belastung auf 18,6 MPa (2700 psi) erhöht, für 10 Minuten konstant gehalten, auf 7,6 MPa (1100 psi) abgesenkt und für weiter 10 Minuten konstant gehalten wurde. Der axiale Belastungszyklus wurde 19-mal wiederholt um insgesamt 20 Zyklen zu erhalten. Nach ungefähr 10 Zyklen trat eine Festigung der Kernproben auf. Die Kernproben waren beim Entnehmen am Ende der Untersuchung intakt. Dieses Ergebnis zeigt, das die Zugabe von Latex als ein Flexibilisierungsmittel die Fähigkeit einer konsolidierten Stützmittelpackung, periodische Belastungen auf Grund von häufigem Schließen und Wiederaufnehmen der Förderung standzuhalten, außerordentlich verbessert.

Claims

Eine flüssige aushärtbare Harzzusammensetzung zum Konsolidieren von Stützmittelpartikeln in Untergrundrissen, womit konsolidierte Stützmittelpartikelpackungen geformt werden, welche elastisch sind und die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit geförderten Fluiden und einen Rückfluss von Stützmittelpartikeln verhindern, wobei die Zusammensetzung ein aushärtbares Harz, ein Härtungsmittel zum Härten des besagten Harzes, ein Kautschuklatex und ein den Kautschuklatex stabilisierendes Tensid umschließt.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei besagtes aushärtbares Harz ein organisches Harz ist, gebildet aus einem oder mehreren von Bisphenol-A-Epichlorhydrinharz, Polyepoxidharz, Novolak-Harz, Polyesterharz, Phenolaldehydharz, Ureaaldehydharz, Furanharz, Urethanharz, Glycidylether und jede Mischung von zwei oder mehreren von diesen.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei besagter aushärtbarer Harz in einer Menge von 70% bis 100% Massenanteile der besagten flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung vorliegt.
Eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, welche auch ein Lösungsmittel für das besagte Harz enthält und besagtes Lösungsmittel vorzugsweise einen oder mehrere von Dipropylenglycolmethylether, Dipropylenglycoldimethylether, Dimethylformamid, Diethylenglycolmethylether, Ethylenglycolbutylether, Diethylenglycolbutylether, Propylencarbonat, D-Limonen und fettige saure Methylester umfasst.
Eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das besagte Lösungsmittel für das besagte Harz in einer Menge von bis zu 30% Massenanteile der besagten flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung vorliegt.
Eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei besagtes Härtungsmittel ein oder mehrere Amine, aromatische Amine, Polyamine, aliphatische Amine, Amide, Polyamide oder 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, 2-Ethyl-4-Methylimidazol oder 1,1,3-Trichlortrifluoraceton umfasst.
Eine Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das besagte Härtungsmittel in einer Menge von 40% bis 60% Massenanteile der besagten flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung vorliegt.
Eine Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche weiter ein Silankopplungsmittel einschließt, vorzugsweise ein oder mehrere von N-2-(Aminoethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und N-Beta-(Aminoethyl)-Gamma-Aminopropyltrimethoxysilan.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei besagtes Silankopplungsmittel in einer Menge von 0,1% bis 3% Massenanteile der besagten flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung vorliegt.
Eine Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche weiter einen hydrolysierbaren Ester zum Brechen von gelierten Rissbildungsfluidfilmen auf besagten Stützmittelpartikeln einschließt, vorzugsweise umfassend ein oder mehrere von Dimethylglutarat, Dimethyladipat und Dimethylsuccinat, Sorbitol, Catechol, Dimethylthiolat, Methylsalicylat, Dimethylsalicylat, Dimethylsuccinat und ter-Butylhydroperoxyd.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei besagter hydrolysierbarer Ester aus einer Mischung von Dimethylglutarat, Dimethyladipat und Dimethysuccinat gebildet wird.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 10 oder 11, wobei besagter hydrolysierbarer Ester in einer Menge von 0,1% bis 3% Massenanteile der besagten flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung vorliegt.
Eine Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche weiter ein Tensid zum Erleichtern der Beschichtung des besagten Harzes auf besagte Stützmittelpartikel und zum Bewirken des Flusses des besagten aushärtbaren Harzes zu den Kontaktpunkten zwischen benachbarten harzbeschichteten Stützmittelpartikeln einschließt, und besagtes Tensid vorzugsweise ein oder mehrere von einem ethoxylierten Nonylphenolphosphatester, einem Gemisch aus einem oder mehreren kationischen Tensiden und einem oder mehreren nichtionischen Tensiden und einem C₁₂-C₂₂-Alkylphosphonattensid umfasst.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 13, wobei besagtes Tensid in einer Menge von 2% bis 15% Massenanteile der besagten flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung vorliegt.
Eine Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner ein flüssiges Trägerfluid einschließt, welches ein oder mehrerer Mitglieder ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dipropylenglycolmethylether, Dipropylenglycoldimethylether, Dimethylformamid, Diethylenglycolmethylether, Ethylenglycolbutylether, Diethylenglycolbutylether, Propylencarbonat, D-Limonen und fettige, saure Methylester umfasst.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 15, wobei besagtes flüssiges Trägerfluid in einer Menge von 30% bis 60% Massenanteile der besagten flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung vorliegt.
Eine Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche weiter ein Viskositätsmittel beinhaltet, vorzugsweise vorliegend in einer Menge von 0% bis 3% Massenanteile der besagten flüssigen aushärtbaren Zusammensetzung.
Eine Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei besagtes Kautschuklatex ein oder mehrere Mitglieder umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Naturkautschuk-(cis-1,4-Polyisopren)-Latex, Styren/Butadien-Copolymer-Latex, cis-1,4-Polybutadienkautschuklatex, Butylkautschuklatex, Ethylen/Propylen-Kautschuklatex, Neoprenkautschuklatex, Nitrilkautschuklatex, Silikonkautschuklatex, chlorsulfuniertes Kautschuklatex, Polyethylenkautschuklatex, Epichlorhydrinkautschuklatex, Fluorkohlenstoffkau tschuklatex, Fluorsilikonkautschuklatex, Polyurethankautschuklatex, Polyacrylkautschuklatex und Polysulfidkautschuklatex.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 18, wobei besagtes Kautschuklatex aus einem Styren/Butadien-Copolymer-Latex gebildet wird, welches Wasser in einer Menge im Bereich von ungefähr 50% Massenanteile des besagten Latex enthält.
Eine Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei besagtes Kautschuklatex in einer Menge von 0,1% bis 40% Massenanteile der besagten flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung vorliegt.
Eine Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei besagtes Tensid zur Kautschuklatexstabilisierung ein oder mehrere Mitglieder umfasst, welche ausgewählt werden von Tensiden mit der Formel R-Ph-O(OCH₂CH₂)_mOH, wobei R eine Alkylgruppe mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen, Ph ein Phenyl und m eine ganze Zahl von 5 bis 50 ist, und von Tensiden mit der Formel R₁(R₂O)_nSO₃X, wobei R₁ eine Alkylgruppe mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen, R₂ die Gruppe -CH₂-CH₂-, n eine ganze Zahl von 10 bis 40 und X ein Kation ist.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 21, wobei besagtes Tensid zur Kautschuklatexstabilisierung aus einem sulfunierten und ethoxylierten Natriumsalz mit der Formel H(CH₂)_12-15(CH₂CH₂O)₁₅SO₃Na gebildet wird.
Eine Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei besagtes Tensid zur Kautschuklatexstabilisierung in einer Menge von 0,1% bis 10% Massenanteile der besagten flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung vorliegt.
Ein Verfahren zur Formung von Rissen in einer Untergrundzone unter Nutzung von elastischen Stützmittelpartikelpackungen, welche die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit geförderten Fluiden und den Stützmittelrückfluss verhindern, wobei das Verfahren umfasst: (a) Pumpen eines gelierten flüssigen Rissbildungsfluids in besagte Untergrundzone, um besagte Risse darin zu formen und mit einer aushärtbaren Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel darin zu platzieren; (b) Beschichten von trockenen Stützmittelpartikeln mit einer, wie in einem der Ansprüche 1 bis 23 beanspruchten flüssigen aushärtbaren Harzzusammensetzung, um mit einer aushärtbaren Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel zu bilden; (c) Mischen der besagten, mit einer aushärtbaren Harzzusammensetzung beschichteten, in Schritt (b) produzierten Stützmittelpartikel mit besagtem und nach Schritt (a) gepumpten Rissbildungsfluid, wobei besagte, mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel darin suspendiert werden; (d) Beenden der Schritte (a), (b) und (c), wenn besagte mit einer Harzzusammensetzung beschichtete Stützmittelpartikel in den besagten Rissen angeordnet sind; und (e) Zulassen der besagten aushärtbaren Harzzusammensetzung auf besagten, mit aushärtbarer Harzzusammensetzung beschichteten Stützmittelpartikel auszuhärten und besagte Stützmittelpartikel in elastische, durchlässige Packungen zu konsolidieren, welche die Förderung von Formationssand und -feinanteilen mit geförderten Fluiden und einen Stützmittelrückfluss verhindern.