Einblicke in potenzielle Mechanismen der Bildung von Schäden, die mit der Verwendung von Gelbrechern bei der hydraulischen Frakturierung verbunden sind

Die hydraulische Frakturierung unter Verwendung von wasserlöslichen Polymeren wurde umfassend eingesetzt, um die Produktivität von Öl- und Gasbohrlöchern zu steigern. Allerdings kann die Produktionssteigerung erheblich beeinträchtigt werden durch Polymerreste, die innerhalb des Frac-Pack in den erzeugten Frakturen entstehen. Diese Arbeit beschreibt einen Ansatz zur Etablierung eines geeigneten Reinigungsprozesses für Frakturflüssigkeiten durch die Charakterisierung von zerbrochenen Polymeren, die aus der Verwendung verschiedener Gelbrecher-Typen stammen. In dieser Arbeit wurden gängige Gelbrecher wie anorganische Oxidationsmittel (Bromat- und Persulfatsalze), spezifische Enzyme und Säuren evaluiert. Der Einfluss jedes Gelbrechers wurde mit Hochdruck-/Hochtemperatur (HP/HT) Rheometern, Alterungszellen, Zetapotential, Gelpermeationschromatographie (GPC) und Umwelt-Scanning-Elektronenmikroskopie/Energie-Dispersive-Röntgenspektroskopie (ESEM/EDS) untersucht. Experimente wurden mit einer Carboxymethylhydroxypropylguar (CMHPG) Frakturflüssigkeit bei Temperaturen von bis zu 300 °F durchgeführt. Die entwickelte GPC-Methodik zeigte, dass die Größe der zerbrochenen Polymerketten hauptsächlich von der Art der verwendeten Gelbrecher abhängt. Darüber hinaus haben Labortests ergeben, dass einige Gelbrecher die Leistung von polymeren Tonstabilisatoren negativ beeinflussen können. Zusätzlich zeigte diese Arbeit schädliche Ausfällungen, die aufgrund der Wechselwirkungen von Gelbrechern mit H2S erzeugt werden können.