СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ АГЕНТОВ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПОДЗЕМНЫХ ПЛАСТОВ

1. Способ обработки кремнистого или содержащего оксид металла (М) подземного пласта, через который проходит скважина, включающий:
(а) закачивание в скважину агента для модификации поверхности, содержащего якорный фрагмент и гидрофобный хвост, где гидрофобный хвост напрямую присоединен к якорному фрагменту,
(б) связывание агента для модификации поверхности с поверхностью подземного пласта за счет присоединения к пласту якорного фрагмента, и
(в) расположение агента для модификации поверхности на кремнистом или содержащем оксид металла подземном пласте таким образом, чтобы гидрофобный хвост был удален от поверхности пласта.
2. Способ по п. 1, где якорным фрагментом является производное органической фосфорсодержащей кислоты.
3. Способ по п. 2, где стадия (б) включает связывание агента для модификации поверхности с поверхностью подземного пласта при образовании (i) ковалентной связи О-P-O-Si между якорным фрагментом и кремнистым пластом, или (ii) ковалентной связи О-Р-О-М между якорным фрагментом и пластом, содержащим оксид металла.
4. Способ по п. 3, где подземным пластом является кремнистый пласт, причем указанный способ, кроме того, включает связывание агента для модификации поверхности с поверхностью подземного пласта при образовании ковалентной связи О-P-O-Si между якорным фрагментом и кремнистым пластом
5. Способ по п. 3, где подземным пластом является пласт, содержащий оксид металла, причем указанный способ, кроме того, включает связывание агента для модификации поверхности с поверхностью подземного пласта при образовании ковалентной связи О-Р-О-М между якорным фрагментом и пластом, содержащим оксид металла.
6. Способ по п. 3, где якорным фрагментом является производное органической фосфорсодержащей кислоты - фосфорной кислоты, фосфоновой кислоты или фосфиновой кислоты.
7. Способ по п. 3, где производным органической фосфорсодержащей кислоты является, по крайней мере, одно соединение, выбранное из группы, включающей:
x
y
(а) производное фосфорной кислоты, характеризующееся структурой (RO)-P(O)-(OR'),
(б) производное фосфоновой кислоты, характеризующееся структурой
и
(в) производное фосфиновой кислоты, характеризующееся структурой
где R и R'' каждый независимо обозначает радикал, включающий в целом от 1 до 30 атомов углерода, необязательно замещенный перфторированной алкильной группой или группой перфторированного алкиленового простого эфира,
R' обозначает Н, металл или низший алкил, включающий от 1 до 4 атомов углерода,
х равен от 1 до 2, у равен от 1 до 2, х+у равно 3,
а равен 0-1,
b равен 1,
с равен 1-2,
a+b+с равно 3,
d равен 0-2,
е равен 0-2,
f равен 1 и
d+e+f равно 3.
2
20
8. Способ по п. 7, где R и/или R'' обозначает незамещенную или замещенную С-Салифатическую группу, арильную или арилзамещенную группу.
9. Способ по п. 8, где R'' обозначает алифатический или ароматический заместитель, замещенный фторгруппой или перфторгруппой.
10. Способ по п. 3, где агент для модификации поверхности характеризуется формулой:
f
где R обозначает перфторированную алкильную группу или группу перфторированного алкиленового простого эфира,
р равен от 2 до 4, и
Z выбирают из группы, включающей
и
R и R'' каждый независимо обозначает радикал, включающий в целом от 1 до 30 атомов углерода, необязательно замещенный перфторированной алкильной группой или группой перфторированного алкиленового простого эфира,
R' обозначает Н, металл или низший алкил, включающий от 1 до 4 атомов углерода,
f
11. Способ по п. 10, где группа перфторалкиленового простого эфира R характеризуется структурой
n
2n+1
n
2n+1
где А обозначает атом кислорода или химическую связь, n равен от 1 до 20, Y обозначает Н, F, CH или CF, b равен, по крайней мере, 1, m равен от 0 до 50, р равен от 1 до 20 и X обозначает Н, F, или кислотную группу, или производное кислоты.
12. Способ по п. 7, где перфторированная алкильная группа или группа перфторированного алкиленового простого эфира включает перфторалкильную группу, характеризующуюся структурой
n
2n+1
где Y обозначает F или CF и m равен от 4 до 20.
3
n
2n
2
2
3
2
3
2
x
2
2
y
2
2
3
2
13. Способ по п. 3, где агент для модификации поверхности выбирают из группы, включающей CF(CF)СНСНРОН, где n равен от 3 до 5, и CF(CF)O(CFCF)-CHCH-POH, где х равен от 0 до 7, y равен от 1 до 20 и х+у равно 27 или менее.
14. Способ по п. 10, где R или R' содержит концевые функциональные группы или функциональные группы в омега-положении.
15. Способ по п. 14, где концевую функциональную группу или функциональную группу, расположенную в омега-положении, выбирают из группы, включающей карбоксильную группу, гидроксильную группу, аминогруппу, иминогруппу, амидогруппу, тиогруппу, цианогруппу, сульфонат, карбонат, фосфоновую кислоту или их смесь.
16. Способ по п. 3, где агентом для модификации поверхности является производное органической фосфорсодержащей кислоты, выбранной из группы, включающей амино-трис-метиленфосфоновую кислоту, аминобензилфосфоновую кислоту, 3-аминопропилфосфоновую кислоту, О-аминофенилфосфоновую кислоту, 4-метоксифенилфосфоновую кислоту, аминофенилфосфоновую кислоту, аминофосфономасляную кислоту, аминопропилфосфоновую кислоту, бензгидрилфосфоновую кислоту, бензилфосфоновую кислоту, бутилфосфоновую кислоту, карбоксиэтилфосфоновую кислоту, дифенилфосфиновую кислоту, додецилфосфоновую кислоту, этилидендифосфоновую кислоту, гептадецилфосфоновую кислоту, метилбензилфосфоновую кислоту, нафтилметилфосфоновую кислоту, октадецилфосфоновую кислоту, октилфосфоновую кислоту, пентилфосфоновую кислоту, фенилфосфиновую кислоту, фенилфосфоновую кислоту, бис-(перфторгептил)фосфиновую кислоту, перфторгексилфосфоновую кислоту, стиролфосфоновую кислоту и додецил-бис-1,12-фосфоновую кислоту.
17. Способ по п. 3, где подземным пластом является карбонатный пласт или пласт песчаника.
18. Способ по п. 4, где пласт, содержащий оксид металла, включает алюминий и, кроме того, М в составе ковалентно связанной группы O-P-O-Si-M обозначает алюминий.
19. Способ по п. 2, где, по крайней мере, одно из следующих условий имеет приоритетное значение:
(а) агент для модификации поверхности изменяет поверхностную энергию пласта,
(б) агент для модификации поверхности стабилизирует мелкозернистые частицы в подземном пласте,
(в) скважиной является эксплуатируемая скважина, и агент для модификации поверхности снижает количество пластовых твердых веществ, переносимых потоком обратно с поверхности подземного пласта в эксплуатируемую скважину,
(г) агент для модификации поверхности представляет собой пассивный противобактериальный агент и сводит к минимуму или предотвращает удерживание воды на поверхности подземного пласта,
(д) агент для модификации поверхности пассивно подавляет или контролирует осаждение солевых отложений на подземном пласте или внутри него,
(е) агент для модификации поверхности пассивно предотвращает или контролирует отложение органических твердых частиц на поверхности подземного пласта или внутри него,
(ж) агент для модификации поверхности снижает набухание глины внутри подземного пласта,
(з) агент для модификации поверхности повышает относительную проницаемость по нефти/газу пласта по сравнению с водопроницаемостью воды, таким образом предотвращая образование водяного вала за поверхностью пласта,
(и) скважина проходит через ретроградный газоконденсатный резервуар-коллектор, и агент для модификации поверхности сводит к минимуму конденсацию в пласте-коллекторе, сохраняя при этом проницаемость резервуара-коллектора,
(к) скважиной является газоносная или нефтеносная скважина, и агент для модификации поверхности повышает количество возвратной воды и промысловой воды, извлеченной из скважины после завершения операции по обработке скважины,
(л) агент для модификации поверхности включен в состав флюида для гидроразрыва пласта без расклинивающих агентов,
(м) агент для модификации поверхности включен в состав флюида для обработки скважины, и флюид для обработки скважины закачивают в скважину при давлении, достаточном для создания или расширения трещины в подземном пласте,
(н) агент для модификации поверхности диспергируют во флюиде для обработки скважины,
(о) агент для модификации поверхности контролирует конденсацию воды в порах зоны подземного пласта, расположенной вблизи ствола скважины,
(п) пластом является пласт нефтеносного песчаника, и агент для модификации поверхности повышает извлечение углеводородов из отложений нефтеносного песчаника,
(р) подземный пласт подвергают кислотной обработке, и агент для модификации поверхности повышает проникновение кислоты в пласт, или
(с) подземным пластом является материнская порода пласта, и агент для модификации поверхности снижает приток воды в пласт.
20. Способ по п. 1, дополнительно включающий добычу углеводородов из скважины и снижение потерь давления на трение при добыче углеводородов.
21. Способ по п. 20, где угол скольжения флюида по поверхности субстрата, обработанного агентом для модификации поверхности, меньше по сравнению с углом скольжения флюида по поверхности в основном аналогичного необработанного субстрата.
22. Способ по п. 1, где до закачивания агента для модификации поверхности в скважину снижают водонасыщение на поверхности кремнистого или содержащего оксид металла (М) подземного пласта при закачивании в скважину флюида на неводной основе.
23. Способ по п. 22, дополнительно включающий удаление воды с поверхности подземного пласта.
24. Способ по п. 1, дополнительно включающий формирование монослойного или многослойного покрытия в ходе самоорганизации хвоста.
25. Способ обработки кремнистого или содержащего оксид металла (М) подземного пласта, через который проходит скважина, включающий:
(а) закачивание в скважину флюида для обработки скважины, содержащего агент для модификации поверхности, который включает якорный фрагмент и хвост, и
(б) связывание агента для модификации поверхности с поверхностью подземного пласта за счет формирования монослойного или многослойного покрытия в ходе самоорганизации хвоста,
при этом до проведения стадии (а) число участков связывания агента для модификации поверхности с поверхностью подземного пласта повышают при проведении предварительной обработки подземного пласта флюидом на неводной основе.
26. Способ по п. 25, где после закачивания в скважину флюида на неводной основе и до закачивания агента для модификации поверхности поверхность кремнистого или содержащего оксид металла подземного пласта обрабатывают при закачивании в скважину солевого раствора.
27. Способ по п. 26, где после закачивания солевого раствора и до закачивания в скважину агента для модификации поверхности поверхность кремнистого или содержащего оксид металла подземного пласта обрабатывают при закачивании в скважину второго флюида на неводной основе.
28. Способ обработки кремнистого или содержащего оксид металла (М) подземного пласта, через который проходит скважина, включающий:
(а) закачивание в скважину агента для модификации поверхности, включающего якорный фрагмент и гидрофобный хвост, при этом гидрофобный хвост напрямую или не напрямую присоединен к якорному фрагменту, и
(б) связывание агента для модификации поверхности с поверхностью подземного пласта за счет присоединения к пласту якорного фрагмента.
29. Способ по п. 28, где якорным фрагментом является производное органической фосфорсодержащей кислоты.
30. Способ по п. 28, дополнительно включающий снижение потерь давления на трение флюида внутри скважины.
31. Способ по п. 30, где угол скольжения флюида на поверхности подземного пласта, обработанного агентом для модификации поверхности, меньше по сравнению с углом скольжения флюида по поверхности подземного пласта, не обработанного агентом для модификации поверхности.