ДОБАВКИ, УЛУЧШАЮЩИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ, ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ СУСПЕНЗИЙ НА МАСЛЯНОЙ ОСНОВЕ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ADDITIVES IMPROVING OPERABILITY IN WINTER CONDITIONS FOR POLYMER SUSPENSIONS ON OIL BASIS, AND THEIR OBTAINING AND APPLICATION METHOD

Область техники
Варианты реализации настоящего изобретения относятся к добавкам, улучшающим работоспособность в зимних условиях, для полимерных суспензий на масляной основе и к способам их получения и использования.
Варианты реализации настоящего изобретения относятся к добавкам, улучшающим работоспособность в зимних условиях, для полимерных суспензий на масляной основе и к способам их получения и использования, где добавки, улучшающие работоспособность в зимних условиях, содержат такой сложный эфир полиола, как сложный эфир сахарного спирта.
Уровень техники
Исторически использование различных масел в качестве базовой жидкости для полимерных суспензий ограничивалось маслами, имеющими температуры застывания, достаточно низкие для сохранения суспендированности полимера в суспензии при низких температурах. В общем случае суспензии также включают органофильные глины, полярные активаторы и смачиватели. Еще один рекомендованный подход заключался в увеличении текучести и уменьшении температуры застывания масляной основы за счет добавления к суспензиям таких гликолей, как метиловый эфир дипропиленгликолей.
Несмотря на известность и использование в нефтяной промышленности суспензий на масляной основе на современном уровне техники существует потребность в суспензиях на масляной основе, которые имеют пониженные температуры застывания.
Термин «добавка», «агент» или «композиция», улучшающие работоспособность в зимних условиях, добавка, агент или композиция, понижающие температуру застывания, или подобные термины являются взаимозаменяемыми и имеют одно и то же значение. Данные термины используются для описания химической композиции, которая может быть добавлена к суспензии на масляной основе для уменьшения ее температуры застывания, уменьшения скорости отстаивания твердой фазы или для улучшения свойств суспензии в зимних или низкотемпературных условиях.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или добавки или агенты, понижающие температуру застывания, включающие сложный моноэфир полиола, сложный диэфир полиола или их смеси или комбинации.
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или понизители температуры застывания, включающие одно или множество соединений, описывающихся общей формулой (I):
Z(R
)
(I),
1
m
Z
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой полиол, содержащий от 5 до 30 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для .
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или понизители температуры застывания, включающие одно или множество соединений, описывающихся общей формулой (II):
Z'(R
)
(II),
1
m
Z'
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой сахарный спирт, содержащий от 5 до 18 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для .
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или понизители температуры застывания, включающие одно или множество соединений, описывающихся общей формулой (III):
Z''(R
)
(III),
1
m
Z''
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой сахарный спирт, содержащий от 5 до 12 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для .
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или добавки или агенты, понижающие температуру застывания, включающие сорбитанмоноолеат, сорбитансесквиолеат, сорбитанмоностеарат, сорбитансесквистеарат, сорбитанмонолинолеат, сорбитансесквилинолеат, сорбитанмономиристолеат, сорбитансесквимиристолеат, сорбитанмонопальмитолеат, сорбитансесквипальмитолеат или их смеси и комбинации.
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают суспензии на масляной основе, обладающие улучшенной работоспособностью в зимних условиях, включающие базовое масло, органофильную глину, полярный активатор, смачиватель и добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или добавку, понижающую температуру застывания, где добавка содержит сложный моноэфир полиола, сложный диэфир полиола или их смеси или комбинации.
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают суспензии на масляной основе, обладающие улучшенной работоспособностью в зимних условиях, включающие базовое масло, органофильную глину, полярный активатор, смачиватель и добавку, улучшающую работоспособность в зимних условиях, или добавку, понижающую температуру застывания, где добавка содержит одно или множество соединений, описывающихся общей формулой (I):
Z(R
)
(I),
1
m
Z
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой полиол, содержащий от 5 до 30 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для .
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают суспензии на масляной основе, обладающие улучшенной работоспособностью в зимних условиях, включающие базовое масло, органофильную глину, полярный активатор, смачиватель и добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или добавку, понижающую температуру застывания, где добавка содержит одно или множество соединений, описывающихся общей формулой (II):
Z'(R
)
(II),
1
m
Z'
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой сахарный спирт, содержащий от 5 до 18 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для .
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают суспензии на масляной основе, обладающие улучшенной работоспособностью в зимних условиях, включающие базовое масло, органофильную глину, полярный активатор, смачиватель и добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или добавку, понижающую температуру застывания, где добавка содержит одно или множество соединений, описывающихся общей формулой (III):
Z''(R
)
(III),
1
m
Z''
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой сахарный спирт, содержащий от 5 до 12 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для .
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают суспензии на масляной основе, обладающие улучшенной работоспособностью в зимних условиях, включающие базовое масло, органофильную глину, полярный активатор, смачиватель и добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или добавку, понижающую температуру застывания, где добавка содержит сорбитанмоноолеат, сорбитансесквиолеат, сорбитанмоностеарат, сорбитансесквистеарат, сорбитанмонолинолеат, сорбитансесквилинолеат, сорбитанмономиристолеат, сорбитансесквимиристолеат, сорбитанмонопальмитолеат, сорбитансесквипальмитолеат или их смеси и комбинации.
Варианты реализации настоящего изобретения также предлагают способ получения и использования новых композиций, улучшающих работоспособность в зимних условиях.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение может быть лучше понято, исходя из представленного описания изобретения совместно с прилагаемыми иллюстративными чертежами, на которых подобные элементы пронумерованы идентичным образом:
Фигура 1 представляет собой график скоростей гидратации суспензий, обладающих улучшенной работоспособностью в зимних условиях, при использовании различных базовых масел.
Фигура 2 представляет собой график скоростей гидратации стандартной суспензии в сопоставлении с суспензией данного изобретения, обладающей улучшенной работоспособностью в зимних условиях.
Фигура 3 представляет собой график реологии для DynaFract HT 40 при использовании стандартной суспензии в сопоставлении с суспензией данного изобретения, обладающей улучшенной работоспособностью в зимних условиях, при 200°F (93,3°С).
Фигура 4 представляет собой график реологии для DynaFract HT 40 при использовании стандартной суспензии в сопоставлении с суспензией данного изобретения, обладающей улучшенной работоспособностью в зимних условиях, при 250°F (121,1°С).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как установили изобретатели, эффективными добавками для уменьшения температуры застывания систем полимерных суспензий на масляной основе на 20°F (11,1°С) и более являются сложные эфиры полиолов. Варианты реализации добавок содержат поверхностно-активные вещества в виде производных сахарных спиртов, где добавки являются эффективными в количестве в диапазоне приблизительно от 500 ч./млн до 50000 ч./млн. Варианты реализации добавок содержат поверхностно-активные вещества в виде производных сахарного сорбита, где добавки являются эффективными в количестве в диапазоне приблизительно от 500 ч./млн до 50000 ч./млн. На предшествующем уровне техники изобретатели не обнаружили какого-либо упоминания об использовании для уменьшения температуры застывания полимерных суспензий на масляной основе сложных эфиров полиолов, в частности сложных эфиров сахарных спиртов, в особенности сложных эфиров сорбита.
I-III
Варианты реализации настоящего изобретения относятся к добавкам или агентам, улучшающим работоспособность в зимних условиях, или добавкам или агентам, понижающим температуру застывания, где добавки или агенты или композиции включают сложный моноэфир полиола, сложный диэфир полиола или их смеси или комбинации. В определенных вариантах реализации композиции включают одно или множество соединений, описывающихся общими формулами :
Z(R
)
(I),
1
m
Z
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой полиол, содержащий от 5 до 30 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для ;
Z'(R
)
(II),
1
m
Z'
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой сахарный спирт, содержащий от 5 до 18 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для ; или
Z''(R
)
(III),
1
m
Z''
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой сахарный спирт, содержащий от 5 до 12 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для .
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или добавки или агенты, понижающие температуру застывания, включающие сорбитанмоноолеат, сорбитансесквиолеат, сорбитанмоностеарат, сорбитансесквистеарат, сорбитанмонолинолеат, сорбитансесквилинолеат, сорбитанмономиристолеат, сорбитансесквимиристолеат, сорбитанмонопальмитолеат, сорбитансесквипальмитолеат или их смеси и комбинации.
Варианты реализации настоящего изобретения относятся к суспензиям на масляной основе, обладающим улучшенной работоспособностью в зимних условиях, включающим базовое масло, органофильную глину, полярный активатор, смачиватель и добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или добавку, понижающую температуру застывания, где добавка содержит сорбитанмоноолеат, сорбитансесквиолеат, сорбитанмоностеарат, сорбитансесквистеарат, сорбитанмонолинолеат, сорбитансесквилинолеат, сорбитанмономиристолеат, сорбитансесквимиристолеат, сорбитанмонопальмитолеат, сорбитансесквипальмитолеат или их смеси и комбинации.
Варианты реализации настоящего изобретения также в широком смысле относятся к суспензиям на масляной основе, обладающим улучшенной работоспособностью в зимних условиях, включающим одну или несколько композиций добавок данного изобретения.
Варианты реализации настоящего изобретения также в широком смысле относятся к способу использования и получения суспензий на масляной основе, обладающих улучшенной работоспособностью в зимних условиях, включающих одну или несколько композиций добавок данного изобретения.
Варианты реализации настоящего изобретения также в широком смысле относятся к суспензиям на масляной основе, обладающим улучшенной работоспособностью в зимних условиях, включающим одну или несколько композиций добавок данного изобретения, а также другие добавки, включающие нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: ингибиторы образования солевых отложений, ингибиторы коррозии, средства борьбы с кислородом, средства борьбы с образованием отложений парафина, нейтрализаторы диоксида углерода, акцептор серы или другие добавки, обычно использующиеся при проведении операций внутри скважины.
Варианты реализации настоящего изобретения также в широком смысле относятся к способу использования и получения суспензий на масляной основе, обладающих улучшенной работоспособностью в зимних условиях, включающих одну или несколько композиций добавок данного изобретения, а также другие добавки, включающие нижеследующие, но не ограничивающиеся только этими: ингибиторы образования солевых отложений, ингибиторы коррозии, средства борьбы с кислородом, средства борьбы с образованием отложений парафина, нейтрализаторы диоксида углерода, акцептор серы или другие добавки, обычно использующиеся при проведении операций внутри скважины.
Способы использования композиции, обладающей улучшенной работоспособностью в зимних условиях
Гидравлический разрыв пласта
Настоящее изобретение предлагает способ гидравлического разрыва пласта, включающий стадию закачивания жидкости для гидравлического разрыва пласта, включающей расклинивающий наполнитель, в продуктивный пласт при давлении, достаточном для гидравлического разрыва пласта и улучшения продуктивности, где расклинивающий наполнитель удерживает трещины пласта от смыкания после гидравлического разрыва и где расклинивающий наполнитель включает твердые частицы, обработанные композицией данного изобретения, обладающей улучшенной работоспособностью в зимних условиях.
Настоящее изобретение предлагает способ гидравлического разрыва пласта, включающий стадию закачивания жидкости для гидравлического разрыва пласта, включающей расклинивающий наполнитель и композицию данного изобретения, обладающую улучшенной работоспособностью в зимних условиях, в продуктивный пласт при давлении, достаточном для гидравлического разрыва пласта и улучшения продуктивности.
Настоящее изобретение предлагает способ гидравлического разрыва пласта, включающий стадию закачивания жидкости для гидравлического разрыва пласта, включающей композицию данного изобретения, обладающую улучшенной работоспособностью в зимних условиях, в продуктивный пласт при давлении, достаточном для гидравлического разрыва пласта и улучшения продуктивности.
Бурение
Настоящее изобретение предлагает способ бурения, включающий стадию циркулирования буровой жидкости во время бурения для обеспечения смазки головки бура, теплоотвода и удаления бурового шлама, где буровая жидкость включает композицию данного изобретения, обладающую улучшенной работоспособностью в зимних условиях. Способ может быть реализован в условиях избыточного давления или условиях пониженного гидростатического давления или условиях регулируемого давления. Способ является в особенности хорошо подходящим для условий пониженного гидростатического или регулируемого давления.
Добыча
Настоящее изобретение предлагает способ добычи, включающий стадию циркулирования и/или закачивания в добычную скважину жидкости, где жидкость включает композицию данного изобретения, обладающую улучшенной работоспособностью в зимних условиях.
ПОДХОДЯЩИЕ РЕАГЕНТЫ
Подходящие базовые масла включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: парафиновые масла, нафтеновое масло, алифатические растворители и/или масла, ароматические масла или их смеси и комбинации. Примеры базовых масел включают CALPRINT 38LP, HYDROCAL 38 и CONOSOL C-145, доступные в компании Calumet Specialty Products Partners, L. P. из Индианаполиса, Индиана, RENOIL 30, доступное в компании Renkert Oil из Моргантауна, Пенсильвания и BIOBASE 360, доступное в компании Shrieve Chemical Products, Inc., The Woodlands, Техас.
Подходящие добавки или агенты, улучшающие работоспособность в зимних условиях, или понизители температуры застывания включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: сложные моноэфиры полиола, сложные диэфиры полиолов или смеси сложных моноэфиров и диэфиров полиола.
Варианты реализации добавок описываются общей формулой (I):
Z(R
)
(I),
1
m
Z
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой полиол, содержащий от 5 до 30 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для .
Варианты реализации добавок описываются общей формулой (II):
Z'(R
)
(II),
1
m
Z'
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой сахарный спирт, содержащий от 5 до 18 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для .
Варианты реализации добавок описываются общей формулой (III):
Z''(R
)
(III),
1
m
Z''
R
m
m
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
1
2
2
2
где  представляет собой сахарный спирт, содержащий от 5 до 12 атомов углерода,  представляет собой карбильную группу, содержащую от приблизительно 10 до приблизительно 40 атомов углерода, и где  представляет собой целое число, имеющее значение 1 или 2, в случае равенства  2,  могут быть идентичными или различными, и один или несколько атомов углерода в  могут быть замещены на B, N, O, Si, P, S, Ge и/или их смеси, и один или несколько атомов водорода в  могут быть замещены на F, Cl, Br, I, CON , COO, O, N , S, P  и/или их смеси, и где  может представлять собой атом водорода, алкильную, арильную, алкиларильную или арилалкильную группу, содержащую 1-20 атомов углерода, где один или несколько атомов углерода или водорода могут быть замещены так, как это описывается для .
Подходящие полиолы включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: пентаэритрит, сахарные спирты, содержащие четыре атома углерода, такие как эритрит, треит или их смеси или комбинации; сахарные спирты, содержащие пять атомов углерода, такие как арабит, ксилит, рибит или их смеси или комбинации, маннит, сорбит, дульцит, идит или их смеси или комбинации, и димеры сахарных спиртов, содержащих шесть атомов углерода, такие как изомальт, мальтит, лактит, полиглицит или их смеси или комбинации. В дополнение к этому для получения сложных моно- и диэфиров данного изобретения все полиолы могут быть использованы в смесях или комбинациях.
Примеры карбильной группы включают ненасыщенную, полиненасыщенную, насыщенную длинноцепную карбоновую кислоту или их смеси или комбинации, содержащие приблизительно от 10 до 40 атомов углерода. Другие варианты реализации используют ненасыщенную, полиненасыщенную, насыщенную жирную кислоту или их смеси и комбинации. Примеры жирных кислот включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: миристолеиновая кислота, пальмитолеиновая кислота, олеиновая кислота, линолевая кислота, α-линоленовая кислота, арахидоновая кислота, эйкозапентановая кислота, эруковая кислота, эйкозагексановая кислота, стеариновая кислота или их смеси или комбинации.
Примеры сложных эфиров включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: сорбитанмоноолеат, сорбитансесквиолеат, сорбитанмоностеарат, сорбитансесквистеарат, сорбитанмонолинолеат, сорбитансесквилинолеат, сорбитанмономиристолеат, сорбитансесквимиристолеат, сорбитанмонопальмитолеат, сорбитансесквипальмитолеат или их смеси и комбинации.
Борьба с образованием солевых отложений
+
+
+
+
+
+
+
4
4
4
4
4
4
4
3
2
5
Добавки, пригодные для борьбы с образованием солевых отложений и подходящие для использования в композициях данного изобретения, включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: хелатообразователи, например, соли, образованные из Na, K или NH  и ЭДТК; соли, образованные из Na, K или NH  и НТК; соли, образованные из Na, K или NH  и эриторбиновой кислоты; соли, образованные из Na, K или NH  и тиогликолевой кислоты (ТГК); соли, образованные из Na, K или NH  и гидроксиуксусной кислоты; соли, образованные из Na, K или NH  и лимонной кислоты; соли, образованные из Na, K или NH  и винной кислоты, или другие подобные соли или их смеси или комбинации. Подходящие добавки, которые воздействуют на пороговые эффекты, - секвестранты - включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: фосфаты, например, гексаметилфосфат натрия, соли линейной фосфорной кислоты, соли полифосфорной кислоты, фосфонаты, например, неионные, такие как ГЭДФ (гидроксиэтилидендифосфорная кислота), ФБТК (фосфоизобутантрикарбоновая кислота), аминофосфонаты, образованные из: МЭА (моноэтаноламина), NH, ЭДА (этилендиамина), бисгидроксиэтилендиамина, бисаминоэтилового эфира, ДЭТА (диэтилентриамина), ГМДА (гексаметилендиамина), гипергомологов и изомеров ГМДА, полиаминов ЭДА и ДЭТА, дигликольамина и гомологов или подобных полиаминов или их смесей или комбинаций; сложные эфиры фосфорной кислоты, например, сложные эфиры полифосфорной кислоты или сложные эфиры пентоксида фосфора (РО), образованные из: алканоламинов, таких как МЭА, ДЭА, триэтаноламин (ТЭА), бисгидроксиэтилэтилендиамин; этоксилированные спирты, глицерин, гликоли, такие как ЭГ (этиленгликоль), пропиленгликоль, бутиленгликоль, гексиленгликоль, триметилолпропан, пентаэритрит, неопентилгликоль и тому подобное; трис- и тетрагидроксиамины; этоксилированные алкилфенолы (ограниченное использование вследствие проблем с токсичностью), этоксилированные амины, такие как моноамины, такие как МДЭА и высшие амины, содержащие от 2 до 24 атомов углерода, диамины, содержащие от 2 до 24 атомов углерода, и тому подобное; полимеры, например, гомополимеры аспарагиновой кислоты, растворимые гомополимеры акриловой кислоты, сополимеры акриловой кислоты и метакриловой кислоты, терполимеры ацилатов, АМПС и тому подобное, гидролизованные полиакриламиды, полияблочный ангидрид (ПЯА); и тому подобное; или их смеси или комбинации.
Ингибиторы коррозии
Добавки, пригодные для ингибирования коррозии и подходящие для использования в композициях данного изобретения, включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: четвертичные аммониевые соли, например, хлорид, бромиды, иодиды, диметилсульфаты, диэтилсульфаты, нитриты, гидроксиды, алкоксиды и тому подобное или их смеси или комбинации; соли азотных оснований; или их смеси или комбинации. Примеры четвертичных аммониевых солей включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: четвертичные аммониевые соли, образованные из амина и кватернизующего агента, например, алкилхлоридов, алкилбромида, алкилиодидов, алкилсульфатов, таких как диметилсульфат, диэтилсульфат и тому подобное, дигалогенированных алканов, таких как дихлорэтан, дихлорпропан, дихлорэтилового эфира, эпихлоргидриновых аддуктов спиртов, этоксилатов и тому подобного; или их смесей или комбинаций и аминового агента, например, алкилпиридинов, в особенности высокоалкилированных алкилпиридинов, алкилхинолинов, С6-С24 синтетических третичных аминов, аминов, произведенные из природных продуктов, таких как кокосовые орехи и тому подобное, диалкилзамещенных метиламинов, аминов, произведенных в результате прохождения реакции между жирными кислотами или маслами и полиаминами, амидоимидазолинов, образованных из ДЭТА и жирных кислот, имидазолинов этилендиамина, имидазолинов диаминоциклогексана, имидазолинов аминоэтилэтилендиамина, пиримидина пропандиамина и алкилированного пропендиамина, оксиалкилированных моно- и полиаминов, достаточных для превращения всех подвижных атомов водорода в аминах в кислородсодержащие группы, и тому подобное или их смеси или комбинации. Типичные примеры солей азотных оснований включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: соли азотных оснований, произведенные из соли, например: С1-С8 монокарбоновых кислот, таких как муравьиная кислота, уксусная кислота, пропановая кислота, бутановая кислота, пентановая кислота, гексановая кислота, гептановая кислота, октановая кислота, 2-этилгексановая кислота и тому подобное; С2-С12 дикарбоновых кислот, С2-С12 ненасыщенных карбоновых кислот и ангидридов и тому подобного; поликислот, таких как дигликолевая кислота, аспарагиновая кислота, лимонная кислота и тому подобное; гидроксикислот, таких как молочная кислота, итаконовая кислота и тому подобное; арил- и гидроксиарилсодержащих кислот; природных или синтетических аминокислот; тиокислот, таких как тиогликолевая кислота (ТГК); свободнокислотных форм фосфорнокислотных производных гликоля, этоксилатов, этоксилированного амина и тому подобного и аминосульфоновых кислот; или их смесей или комбинаций и амина, например: высокомолекулярных жирнокислотных аминов, таких как кокоамин, аминовые производные таллового жира и тому подобное; оксиалкилированных жирнокислотных аминов; высокомолекулярных жирнокислотных полиаминов (ди-, три-, тетра- и более); оксиалкилированных жирнокислотных полиаминов; аминоамидов, таких как продукты реакции между карбоновой кислотой и полиаминами, где количество эквивалентов карбоновой кислоты уступает количеству эквивалентов реакционно-способных аминов и их оксиалкилированных производных; жирнокислотных пиримидинов; моноимидазолинов, образованных из ЭДА, ДЭТА или высших этиленаминов, гексаметилендиамина (ГМДА), тетраметилендиамина (ТМДА) и их высших аналогов; бисимидазолинов, имидазолинов моно- и полиорганических кислот; оксазолинов, произведенных из моноэтаноламина и жирных кислот или масел, жирнокислотных простых эфираминов, моно- и бисамидов аминоэтилпиперазина; образованных из ЛУК и ТГК солей продуктов реакции между сырым талловым маслом или дистиллированным талловым маслом и диэтилентриамином; образованных из ЛУК и ТГК солей продуктов реакции между димерными кислотами и смесями полиаминов, таких как ТМДА, ГМДА и 1,2-диаминоциклогексан; образованной из ТГК соли имидазолина, произведенного из ДЭТА, с жирными кислотами таллового масла или соевым маслом, маслом канолы и тому подобным; или их смеси или комбинации.
Нейтрализация диоксида углерода
2
Добавки, пригодные для нейтрализации СО и подходящие для использования в композициях данного изобретения, включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: МЭА, ДЭА, изопропиламин, циклогексиламин, морфолин, диамины, диметиламинопропиламин (ДМАПА), этилендиамин, метоксипропиламин (МОПА), диметилэтаноламин, метилдиэтаноламин (МДЭА) и олигомеры, имидазолины, образованные из ЭДА и гомологов и высших аддуктов, имидазолины аминоэтилэтаноламина (АЭЭА), аминоэтилпиперазин, аминоэтилэтаноламин, диизопропаноламин, DOW AMP-90™, Angus AMP-95, диалкиламины (метил, этил, изопропил), моноалкиламины (метил, этил, изопропил), триалкиламины (метил, этил, изопропил), бисгидроксиэтилэтилендиамин (ТГЭЭД) и тому подобное или их смеси или комбинации.
Борьба с образованием отложений парафина
Подходящие добавки для удаления, диспергирования парафина и/или рассредоточения кристаллов парафина включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: целлозольвы, доступные в компании DOW Chemicals Company; целлозольвацетаты; кетоны; соли и сложные эфиры муравьиной и уксусной кислот; поверхностно-активные вещества, образованные из этоксилированных или пропоксилированных спиртов, алкилфенолов и/или аминов; метиловые сложные эфиры, такие как сложные эфиры жирных кислот кокосового масла, лауриновой кислоты, жирных кислот соевого масла или другие встречающиеся в природе метиловые сложные эфиры жирных кислот; сульфированные метиловые сложные эфиры, такие как сложные эфиры сульфированных жирных кислот кокосового масла, сульфированной лауриновой кислоты, сульфированных жирных кислот соевого масла или другие сульфированные встречающиеся в природе метиловые сложные эфиры жирных кислот; низкомолекулярные хлориды четвертичного аммония, образованные из кокосовых масел, соевых масел или С10-С24 аминов или моногалогенированных алкил- и арилхлоридов; четвертичные аммониевые соли, образованные из дизамещенных (например, дикоко- и тому подобное) и более низкомолекулярных галогенированных алкил- и/или арилхлоридов; геминальные четвертичные соли диалкильных (метильных, этильных, пропильных, смешанных и тому подобных) третичных аминов и дигалогенированных этанов, пропанов и тому подобного или дигалогенированных простых эфиров, таких как дихлорэтиловый эфир (ДХЭЭ) и тому подобное; геминальные четвертичные соли алкиламинов или амидопропиламинов, такие как кокоамидопропилдиметилбисчетвертичные аммониевые соли ДХЭЭ; или их смеси или комбинации. Спирты, подходящие для использования при получении поверхностно-активных веществ, включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: линейные или разветвленные спирты, говоря конкретно смеси спиртов, прореагировавших с этиленоксидом, пропиленоксидом или высшим алкиленоксидом, где получающиеся в результате поверхностно-активные вещества характеризуются диапазоном ГЛБ. Подходящие алкилфенолы, использующиеся при получении поверхностно-активных веществ, включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: нонилфенол, децилфенол, додецилфенол или другие алкилфенолы, где алкильная группа содержит от приблизительно 4 до приблизительно 30 атомов углерода. Подходящие амины, использующиеся при получении поверхностно-активных веществ, включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: этилендиамин (ЭДА), диэтилентриамин (ДЭТА) или другие полиамины. Типичные примеры включают Quadrol, Tetrol, Pentol, доступные в компании BASF. Подходящие алканоламины включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), продукты реакции между МЭА и/или ДЭА и кокосовыми маслами и их кислотами.
Борьба с кислородом
2
2
2
Введение воды внутрь скважины зачастую сопровождается увеличением уровня содержания кислорода в скважинных флюидах вследствие кислорода, растворенного во введенной воде. Таким образом, материалы, введенные внутрь скважины, должны работать в кислородсодержащих средах или должны достаточно хорошо работать вплоть до исчерпания уровня содержания кислорода в результате прохождения естественных реакций. В случае системы, которая не может выдерживать присутствие кислорода, действие кислорода в любом материале, введенном внутрь скважины, должно быть устранено или подавлено. Проблема усугубляется в течение зимы, когда введенные материалы включают добавки, улучшающие работоспособность в зимних условиях, такие как вода, спирты, гликоли, целлозольвы, формиаты, ацетаты и тому подобное, и поскольку растворимость кислорода в очень холодной воде увеличивается до диапазона, равного приблизительно 14-15 ч./млн. Кислород также может увеличить коррозию и образование солевых отложений. В областях применения КНКТ (капиллярных насосно-компрессорных труб), использующих разбавленные растворы, вводимые растворы в результате приводят к введению окисляющей среды (О) в восстанавливающую среду (СО, HS, органические кислоты и тому подобное).
Возможности по борьбе с уровнем содержания кислорода включают: (1) деаэрацию жидкости перед введением ее внутрь скважины, (2) добавление нормальных сульфидов для получения оксидов серы, но такие оксиды серы могут ускорить воздействие кислоты на металлические поверхности, (3) добавление эриторбатов, аскорбатов, диэтилгидроксиамина или других соединений, реагирующих с кислородом, которые добавляют к жидкости перед введением ее внутрь скважины; и (4) добавление ингибиторов коррозии или пассиваторов металлов, таких как содержащие калий (щелочной металл) соли сложных эфиров гликолей, этилоксилаты многоатомных спиртов или другие подобные ингибиторы коррозии. Типичные примеры ингибиторов действия кислорода и коррозии включают смеси тетраметилендиаминов, гексаметилендиаминов, 1,2-диаминциклогексан, аминовые верхние погоны или продукты реакции между такими аминами и неполными молярными эквивалентами альдегидов. Другие средства борьбы с кислородом включают салициловые и бензойные амиды полиаминов, в особенности использующиеся в щелочных условиях, короткоцепные ацетилендиолы или подобные соединения, сложные эфиры фосфорной кислоты, боратглицерины, мочевиновые и тиомочевиновые соли бисоксалидинов или другое соединение, которое либо абсорбирует кислород, либо вступает с кислородом в реакцию, либо другим образом подавляет или устраняет действие кислорода.
Акцепторы серы
Композиции данного изобретения, содержащие добавки, улучшающие работоспособность в зимних условиях, также могут включать и акцепторы серы при том условии, что они будут совместимы с композициями. Такие акцепторы серы могут включать те, которые доступны в компаниях Weatherford International, BJ Services, Baker Hughes, Halliburton, у других поставщиков услуг и поставщиков акцепторов серы. Типичные примеры включают те, которые описываются в патентах, публикациях или заявках Соединенных Штатов №№ 2007-0032693; 7140433; 2005-0137114; 7517447; 12/419418; 2005-0250666; 7268100; 2008-0039345; 2006-0194700; 2007-0173414; 2007-0129257; 7392847; 2008-0257553; 7350579; 12/075461; 2007-0173413; 2008-0099207; 2008-0318812; 2008-0287325; 2008-0257556; 2008-0314124; 2008-0269082; 2008-0197085; 2008-0257554; 12/416984; 2008-0251252; 11/956433; 12/029335; 12/237130; 12/167087; 12/176872; 2009-0067931; 2008-0283242; 12/240987; 12/271580; 12/364154; 12/357556; 12/464351 или 12/465437.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявители подвергли испытаниям рецептуры суспензионной системы на основе гуаровой камеди, такой как WGA-15L, доступной в компании Clearwater International, LLC, a Weatherford company, в Эльмендорфе, Техас, при использовании различных масел и добавок, улучшающих работоспособность в зимних условиях.
Способ получения суспензий
Все лабораторные суспензии перемешивали в пластмассовом химическом стакане при использовании стандартного смесителя Caframo BDC3030.
Общее получение суспензий включало стадии: (1) добавления в химический стакан базового масла, (2) добавления к базовому маслу органофильной глины при перемешивании, (3) добавления к суспензии диспергатора при перемешивании и перемешивания получающейся в результате суспензии в течение приблизительно 10 минут, (4) добавления к суспензии полимера при перемешивании и перемешивания получающейся в результате суспензии в течение приблизительно 10 минут и (5) добавления к суспензии поверхностно-активного вещества при перемешивании и перемешивания получающейся в результате суспензии в течение приблизительно 30 минут. Времена перемешивания в общем случае зависят от скоростей перемешивания, и времена и скорости перемешивания могут быть отрегулированы для достижения желательного результата. Обычно время перемешивания находится в диапазоне от приблизительно 5 минут до приблизительно 4 часов. Варианты реализации используют времена перемешивания в диапазоне от приблизительно 10 минут до приблизительно 2 часов. Другие варианты реализации используют времена перемешивания в диапазоне от приблизительно 10 минут до приблизительно 1 часа. Другие варианты реализации используют времена перемешивания в диапазоне от приблизительно 10 минут до приблизительно 30 минут.
Рецептуры, содержащие различные добавки, улучшающие работоспособность в зимних условиях
Для определения влияния различных добавок, улучшающих работоспособность в зимних условиях, на свойства суспензии получали и подвергали испытаниям различные рецептуры суспензий. Базовое масло представляло собой Hydrocal 38, доступное в компании Calumet Specialty Products Partners, L. P. из Индианаполиса, Индиана.
Базовая рецептура, использующаяся в испытании добавки, улучшающей работоспособность в зимних условиях, представлена в таблице I.
ТАБЛИЦА IБазовая рецептура Hydrocal 38
Компонент
Торговое наименование
Количество
Базовое масло
Hydrocal 38
51,00% (масс.)
Глина
Claytone HY
1,00% (масс.)
Диспергатор
EGMBE
0,29% (масс.)
Полимер
WGA-15
47,11% (масс.)
Поверхностно-активное вещество
Tomadol 600
0,60% (масс.)
3
Рецептуры суспензий характеризовались конечной концентрацией полимера 4 фунт/галлон (479 кг/м).
Добавку, улучшающую работоспособность в зимних условиях (Arlacel 83, сорбитансесквиолеат, содержащий смесь сложных моно- и диэфиров олеиновой кислоты и гекситоловых ангидридов сорбита), к базовому маслу добавляли с концентрацией 5000 ч./млн (0,5% (об.)). Таблица II демонстрирует то, что добавка, улучшающая работоспособность в зимних условиях, Arlacel 83 являлась наиболее эффективной добавкой, улучшающей работоспособность в зимних условиях, с точки зрения уменьшения температуры застывания суспензии при эквивалентных концентрациях.
ТАБЛИЦА IIИспытание на отстаивание и температуру застывания для суспензий Hydrocal 38
Относительная плотность
24-часовое отстаивание (72°F (22,2°С))
24-часовое отстаивание (105°F (40,6°С))
Добавка, улучшающая работоспособность в зимних условиях, (ч./млн)
Температура застывания (°С)
Температура застывания (°F)
1,093
0%
3%
Отсутствует
- 15
5
1,095
0%
3%
<b>Tween 81</b>(5000)
- 21
- 6
1,090
---
---
<b>DMP</b>(5000)
> - 16
> 3,2
1,092
---
---
<b>G-108</b>(5000)
> - 16
> 3,2
1,093
---
---
<b>Arlacel 83</b>(5000)
- 23
- 9
Для определения эффективности добавок, улучшающих работоспособность в зимних условиях, или добавок, понижающих температуру застывания, в суспензиях, составленных при использовании в качестве базового масла BioBase 360, перемешивали и подвергали испытаниям различные рецептуры суспензий при использовании базовой рецептуры, представленной в таблице III.
ТАБЛИЦА IIIБазовая рецептура
Компонент
Торговое наименование
Количество
Базовое масло
BioBase 360
50,65% (масс.)
Глина
Bentone 150
0,98% (масс.)
Диспергатор
EGMBE
0,32% (масс.)
Полимер
WGA-15
47,38% (масс.)
Поверхностно-активное вещество
Tomadol 600
0,67% (масс.)
3
Рецептуры суспензий характеризовались конечной концентрацией полимера 4 фунт/галлон (479 кг/м).
Таблица IV демонстрирует то, что ни одна из добавок, улучшающих работоспособность в зимних условиях, не была эффективной с точки зрения уменьшения температуры застывания суспензий BioBase 360 ниже приблизительно 14°F (7,8°С), чего достигали в случае Arlacel 83 вне зависимости от концентрации в диапазоне от 5000 до 20000 ч./млн.
ТАБЛИЦА IVИзмерения температур застывания для суспензий, включающих добавки, улучшающие работоспособность в зимних условиях
Относительная плотность суспензии
24-часовое отстаивание (72°F (22,2°С))
24-часовое отстаивание (105°F (40,6°С))
Добавка, улучшающая работоспособность в зимних условиях, (ч./млн)
Температура застывания (°С)
Температура застывания (°F)
1,01
5%
4%
Отсутствует
> - 5
> 23
1,01
6%
5%
<b>Arlacel 83</b>(5000)
> - 10
> 14
1,01
6%
9%
<b>Arlacel 83</b>(10000)
> - 10
> 14
1,01
4%
---
<b>Arlacel 83</b>(20000)
> - 10
> 14
1,01
---
---
<b>DMP</b>(5000)
> - 5
> 23
1,01
---
---
<b>DMP</b>(10000)
> - 5
> 23
Рецептуры, содержащие различные масла
После этого заявители получили рецептуры суспензий, использующие различные базовые масла, при использовании рецептуры суспензии таблицы V.
ТАБЛИЦА VКомпозиции рецептур, использующиеся в последующих исследованиях
Компонент
Торговое наименование
Количество
Базовое масло
Переменное
Переменное
Полимер
WGA-15
4 фунт/галлон (479 кг/м<sup>3</sup>)
Глина
Bentone 150/Claytone HY
1,50% (масс.)
Диспергатор
EGMBE
0,31% (масс.)
Поверхностно-активное вещество
Tomadol 600
0,66% (масс.)
Таблица VI демонстрирует общее техническое описание масел, использующихся в рецептурах суспензий таблицы V.
ТАБЛИЦА VIОбщие технические описания базовых масел
Базовое масло
Температура застывания (°F (°С))
Температура вспышки, испытание в закрытом тигле по методу Пенского-Мартенса (°F (°С))
Относительная плотность при 60°F (15,6°С))
Вязкость при 40°С (сПз)
Calprint 38LP
-49<sup>a</sup> (-45,0)
240<sup>a</sup> (115,6)
0,840
4,15
Hydrocal 38
-80 (-62,2)
196<sup>a</sup> (91,1)
0,882
3,47
Conosol C-145
-69 (-56,1)
149,5<sup>a</sup> (65,3)
0,810
1,50
Renoil 30
-40 (-40)
169,3<sup>a</sup> (76,3)
0,790
1,58
BioBase
-40 (-40)
216 (102,2)
0,776
2,55
<sup>a</sup> Измерено в лаборатории
Технические описания Calprint 38LP и Hydrocal 38 использовали для справки.
Таблица VII демонстрирует влияние базового масла, введенного в рецептуру различных суспензий в присутствии или в отсутствие добавленной добавки, улучшающей работоспособность в зимних условиях, Arlacel 83. Базовые масла, обладающие улучшенной работоспособностью в зимних условиях, содержат 10000 ч./млн Arlacel 83 и обозначаются символом «(W)». Как отчетливо можно наблюдать, суспензии, полученные при использовании Conosol C-145, демонстрируют меньшие температуры застывания, что в основном может быть обусловлено меньшей вязкостью базового масла. Данный эффект является более выраженным в случае использования в качестве органофильной глины Claytone HY и улучшения работоспособности масла в зимних условиях при использовании 10000 ч./млн Arlacel 83. Как уже во многом сообщалось, масла, имеющие меньшую вязкость и подобные температуры застывания, будут приводить к получению суспензий, имеющих меньшие вязкости, что представляет собой ключевой параметр при понижении температуры застывания суспензии.
ТАБЛИЦА VIIВлияние базового масла на различные суспензии
Базовое масло
Относи-тельная плотность
Глина
24 часа<sup>а</sup> (72°F (22,2°С))
24 часа<sup>а</sup> (105°F (40,6°С))
ТЗ<sup>b</sup> (°C)
ТЗ<sup>b</sup> (°F)
Bio-Base 360
---
Claytone HY
---
---
---
---
Bio-Base 360 (W)
---
---
---
---
Bio-Base 360
1,01
Bentone 150
---
---
---
---
Bio-Base 360 (W)
< 1%
1%
> -5
> 23
Conosol C-145
1,035
Claytone HY
1%
9%
> -16
> 3,2
Conosol C-145 (W)
1%
1%
> -35
> -31
Conosol C-145
1,035
Bentone 150
< 1%
1%
> -16
> 3,2
Conosol C-145 (W)
1%
1%
> -22
> -8
Renoil 30
1,02
Claytone HY
1%
6%
> -10
> 14
Renoil 30 (W)
< 1%
< 1%
> -17
> 1,4
Renoil 30
1,02
Bentone 150
< 1%
1%
> -10
> 14
Renoil 30 (W)
< 1%
< 1%
> -17
> 1,4
Hydrocal 38
---
Claytone HY
---
---
---
---
Hydrocal 38 (W)
---
---
---
---
Hydrocal 38
1,095
Bentone 150
> -12
> 10
Hydrocal 38 (W)
> -20
> -4
<sup>a</sup> Статическое или установочное испытание.
<sup>b</sup> Температура застывания.
3
Фигура 1 представляет собой кривые гидратации для различных суспензий при 40 фунт/мегагаллон (0,00479 кг/м) в 2%-ном рассоле KCl. В основном по истечении 30 минут гидратации большого различия конечной вязкости не наблюдается. Системы линейных гелей давали 80% от конечной вязкости в течение 6 минут и 48 секунд.
Испытания суспензий данного изобретения на гидратацию и эксплуатационные характеристики
F1A
F1A
3
Один вариант реализации рецептуры суспензии данного изобретения, обозначенный как  при 4,0 фунт (1,81 кг) WGA-15 на один галлон (3,79 дм), составляли при использовании Conosol C-145 в отсутствие добавленной добавки, улучшающей работоспособность в зимних условиях, получая температуру застывания > 3°F (-16,1°C). Рецептура  имела следующий состав:
Компонент
Количество
Conosol C-145
51,11% (масс.)
Bentone 150
1,49% (масс.)
EGMBE
0,31% (масс.)
Tomadol 600
0,66% (масс.)
Гуаровая камедь
46,43% (масс.)
F1(W)
F1(W)
3
Еще один вариант реализации рецептуры суспензии данного изобретения, обозначенный как  при 4,0 фунт (1,81 кг) WGA-15 на один галлон (3,79 дм), составляли при использовании Conosol C-145 в присутствии добавленной добавки, улучшающей работоспособность в зимних условиях, получая температуру застывания ≥ -16°F (-26,7°C). Рецептура  имела следующий состав:
Компонент
Количество
Conosol C-145
51,11% (масс.)
Добавка, улучшающая работоспособность в зимних условиях
10000 ч./млн
Bentone 150
1,49% (масс.)
EGMBE
0,31% (масс.)
Tomadol 600
0,66% (масс.)
Гуаровая камедь
46,43% (масс.)
F2B
F2B
3
Еще один вариант реализации рецептуры суспензии данного изобретения, обозначенный как  при 4,2 фунт (1,91 кг) WGA-15 на один галлон (3,79 дм), составляли при использовании Conosol C-145 в отсутствие добавленной добавки, улучшающей работоспособность в зимних условиях, получая температуру застывания > 3°F (-16,1°C). Рецептура  имела следующий состав:
Компонент
Количество
Conosol C-145
48,88% (масс.)
Bentone 150
1,50% (масс.)
EGMBE
0,31% (масс.)
Tomadol 600
0,68% (масс.)
Гуаровая камедь
48,63% (масс.)
F2(W)
F2(W)
3
Еще один вариант реализации рецептуры суспензии данного изобретения, обозначенный как  при 4,2 фунт (1,91 кг) WGA-15 на один галлон (3,79 дм), составляли при использовании Conosol C-145 в присутствии добавленной добавки, улучшающей работоспособность в зимних условиях, получая температуру застывания ≥ 16°F (-8,9°C). Рецептура  имела следующий состав:
Conosol C-145
48,88% (масс.)
Добавка, улучшающая работоспособность в зимних условиях
10000 ч./млн
Bentone 150
1,50% (масс.)
EGMBE
0,31% (масс.)
Tomadol 600
0,68% (масс.)
Гуаровая камедь
48,63% (масс.)
3
3
Фигура 2 представляет собой кривые гидратации для коммерчески доступной WGA-15L (партия 0808271) (доступной для компании Clearwater International LLC, Эльмендорф, Техас) в сопоставлении с кривыми гидратации для суспензий, смешанных при использовании Conosol C-145(W) при различных концентрациях гуаровой камеди (4,0 и 4,2 фунт/галлон (479 и 503 кг/м) WGA-15). Как можно наблюдать, рецептуры, содержащие 4,2 фунт/галлон (503 кг/м) WGA-15, давали вязкость, более близкую к вязкости коммерческой партии.
Испытания на эксплуатационные характеристики для коммерческой WGA-15 и суспензий, полученных при использовании Conosol C-145
Фигуры 3 и 4 представляют собой испытания на эксплуатационные характеристики для как содержащих, так и не содержащих добавки, улучшающие работоспособность в зимних условиях, суспензий, составленных при использовании Conosol C-145. В случае гелевой системы 30 # какого-либо большого различия между реологическими профилями при 200°F (93,3°С) не наблюдали. В случае оценки систем 40 # при 250°F (121,1°С) реологический профиль является несколько более высоким в случае использования версии суспензии, содержащей добавку, улучшающую работоспособность в зимних условиях.
ПРИМЕР А
Данный пример раскрывает рецептуру суспензии данного изобретения, включающую 2% глины и обозначенную как пример А.
Масло (Conosol 145) перемешивали при среднем сдвиговом воздействии. К перемешанному маслу медленно добавляли добавку, улучшающую работоспособность в зимних условиях (Arlacel 83) и получающуюся в результате смесь перемешивали в течение 10 минут. К данным смесям добавляли глину (Benton 150) и получающуюся в результате смесь перемешивали в течение 15 минут. К данным смесям быстро добавляли предварительно перемешанное поверхностно-активное вещество (Suspend Aid 130) и получающуюся в результате смесь перемешивали в течение 15 минут. К данным смесям добавляли гуаровую камедь, а скорость сдвига при перемешивании постепенно увеличивали. При добавлении всего количества гуаровой камеди суспензию в течение 30 минут перемешивали при высоком сдвиговом воздействии.
Рецептура примера А имела следующий состав:
Компонент
% (масс.)
Торговое наименование
Базовое масло (г)
47,91
Conosol 145
Добавка, улучшающая работоспособность в зимних условиях
0,48
Arlacel 83
Глина
2,00
Bentone 150
Предварительная смесь поверхностно-активного вещества*
0,98
Suspend Aid 130
Полимер
48,63
WGA-15
Итого
100
Данный пример раскрывает рецептуру суспензии данного изобретения, включающую 2% глины и обозначенную как пример В.
Масло (Conosol 145) перемешивали при среднем сдвиговом воздействии. К перемешанному маслу медленно добавляли добавку, улучшающую работоспособность в зимних условиях, (Arlacel 83) и получающуюся в результате смесь перемешивали в течение 10 минут. К данным смесям добавляли глину (Benton 150) и получающуюся в результате смесь перемешивали в течение 15 минут. К данным смесям быстро добавляли предварительно перемешанное поверхностно-активное вещество (Suspend Aid 130) и получающуюся в результате смесь перемешивали в течение 15 минут. К данным смесям добавляли гуаровую камедь, а скорость сдвига при перемешивании постепенно увеличивали. При добавлении всего количества гуаровой камеди суспензию в течение 30 минут перемешивали при высоком сдвиговом воздействии.
Рецептура примера В имела следующий состав:
Компонент
% (масс.)
Торговое наименование
Базовое масло (г)
47,66
Conosol 145
Добавка, улучшающая работоспособность в зимних условиях
0,48
Arlacel 83
Глина
2,25
Bentone 150
Предварительная смесь поверхностно-активного вещества*
0,98
Suspend Aid 130
Полимер
48,63
WGA-15
Итого
100
Данный пример раскрывает рецептуру суспензии данного изобретения, включающую 2% глины и обозначенную как пример С.
Масло (Conosol 145) перемешивали при среднем сдвиговом усилии. К перемешанному маслу медленно добавляли добавку, улучшающую работоспособность в зимних условиях, (Arlacel 83) и получающуюся в результате смесь перемешивали в течение 10 минут. К данным смесям добавляли глину (Benton 150) и получающуюся в результате смесь перемешивали в течение 15 минут. К данным смесям быстро добавляли предварительно перемешанное поверхностно-активное вещество (Suspend Aid 130) и получающуюся в результате смесь перемешивали в течение 15 минут. К данным смесям добавляли гуаровую камедь, а скорость сдвига при перемешивании постепенно увеличивали. При добавлении всего количества гуаровой камеди суспензию в течение 30 минут перемешивали при высоком сдвиговом воздействии.
Рецептура примера С имела следующий состав:
Компонент
% (масс.)
Торговое наименование
Базовое масло (г)
47,41
Conosol 145
Добавка, улучшающая работоспособность в зимних условиях
0,48
Arlacel 83
Глина
2,5
Bentone 150
Предварительная смесь поверхностно-активного вещества*
0,98
Suspend Aid 130
Полимер
48,63
WGA-15
Итого
100
Таблица VIII приводит свойства рецептур суспензий. Таблица IX приводит результаты испытания на статическое отстаивание при 72°F (22,2°С). Таблица Х приводит результаты испытания на отстаивание при перемешивании при 72°F (22,2°С). Таблица XI приводит результаты испытания на статическое отстаивание при 105°F (40,6°С).
ТАБЛИЦА VIIIСвойства рецептур суспензий А-С и промышленной суспензии
ЛАБОРАТОРНЫЕ РЕЦЕПТУРЫ
Тип глины
Пример
Глина (% (масс.))
Относительная плотность<sup>а</sup>
Выход гидратации (сПз)
Температура застывания (°F (°C))
Присутствие добавки, улучшающей работоспособность в зимних условиях
Вязкость (сПз)
Bentone 150
A
2
1,053
42
> -4
Да
411
В
2,25
1,056
42
> 11
Да
392
С
2,5
1,057
40
> 11
Да
515
ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕЦЕПТУРА
В настоящее время
2,5
1,055
46
> 25
Нет
597
ТАБЛИЦА IXРезультаты испытания на статическое отстаивание при 72°F (22,2°C) для рецептур суспензий А-С и промышленной суспензии
ЛАБОРАТОРНЫЕ РЕЦЕПТУРЫ
Тип глины
Пример
24 часа
48 часов
72 часа
96 часов
120 часов
Bentone 150
А
---
---
< 1,0
---
---
B
---
---
< 0,5
---
---
C
---
---
0
---
---
ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕЦЕПТУРА
В настоящее время
---
0,5
1
---
---
ТАБЛИЦА XРезультаты испытания на отстаивание при перемешивании при 72°F (22,2°C) для рецептур суспензий А-С и промышленной суспензии
ЛАБОРАТОРНЫЕ РЕЦЕПТУРЫ
Тип глины
Пример
24 часа
48 часов
72 часа
96 часов
120 часов
Bentone 150
А
0,5
---
3
4
---
B
0,5
---
1,5
3
---
C
0,5
---
1
2
---
ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕЦЕПТУРА
В настоящее время
---
0,5
1
---
---
ТАБЛИЦА XIРезультаты испытания на статическое отстаивание при 105°F (40,6°C) для рецептур суспензий А-С и промышленной суспензии
ЛАБОРАТОРНЫЕ РЕЦЕПТУРЫ
Тип глины
Пример
24 часа
48 часов
72 часа
96 часов
120 часов
Bentone 150
А
0,5
---
< 1,0
1
---
B
< 0,5
---
< 0,5
1
---
C
< 0,5
---
< 0,5
0,5
---
ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕЦЕПТУРА
В настоящее время
---
0,5
1
---
---
Все литературные ссылки, процитированные в настоящем документе, посредством ссылки включаются в настоящий документ. Несмотря на описание изобретения при обращении к его предпочтительным вариантам реализации после прочтения данного описания изобретения специалистам в соответствующей области техники должны стать понятными изменения и модификации, которые могут быть сделаны и которые не отклоняются от объема и сущности изобретения, описанного ранее и заявленного в настоящем документе далее.