АГЛОМЕРИРУЮЩИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИИ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
AGGLOMERATING POLYMER COMPOSITIONS, MODIFIED SOLID MATERIALS AND METHODS FOR PRODUCTION AND USE THEREOF

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
1. Область техники
[1] Варианты реализации настоящего изобретения относится к: (1) агрегирующим композициям для обработки твердых материалов, поверхностей и/или субстратов, где композиции агрегирующих композиций адаптированы и/или оптимизированы для конкретных характеристик и свойств поверхностей пласта, твердых частиц пласта и/или твердых частиц внутрискважинного флюида, подлежащих обработке, (2) твердым материалам, обработанным агрегирующими композициями согласно настоящему изобретению; и (3) способам их получения и применения.
[2] Более конкретно, варианты реализации настоящего изобретения относится к агрегирующим композициям для твердых материалов в виде частиц, поверхностей и/или субстратов, которые преобразуют, модифицируют и/или изменяют поверхностные свойства материалов, поверхностей и/или субстратов, увеличивая их агрегирующую способность или свойства, а также к обработанным материалам, причем указанные агрегирующие композиции содержат олигомерный амин (олигоамин), полимерный амин (полиамин) или их смеси и комбинации. Настоящее изобретение также относится к способам увеличения, преобразования, изменения и/или модификации агрегирующей способности и/или дзета-потенциалов материалов, поверхностей и/или субстратов, особенно в забойных и других применениях, причем указанные способы включают обработку пласта, зоны пласта, системы для борьбы с поступлением песка, расклинивающего агента или других твердых материалов композициями согласно настоящему изобретению, которые увеличивают, изменяют, преобразуют и/или модифицируют агрегационную способность пласта, зоны, системы для борьбы с поступлением песка, расклинивающего агента или другого материала.
2. Уровень техники
[3] Вынос песка представляет собой основную проблему во многих нефтяных скважинах, поскольку песок может приводить к эрозии/закупориванию наземного оборудования, сеток и труб. Со временем это может приводить к потере скважины и/или дорогостоящему техническому обслуживанию или капитальному ремонту скважины. В других случаях расклинивающий агент (песок или другие типы), применяемый при гидроразрыве пласта, может поступать обратно и также вызывать проблемы.
[4] Поступление песка в скважину обычно предотвращают с помощью механических средств, таких как металлические сетки, гравийная набивка, расклинивающая набивка, горизонтальная гравийная набивка и т.д. Кроме того, можно применять химические технологии консолидации песка с применением химических реагентов, которые изменяют поверхностный дзета-потенциал, посредством закачивания густого или липкого материала (например, продуктов SandWedge компании Halliburton) или с применением песка со смолистым покрытием для расклинивающей или гравийной набивки. В технологии Halliburton используют «липкие» соединения, включая поликислоты и продукты реакции поликислот и полиаминов (обычно димеры и тримеры, или оба варианта). См., например, патенты США №5501274, 5582249, 5697440, 5775425, 5833000, 5787986, 5853048, 5871049 и 7258170, и опубликованную заявку на патент США №20050277554. Такие соединения могут быть нанесены на песок расклинивающей или гравийной набивки или отдельно закачаны в пласт. Другие соединения включают термореактивные смолы, включая эпоксидные, фурановые или фенольные смолы, и их также применяют для предотвращения поступления песка в скважину.
[5] В патенте США №7392847 В2 описаны композиции, которые обеспечивают агломерацию песка посредством уменьшения его дзета-потенциала. В современных химических средствах используют смесь низкомолекулярного амина и фосфатного сложного эфира. Такие молекулы менее экологичны и могут быть токсичными или обладать резким запахом. Кроме того, такие химические соединения являются менее эффективными в случае применения на положительно заряженных поверхностях, таких как карбонат кальция.
[6] Несмотря на то, что указанные продукты подходят для агрегации или агломерации твердых частиц и обработки поверхностей пласта для изменения дзета-потенциала поверхностей и/или частиц, в данной области техники сохраняется потребность в продуктах, которые могут усиливать агрегирующие или агломерирующие свойства частиц и/или поверхностей, и/или увеличивать дзета-потенциал частиц и/или поверхностей, особенно в агрегирующих композициях, которые можно адаптировать для обрабатываемых материалов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[7] (а) олигомеры и/или полимеры, содержащие аминсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие кватернизованный амин, повторяющиеся звенья, содержащие N-оксид, или их смеси и комбинации; (b) эпокси-модифицированные амины, эпокси-аминные полигомеры, эпокси-аминные полимеры или их смеси и комбинации; (с) эпокси-модифицированные амины, эпокси-аминные олигомеры, эпокси-аминные полимеры или их смеси и комбинации, содержащие кватернизованные аминные группы, группы, содержащие N-оксид, или их смеси и комбинации; и (d) их смеси или комбинации.
Композиции
[8] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены агрегирующие композиции для обработки твердых частиц, поверхностей и/или материалов, где указанные агрегирующие композиции содержат: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Указанные композиции могут образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов, подлежащих обработке. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины также могут содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению содержат продукты реакции агрегирующих композиций согласно настоящему изобретению с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса и их смеси или комбинации. Примеры кислотных гидроксилсо держащих соединений включают фосфатные сложные эфиры, метиленфосфоновые кислоты, сульфоновые кислоты, неорганические кислоты и органические кислоты. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции также могут содержать сшивающий агент. Агрегирующая композиция может дополнительно содержать смолу. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации. В некоторых вариантах реализации олигомеры и полимеры могут быть в любой форме, от гомоолигомеров, гомополимеров, статистических со-олигомеров, статистических сополимеров, полностью блокированных соолигомеров, полностью блокированных сополимеров, частично блокированных соолигомеров, частично блокированных сополимеров, статистических, полностью блокированных и/или частично блокированных олигомеров и полимеров, содержащих три или более различных типов мономерных повторяющихся звеньев, любые другие комбинации двух или более мономерных повторяющихся звеньев, или их смеси и комбинации, для достижения требуемых свойств, так чтобы композиции образовывали частичные или сплошные покрытия, изменяющие дзета-потенциал, на определенных поверхностях пласта, определенных частицах пласта и/или определенных частицах расклинивающего агента. В других вариантах реализации композиции содержат олигомеры и/или полимеры, с разным количеством не содержащих амина мономерных повторяющихся звеньев, аминосодержащих мономерных повторяющихся звеньев, мономерных повторяющихся звеньев, содержащих четвертичный амин, и мономерных повторяющихся звеньев, содержащих N-оксид, при этом указанное количество подбирают таким образом, чтобы композиции обладали определенными свойствами для образования покрытий на конкретных твердых материалах, поверхностях и/или подложках. Такой подбор также может быть основан на разном содержании разных олигомеров и/или полимеров в составе композиции.
[9] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены частицы, поверхности и/или материалы, содержащие частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия из агрегирующих композиций согласно настоящему изобретению, причем частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия обеспечивают изменение характеристик самоагрегации и/или способности к агрегации у указанных частиц, поверхностей и/или материалов.
[10] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены покрытия агрегирующих композиций, содержащие: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины также могут содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. Примеры кислотных гидроксилсодержащих соединений включают фосфатные сложные эфиры, метиленфосфоновые кислоты, сульфоновые кислоты, неорганические кислоты и органические кислоты. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации.
[11] В вариантах реализации настоящего изобретения предложена структура и/или субстрат, имеющий поверхности, которые частично, по существу полностью и/или полностью покрыты агрегирующими композициями, которые содержат: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины могут дополнительно содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. Примеры кислотных гидроксилсодержащих соединений включают фосфатные сложные эфиры, метиленфосфоновые кислоты, сульфоновые кислоты, неорганические кислоты и органические кислоты. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации. Такие покрытия поддаются деформации и идеально подходят для отфильтровывания мелких частиц и/или других дисперсных материалов из флюида, особенно из флюидов, применяемых при бурении, заканчивании, эксплуатации, гидроразрыве, расклинивании, других процессах интенсификации добычи нефтяной/газовой скважины или в других родственных применениях. Такие субстраты и/или структуры могут представлять собой керамические материалы и/или керамические волокна или вату, частично или полностью покрытую композициями согласно настоящему изобретению. Такие субстраты или структуры хорошо подходят для отфильтровывания среды с применением сеток или без них.
Способ обработки
[12] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы изменения, преобразования и/или модификации агрегирующих свойств или агрегирующей способности твердых частиц, поверхностей и/или материалов, включающие стадию приведения указанных частиц, поверхностей и/или материалов в контакт с композицией, содержащей: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (например, виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины могут дополнительно содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (например, виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. Примеры кислотных гидроксилсодержащих соединений включают фосфатные сложные эфиры, метиленфосфоновые кислоты, сульфоновые кислоты, неорганические кислоты и органические кислоты. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации.
Способы применения способов обработки
Гидроразрыв
[13] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы гидроразрыва пласта, включающие стадию закачивания жидкости для гидроразрыва, содержащей расклинивающий агент, в продуктивный пласт при давлении, достаточном для гидроразрыва пласта и повышения продуктивности, где расклинивающий агент поддерживает открытые трещины пласта после гидроразрыва, и при этом расклинивающий агент содержит твердые частицы, обработанные обрабатывающими композициями, содержащими: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины могут дополнительно содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации.
[14] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы гидроразрыва пласта, включающие стадию закачивания жидкости для гидроразрыва, содержащей расклинивающий агент и агрегирующие композиции, содержащие: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины могут дополнительно содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации.
[15] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы гидроразрыва пласта, включающие стадию закачивания жидкости для гидроразрыва, содержащей агрегирующие композиции, содержащие: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины могут дополнительно содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации. Композиция обеспечивает изменение агрегирующего свойства, способности и/или дзета-потенциала частиц пласта и/или поверхностей пласта, так что частицы пласта агрегируются и/или прилипают к поверхностям пласта. Указанные способы также могут включать стадию закачивания расклинивающего агента, содержащего частицы без покрытия и/или частицы с покрытием, после гидроразрыва, так что указанные частицы поддерживают открытые трещины пласта, и при этом частицы с покрытием склонны к агрегации на поверхностях пласта и/или на частицах пласта, образованных при гидроразрыве.
Бурение
[16] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы бурения, включающие стадию скважинных измерений во время бурения, циркуляции бурового раствора для обеспечения смазывания бурового долота, отвода тепла и удаления шлама, причем буровой раствор содержит агрегирующие композиции, содержащие: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины могут дополнительно содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации. Указанные композиции изменяют агрегирующее свойство или способность, и/или дзета-потенциал дисперсных материалов в буровом растворе или частиц, захваченных в буровой раствор, для повышения эффективности удаления твердых частиц. Указанные способы могут быть использованы в условиях с избыточным давлением, в условиях с отрицательным дифференциальным давлением или в условиях с регулируемым давлением. Указанные способы особенно хорошо оптимизированы для условий с отрицательным дифференциальным давлением или условий с регулируемым давлением.
[17] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы бурения, включающие стадию скважинных измерений во время бурения, циркуляции первого бурового раствора для обеспечения смазывания бурового долота, отвода тепла и удаления шлама. При обнаружении подземной структуры, которая обеспечивает образование неприемлемого количества твердых частиц, проводят замену первого бурового раствора на второй буровой раствор, содержащий агрегирующие композиции, содержащие: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Указанные композиции и твердые частицы с покрытием обеспечивают смазывание бурового долота, отвод тепла и удаление шлама, а также изменение агрегирующей способности или абсолютного значения дзета-потенциала твердых частиц в буровом растворе или пласте, или частиц, захваченных в буровой раствор, для повышения эффективности удаления твердых частиц и для снижения количества частиц, выходящих из пласта в буровой раствор. Указанные способы могут быть использованы в условиях с избыточным давлением, или в условиях с отрицательным дифференциальным давлением, или в условиях с регулируемым давлением. Указанные способы особенно хорошо оптимизированы для условий с отрицательным дифференциальным давлением или условий с регулируемым давлением. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины могут дополнительно содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации.
[18] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы бурения, включающие стадию скважинных измерений во время бурения, циркуляции первого бурового раствора для обеспечения смазывания бурового долота, отвода тепла и удаления шлама. При обнаружении подземной структуры, которая обеспечивает образование неприемлемого количества твердых частиц, проводят замену первого бурового раствора на второй буровой раствор, содержащий композицию, которая содержит: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Указанные композиции и твердые частицы с покрытием обеспечивают смазывание бурового долота, отвод тепла и удаление шлама, а также изменение агрегирующей способности или абсолютного значения дзета-потенциала твердых частиц в буровом растворе или пласте, или частиц, захваченных в буровой раствор, для повышения эффективности удаления твердых частиц и для снижения количества частиц, выходящих из пласта в буровой раствор. Указанные способы могут быть использованы в условиях с избыточным давлением, или в условиях с отрицательным дифференциальным давлением, или в условиях с регулируемым давлением. Указанные способы особенно хорошо оптимизированы для условий с отрицательным дифференциальным давлением или условий с регулируемым давлением. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины могут дополнительно содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации.
Добыча
[19] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы добычи, включающие стадию циркуляции и/или закачивания жидкости в эксплуатационную скважину, причем указанная жидкость содержит композицию, которая содержит: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Указанные композиции и твердые частицы с покрытием обеспечивают смазывание бурового долота, отвод тепла и удаление шлама, а также изменение агрегирующей способности или абсолютного значения дзета-потенциала твердых частиц в буровом растворе или пласте, или частиц, захваченных в буровой раствор, для повышения эффективности удаления твердых частиц и для снижения количества частиц, выходящих из пласта в буровой раствор. Указанные способы могут быть использованы в условиях с избыточным давлением, или в условиях с отрицательным дифференциальным давлением, или в условиях с регулируемым давлением. Указанные способы особенно хорошо оптимизированы для условий с отрицательным дифференциальным давлением или условий с регулируемым давлением. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины могут дополнительно содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации. Указанные композиции обеспечивают изменение, преобразование и/или модификацию агрегационной способности и/или абсолютных значений дзета-потенциалов любых твердых частиц в жидкости или частиц, захваченных в жидкость, для увеличения эффективности удаления твердых частиц и для снижения способности указанных частиц закупоривать пласт и/или эксплуатационные трубы.
[20] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы контролирования поступления песка или мелких частиц, включающие стадию закачивания жидкости для гидроразрыва, содержащей агрегирующую композицию, содержащую: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Эффективные означает достаточные для получения композиций, способных образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов. Указанные композиции и твердые частицы с покрытием обеспечивают смазывание бурового долота, отвод тепла и удаление шлама, а также изменение агрегирующей способности или абсолютного значения дзета-потенциала твердых частиц в буровом растворе или пласте, или частиц, захваченных в буровой раствор, для повышения эффективности удаления твердых частиц и для снижения количества частиц, выходящих из пласта в буровой раствор. Указанные способы могут быть использованы в условиях с избыточным давлением, или в условиях с отрицательным дифференциальным давлением, или в условиях с регулируемым давлением. Указанные способы особенно хорошо оптимизированы для условий с отрицательным дифференциальным давлением или условий с регулируемым давлением. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины могут дополнительно содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции аминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют сплошные, по существу сплошные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации. Указанные композиции обеспечивают изменение, преобразование и/или модификацию агрегационной способности и/или абсолютных значений дзета-потенциалов любых твердых частиц в жидкости или частиц, захваченных в жидкость, для увеличения эффективности удаления твердых частиц и для снижения способности указанных частиц закупоривать пласт и/или эксплуатационные трубы.
[21] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены другие способы регулирования поступления песка или мелких частиц, включающие стадию осаждения твердого дисперсного материала с покрытием согласно настоящему изобретению вблизи устройств для контролирования поступления песка и мелких частиц сетчатого типа, так что песок и/или мелкие частицы притягиваются к указанным частицам с покрытием и не попадают на сетку устройства сетчатого типа или не засоряют его.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В НАСТОЯЩЕМ ИЗОБРЕТЕНИИ
[22] Термин «по существу» означает, что указанное свойство находится в пределах 80% от заданного значения. В других вариантах реализации «по существу» означает, что указанное свойство находится в пределах 90% от заданного значения. В других вариантах реализации «по существу» означает, что указанное свойство находится в пределах 95% от заданного значения. В других вариантах реализации «по существу» означает, что указанное свойство находится в пределах 99% от заданного значения. Например, термин «по существу сплошное» в отношении покрытия означает, что покрытие является полным по меньшей мере на 80%. В других вариантах реализации термин «по существу сплошное» в отношении покрытия означает, что покрытие является полным по меньшей мере на 90%. В других вариантах реализации термин «по существу сплошное» в отношении покрытия означает, что покрытие является полным по меньшей мере на 95%. В других вариантах реализации термин «по существу сплошное» в отношении покрытия означает, что покрытие является полным по меньшей мере на 99%.
[23] Термин «по существу» означает, что значение находится в пределах примерно 10%) от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 5% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 2,5% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 1% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 0,5% от указанного значения.
[24] Термин «примерно» означает, что значение находится в пределах примерно 10% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 5% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 2,5% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 1% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 0,5% от указанного значения.
[25] Термин «буровые растворы» относится к любой жидкости, которую используют в операциях бурения скважины, включая нефтяные и/или газовые скважины, геотермальные скважины, водяные скважины или другие подобные скважины.
[26] Раствор для бурения с положительным дифференциальным давлением означает буровой раствор, имеющий циркулирующую гидростатическую плотность (давление) больше плотности (давления) пласта.
[27] Раствор для бурения с отрицательным дифференциальным давлением и/или регулируемым давлением означает буровой раствор, имеющий циркулирующую гидростатическую плотность (давление), которая меньше или равна плотности (давлению) пласта. Например, если известный пласт на уровне 10000 футов (3048 м) (фактическая вертикальная глубина - TVD) имеет гидростатическое давление 5000 фунт/кв.дюйм (34,47 МПа) или 9,6 фунт/гал, то раствор для бурения с отрицательным дифференциальным давлением имеет гидростатическое давление менее или ровно 9,6 фунт/гал. Большинство растворов для бурения с отрицательным дифференциальным давлением и/или регулируемым давлением содержат по меньшей мере добавку для снижения плотности. Могут быть введены другие добавки, такие как ингибиторы коррозии, модификаторы рН и/или ингибиторы глинистых сланцев.
[28] Термин «мольное отношение» или «молярное отношение» означает отношение, основанное на относительном количестве моль каждого материала или соединения в указанном отношении.
[29] Термин «массовое отношение» означает отношение, основанное на относительной массе каждого материала или соединения в указанном отношении.
[30] Термин «мол. %» означает молярный процент.
[31] Термин «об. %» означает объемный процент.
[32] Термин «масс. %» означает массовый процент.
[33] Термин «ОП» означает относительную плотность.
[34] Термин «г.т.г.» означает количество галлонов на тысячу галлонов.
[35] Термин «ф.т.г.» означает количество фунтов на тысячу галлонов.
[36] Термин «ф.г.» означает количество фунтов на галлон.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
4
3
+
-
-
[37] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что могут быть составлены новые агрегирующие химические композиции с использованием олигомеров и/или полимеров, содержащих аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизированы в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащими обработке, и при этом указанная композиция образует частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации, а также способы получения и применения таких композиций. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что в некоторых вариантах реализации такие композиции содержат: (1) олигомерные амины (олигоамины), (2) полимерные амины (полиамины), (3) олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (4) полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси; (5) эпокси-модифицированные амины, (6) эпокси-модифицированные олигоамины, (7) эпокси-модифицированные полиамины, (8) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (9) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (10) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (11) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и аминов, (12) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и олигоаминов, (13) продукты реакции эпокси-содержащих соединений и полиаминов, (14) эпокси-амины, содержащие кватернизованные аминные группы (группы RNA, где А представляет собой противоион - аммонийные группы), N-оксидные группы (группы RN→O) или их смеси, (15) эпокси-олигоамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (16) эпокси-полиамины, содержащие кватернизованные аминные группы, N-оксидные группы или их смеси, (17) продукты реакции любых указанных материалов с кислотосодержащим соединением, которое образует отрицательный заряд при депротонировании, таким как, например, кислотные азотсодержащие соединения или кислотные гидроксилсодержащие соединения, кислоты Льюиса, фосфатсодержащие соединения, или их смеси и комбинации, или (18) их смеси и комбинации. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению имеют более слабый запах при сохранении агрегирующих свойств, т.е. указанные композиции сохраняют способность преобразовывать, изменять и/или модифицировать способность к агрегации частиц и/или поверхностей, обработанных такими композициями. В целом, полагают, что указанные соединения изменяют свойства частиц и/или поверхностей посредством образования частичного, по существу полного или полного покрытия на частицах и/или поверхностях, где указанные свойства включают дзета-потенциал частиц и/или поверхностей. Кроме того, олигоамины и/или полиамины согласно настоящему изобретению можно получать из чистых химических потоков, что улучшает надежность продукта. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что указанные олигоамины и/или полиамины могут быть использованы для разработки систем, способных агломерировать и/или агрегировать неорганические минеральные частицы и/или поверхности, которые содержат отрицательные заряды или положительные заряды, тогда как агрегирующие композиции, полученные с применением алкилпиридинов или простых полимерных аминов, обычно эффективны только в отношении неорганических частиц и/или поверхностей, которые содержат отрицательные заряды. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что предложенные композиции также могут выдерживать и работать при более высоких температурах и при более жестких условиях, по сравнению с агрегирующими композициями на основе алкилпиридинов или простых полимерных аминов. В некоторых вариантах реализации указанные композиции также могут содержать продукты реакции олигоаминов и/или полиаминов с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы.
[38] Новые агрегирующие и/или агломерирующие композиции отличаются от композиций на основе алкилпиридина, таких как SandAid компании Weatherford, или от композиций, не имеющих в своей основе алкилпиридинов, таких как SandWedge компании Halliburton, или от композиций полимерных аминов, описанных в патенте США №8466094 и в заявке на патент США с серийным номером 13/247985. Новые агрегирующие и/или агломерирующие композиции могут преобразовывать, изменять и/или модифицировать свойства поверхностей, так что указанные поверхности имеют усиленные агрегирующие свойства или способность к агрегации. Фактически, новые агрегирующие и/или агломерирующие композиции могут снижать дзета-потенциал поверхностей и могут быть использованы при восстановительной обработке без потери проницаемости пласта. Кроме того, новые агрегирующие и/или агломерирующие композиции не имеют неприятного запаха, в отличие от SandAid компании Weatherford или других композиций для контролирования поступления песка. Кроме того, новые агрегирующие и/или агломерирующие композиции не содержат термореактивных полимеров, которые могут существенно снижать проницаемость пласта и не могут быть использованы для восстановительной обработки. Новые агрегирующие и/или агломерирующие композиции также могут быть использованы при более высоких температурах и при гораздо более жестких условиях, обеспечивая улучшенные характеристики.
[39] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что частицы, поверхности и/или материалы могут быть обработаны композициями согласно настоящему изобретению, причем частицы, поверхности и/или материалы частично или полностью покрыты указанной композицией с образованием модифицированных или покрытых частиц, поверхностей и/или материалов. Полученные модифицированные или покрытые частицы, поверхности и/или материалы обладают улучшенной способностью и/или свойством агрегации, и/или измененным дзета-потенциалом частиц. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что указанные композиции, модифицированные частицы, поверхности и/или материалы, содержащие оксиды металлов, могут быть использованы на нефтепромысле, включая бурение, гидроразрыв, эксплуатацию, закачивание, борьбу с поступлением песка в скважину или любые другие подземные применения. Авторы настоящего изобретения обнаружили также, что модифицированное твердое дисперсное вещество, содержащее оксид металла, или частицы любого другого твердого материала могут быть использованы в любом другом применении, в котором необходимо увеличить способность частиц к агрегации или в котором необходимо снизить абсолютные значения дзета-потенциала частиц, который является мерой способности к агрегации. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что можно получать твердые дисперсные композиции с покрытием, содержащие оксид металла, при этом покрытие поддается деформации, а частицы с покрытием склонны к самоагрегации и налипанию на поверхности с таким же покрытием или аналогичными химическими и/или физическими свойствами. То есть частицы с покрытием имеют сродство к композициям, способствующим увеличению самоагрегации и усилению их способности налипать на поверхность, которая имеет аналогичные химические и/или физические свойства. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что композиции покрытий согласно настоящему изобретению отличаются от известных композиций для модификации свойств агрегации частиц, и что частицы с покрытием идеально подходят для применения в качестве расклинивающих агентов, при этом указанные частицы имеют измененный дзета-потенциал, который обеспечивает изменение заряда частиц, обусловливая их притяжение и агломерацию. Изменение дзета-потенциала или агрегирующей способности приводит к тому, что каждая частица имеет повышенное сопротивление трения, удерживающее расклинивающий агент в трещине. Указанные композиции также идеально подходят для уменьшения содержания мелких частиц, мигрирующих в набивку трещины, или для снижения неблагоприятного влияния миграции мелких частиц в набивку, подверженную гидроразрыву. Несмотря на то, что в некоторых вариантах реализации настоящее изобретение может включать продукты реакции аминов и фосфатных сложных эфиров, новые агрегирующие и/или агломерирующие композиции удивительно и неожиданно могут образовывать частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на поверхностях в отсутствие фосфатных сложных эфиров, которые взаимодействуют с аминами с образованием продуктов реакции амина/фосфатного сложного эфира. Также неожиданной является возможность оптимизации олигомеров и/или полимеров для применения на различных поверхностях посредством изменения относительного процентного содержания аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев не содержащих амина групп, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, в зависимости от природы пласта, зоны, субстрата, структуры и/или частиц, подлежащих обработке.
[40] В случае бурения, композиции согласно настоящему изобретению могут быть использованы для нанесения покрытия на пласт и обломки пласта во время бурения, поскольку частица склонна к самоагрегации и/или налипанию на подобным образом модифицированные частицы и/или поверхности пласта. Преимущество самоагрегации также заключается в сниженной склонности шлама к засорению или закупориванию сеток. Дополнительные преимущества заключаются в образовании покрытия на стенках пласта из композиции согласно настоящему изобретению в процессе бурения, что приводит к консолидации пласта и консолидации или агрегации мелких или твердых частиц в буровом растворе для предотвращения изменения реологических свойств бурового раствора и повышения эквивалентной циркуляционной плотности (ЭЦП).
[41] Одна из проблем при добыче нефти и газа из скважин заключается в контролирования попутного поступления мелких частиц и песка из продуктивных пластов. Помимо образования дисперсных материалов, сопровождающего добычу нефти и/или газа из скважин, обратный приток расклинивающего агента и/или мелких частиц после гидроразрыва пласта так же вызывает трудности. Кроме того, было обнаружено, что технология гравитационного дренажа с применением пара (SAGD), применяемая в нефтяных и/или газовых скважинах, дестабилизирует песок/мелкие частицы во время и после закачивания пара в процессе SAGD.
[42] В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать носитель, этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы.
[43] Альтернативно, может быть добавлено небольшое количество низкомолекулярного или высокомолекулярного амина с избытком свободного кислотного гидроксилсодержащего соединения или кислоты Льюиса, чтобы достаточное количество свободных гидроксильных групп или кислот Льюиса было доступно для связывания положительно или частично положительно заряженного материала и изменения его дзета-потенциала до значения, близкого к 0.
[44] В тех вариантах реализации, в которых используют композиции согласно настоящему изобретению содержат полимерный амин, или олигомерный амин, или сополимерные амины, или соолигомерные амины, или их смеси и комбинации, полифосфатный сложноэфирный компонент может быть заменен на простую кислоту, такую как фосфорная кислота, метиленфосфоновая кислота, уксусная кислота, соляная кислота, азотная кислота, борная кислота, хлорид цинка, лимонная кислота и т.д. Количество добавленной кислоты также может варьироваться для частичной или полной нейтрализации свободных аминов, присутствующих в полимерах или олигомерах, описанных ранее.
[45] В других вариантах реализации вместо взаимодействия с кислотой или фосфатным сложным эфиром, метиленфосфоновой кислотой, кислотой Льюиса, олигомерные амины, полимерные амины, соолигомерные амины, сополимерные амины или их смеси и комбинации могут быть частично или полностью кватернизованы различными химическими агентами, такими как алкилгалогенид (бензилхлорид, метилйодид и т.д.), диалкилсульфаты, такие как диметилсульфат, диэтилсульфат, или другими алкилирующими агентами. Алкилирование приводит к более постоянному положительному заряду, который менее чувствителен к условиям пласта, по сравнению с простой нейтрализацией или кватернизацией, описанной ранее, но при сохранении способности образовывать покрытие и агломерировать песок и другие твердые материалы. Другие примеры таких материалов включают поли(диаллилдиметиламмония хлорид) или их сополимеры. Противоион кватернизованного материала (например, хлорид) также может быть заменен на другой противоион, такой как фосфатный сложный эфир, посредством различных обменных процессов.
[46] В других вариантах реализации олигомеры, соолигомеры, полимеры, сополимеры, содержащие N-оксид, или их смеси и комбинации могут быть получены окислением олигомерных аминов, полимерных аминов, соолигомерных аминов и/или сополимерных аминов посредством окисления с применением пероксида водорода или других окислительных агентов, или другими способами окисления. Авторы настоящей заявки полагают, что такие материалы являются менее чувствительными к условиям пласта. Поскольку N-оксиды являются высокополярными, но не имеют суммарного заряда, то материалы, содержащие N-оксиды, могут обладать способностью связываться с положительными и отрицательными поверхностями, такими как оксиды металлов и карбонат кальция, соответственно. Описанные выше способы обработки олигомерного амина или полимерного амина и/или сополимера могут быть использованы по отдельности или объединены любым образом или в любой комбинации.
Композиции
[47] Варианты реализации настоящего изобретения широко относятся к агрегирующим композициям, содержащим олигомеры и/или полимеры, которые содержат аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизировано в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащими обработке, и при этом указанная композиция образует частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации.
[48] Варианты реализации настоящего изобретения широко относятся к жидким композициям, содержащим носитель и агрегирующую систему, содержащую олигомеры и/или полимеры, которые содержат аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизировано в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащими обработке, и при этом указанная композиция образует частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации. В некоторых вариантах реализации жидкие композиции содержат продукты реакции олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Указанные композиции модифицируют поверхности твердых материалов или их части, изменяя химические и/или физические свойства поверхностей. Измененные свойства обеспечивают взаимопритяжение указанных поверхностей или притяжение поверхностей к материалу, имеющему аналогичные химические и/или физические свойства. В случае частиц, содержащих частицы оксида металла, таких как частицы диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида титана, оксида магния, оксида циркония, других оксидов металлов или оксидов, содержащих смесь указанных оксидов металлов (природных или синтетических), композиция образует сплошное или частичное покрытие на поверхностях указанных частиц. Покрытие может взаимодействовать с поверхностью посредством химических и/или физических взаимодействий, включая, без ограничения, химические связи, водородные связи, электростатические взаимодействия, дипольные взаимодействия, взаимодействия гиперполяризуемости, когезию, адгезию, слипание, механическую адгезию и любые другие химические и/или физические взаимодействия, которые обеспечивают возможность образования покрытия на частицах. Частицы с покрытием имеют более высокую способность к агрегации или агломерации, чем частицы без покрытия. Таким образом, частицы до обработки могут быть легкосыпучими, тогда как после нанесения покрытия они не являются легкосыпучими, а склонны к слипанию, агрегации и/или агломерации. В тех случаях, в которых композиция, используемая для покрытия поверхностей геологического пласта, содержит структуры синтетических оксидов металлов и/или частицы, содержащие оксиды металлов, указанные частицы не только склонны к агрегации друг с другом, но и склонны к налипанию на породу с покрытием или структурные поверхности.
Обработанные структуры и субстраты
[49] Варианты реализации настоящего изобретения также широко относятся к структурам и субстратам, обработанным композицией, содержащей олигомеры и/или полимеры, которые содержат аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизировано в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащими обработке, и при этом указанная композиция образует частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации. В некоторых вариантах реализации композиции также могут содержать носитель. В других вариантах реализации композиции содержат продукты реакции олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Композиции также могут содержать этоксилированные спирты и глимы. Структуры или субстраты могут быть керамическими или металлическими, или волокнистыми. Структуры или субстраты могут быть спряденными, такими как стекловата или стальная шерсть, или могут быть ячеистыми, такими как каталитические преобразователи или подобные структуры, которые содержат каналы, обеспечивающие принудительное течение жидкости через проделанные отверстия, так что частицы, находящиеся в жидкости, принудительно приводят в контакт с субстратом или структурными поверхностями. Такие структуры или субстраты идеально подходят в качестве фильтров в форме частиц или среды для борьбы с поступлением песка.
Способы обработки твердых дисперсных материалов
[50] Варианты реализации настоящего изобретения широко относятся к способам обработки поверхностей, содержащих оксид металла, включающим стадию приведения поверхности, содержащей оксид металла, в контакт с композицией, содержащей олигомеры и/или полимеры, которые содержат аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизировано в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащих обработке, и при этом указанная композиция образует частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации. В некоторых вариантах реализации композиции также могут содержать носитель. В других вариантах реализации композиции содержат продукты реакции олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Композиции предположительно образуют покрытие на поверхности, изменяя свойства поверхности, так что указанная поверхность становится способной взаимодействовать с подобным образом обработанными поверхностями с образованием агломерированных и/или агрегированных структур. Обработка может быть предназначена для покрытия непрерывных поверхностей, содержащих оксид металла, и/или поверхностей частиц, содержащих оксид металла. При обработке обоих вариантов частицы впоследствии способны не только к самоагрегации, но и к агрегации, агломерации и/или налипанию на непрерывные поверхности с покрытием. Такие композиции могут быть использованы в составах для гидроразрыва, в буровых растворах, в составах для заканчивания, для борьбы с поступлением песка или для любого другого внутрискважинного применения. Кроме того, частицы с покрытием могут быть использованы в жидкостях для гидроразрыва. Кроме того, структуры, сетки или фильтры, покрытые композициями согласно настоящему изобретению, могут быть использованы для притяжения и удаления мелких частиц, которые модифицированы композициями согласно настоящему изобретению.
Способ гидроразрыва и/или расклинивания
[51] Варианты реализации настоящего изобретения широко относятся к способам гидроразрыва пласта, включающим стадию закачивания жидкости для гидроразрыва, содержащей композицию, которая содержит олигомеры и/или полимеры, содержащие аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизировано в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащими обработке, и при этом указанная композиция образует частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации. В некоторых вариантах реализации композиции также могут содержать носитель. В других вариантах реализации композиции содержат продукты реакции олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Композиция модифицирует способность к агрегации и/или дзета-потенциал частиц пласта и поверхностей пласта в процессе гидроразрыва, так что частицы пласта агрегируют и/или налипают на поверхности пласта и друг на друга, повышая эффективность гидроразрыва и увеличивая продуктивность пласта, подвергаемого гидроразрыву. Композиция согласно настоящему изобретению также может быть использована на стадии предварительной набивки для модифицирования поверхностей пласта, так что во время гидроразрыва поверхности пласта имеют предварительное покрытие. Подготовительная стадия включает закачивание жидкости в пласт до начала обработки для инициации образования трещины и для обработки поверхности пласта жидкостями, предназначенными для защиты пласта. Помимо применения композиции в составе жидкости для гидроразрыва, жидкость для гидроразрыва также может содержать частицы, предварительно обработанные композицией согласно настоящему изобретению, при этом обработанные частицы действуют в качестве расклинивающего агента для поддержания открытых трещин пласта после гидроразрыва. Если жидкость для гидроразрыва содержит также указанную композицию, то частица расклинивающего агента с покрытием прилипает к поверхностям пласта сильнее, чем частица расклинивающего агента без покрытия.
[52] В альтернативном варианте реализации настоящего изобретения жидкость для гидроразрыва содержит частицы, покрытые композицией, содержащей олигомеры и/или полимеры, которые содержат аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизировано в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащими обработке, и при этом указанная композиция образует частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации. В некоторых вариантах реализации композиции также могут содержать носитель. В других вариантах реализации композиции содержат продукты реакции олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. В указанном варианте реализации частицы обладают большей способностью к самоагрегации и склонны к агрегации в тех местах, которые наиболее необходимо поддерживать открытыми. Во всех применениях гидроразрыва, включающих расклинивающие агенты, имеющие покрытие или приобретающие покрытие из композиции согласно настоящему изобретению в процессе гидроразрыва, расклинивающие агенты с покрытием обладают улучшенной способностью проникновения в пласт и свойствами слипания. Указанные свойства улучшенного проникновения и слипания или адгезии обусловлены не только разностью химического состава поверхности частиц в сравнении с химическим составом поверхности необработанных частиц, но и способностью к деформации самого покрытия. Таким образом, авторы настоящего изобретения полагают, что при закачивании указанных частиц в пласт покрытие деформируется, обеспечивая возможность проникновения частиц в определенное положение, а при сбросе давления частицы остаются на месте в результате взаимодействия покрытия с поверхностью и вследствие релаксации деформированного покрытия. Кроме того, авторы настоящего изобретения полагают, что измененная способность частиц к агрегации приводит к увеличению плотности частиц расклинивающего агента в тех областях пласта, которые наиболее восприимчивы к проникновению расклинивающего агента, что приводит к повышению степени расклинивания пласта.
Способ бурения
[53] Варианты реализации настоящего изобретения также широко относятся к способам бурения, включающим стадию скважинного измерения во время бурения, циркуляции бурового раствора для обеспечения смазывания бурового долота, отвода тепла и удаления шлама, причем буровой раствор содержит композицию, содержащую олигомеры и/или полимеры, которые содержат аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное количество аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизировано в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащими обработке, и при этом указанная композиция образует частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации. В некоторых вариантах реализации композиции также могут содержать носитель. В других вариантах реализации композиции содержат продукты реакции олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы. Указанные композиции увеличивают способность к агрегации или снижают абсолютное значение дзета-потенциала всех твердых частиц в буровом растворе или частиц, захваченных в буровой раствор, для повышения эффективности удаления твердых частиц. Композиции также могут содержать этоксилированные спирты и глимы.
[54] Варианты реализации настоящего изобретения также широко относятся к способам бурения, включающим стадию скважинных измерений во время бурения, циркуляции первого бурового раствора для обеспечения смазывания бурового долота, отвода тепла и удаления шлама. При обнаружении подземной структуры, которая обеспечивает образование неприемлемого количества твердых частиц, включая твердые частицы, содержащие оксиды металлов, проводят замену первого бурового раствора на второй буровой раствор, содержащий композицию, которая содержит гетероциклические ароматические амины, замещенные гетероциклические ароматические амины, поливиниловые гетероциклические ароматические амины, сополимеры виниловых гетероциклических ароматических аминов и неаминные полимеризуемые мономеры (этиленненасыщенные мономеры и диеновые мономер), или их смеси или комбинации, в отсутствие фосфатных сложных эфиров, метиленфосфоновых кислот, органических кислот, неорганических кислот или кислот Льюиса для обеспечения смазывания бурового долота, отвода тепла и удаления шлама и для увеличения агрегирующей способности или снижения абсолютного значения дзета-потенциала твердых частиц, включая твердые частицы, содержащие оксиды металлов, в буровом растворе или частиц, захваченных в буровой раствор, для повышения эффективности удаления твердых частиц. Композиции также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы.
[55] Варианты реализации настоящего изобретения также широко относятся к способам бурения, включающим стадию скважинных измерений во время бурения, циркуляции первого бурового раствора для обеспечения смазывания бурового долота, отвода тепла и удаления шлама. При обнаружении подземной структуры, которая обеспечивает образование неприемлемого количества твердых частиц, включая твердые частицы, содержащие оксиды металлов, проводят замену первого бурового раствора на второй буровой раствор, содержащий композицию, которая содержит олигомеры и/или полимеры, содержащие аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизировано в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащими обработке, и при этом указанная композиция образует частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации, для обеспечения смазывания бурового долота, отвода тепла и удаления шлама, и для увеличения агрегирующей способности или дзета-потенциала твердых частиц, включая твердые частицы, содержащие оксиды металлов, в буровом растворе или частиц, захваченных в буровой раствор, для повышения эффективности удаления твердых частиц. После прохождения через структуру, которая обеспечивает образование неприемлемого количества твердых частиц, содержащих оксиды металлов, проводят замену второго бурового раствора на первый буровой раствор или третий буровой раствор. В некоторых вариантах реализации композиции также могут содержать носитель. В других вариантах реализации композиции содержат продукты реакции олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В других вариантах реализации жидкие композиции также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы.
Способ добычи
[56] Варианты реализации настоящего изобретения также широко относятся к способам добычи, включающим стадию циркуляции и/или закачивания жидкости внутрь, где указанная жидкость содержит композицию, содержащую олигомеры и/или полимеры, которые содержат аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев, повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизировано в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащими обработке, и при этом указанная композиция образует частичное, по существу сплошное и/или сплошное покрытие на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации, что приводит к увеличению способности к агрегации или снижению абсолютного значения дзета-потенциала твердых частиц, включая твердые частицы, содержащие оксиды металлов, в жидкости частиц, захваченных в жидкость, для увеличения эффективности удаления твердых частиц и для снижения способности частиц к закупориванию пласта и/или эксплуатационных труб. В некоторых вариантах реализации композиции также могут содержать носитель. В других вариантах реализации композиции содержат продукты реакции олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению с кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, содержащих от 2 до 10 аминогрупп, и кислотных гидроксилсодержащих соединений или кислот Льюиса. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты, сложные эфиры и/или глимы.
МАТЕРИАЛЫ, ПОДХОДЯЩИЕ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В НАСТОЯЩЕМ ИЗОБРЕТЕНИИ
1
2
+
1
2
0
-
+
1
2
-
3
[57] Подходящие олигомерные амины и полимерные амины, способные образовывать деформируемое покрытие на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, включают, без ограничения, олигомеры и полимеры, содержащие повторяющиеся звенья, которые содержат группы общих формул -NRR, -NRRRA, -NRRO, -R, -Ar, -Hcy, или смеси или комбинации групп указанных формул. В некоторых вариантах реализации олигомеры и/или полимеры содержат (1) олигомерные амины (олигоамины) и/или полимерные амины (полиамины), (2) олигоамины и/или полиамины, содержащие эффективное количество кватернизованных аминных групп, N-оксидных групп или смесей кватернизованных аминных групп и N-оксдных групп, (3) олигоэтиленимины и/или полиэтиленимины, (4) олигоэтиленимины и/или полиэтиленимины, содержащие эффективное количество кватернизованных аминных групп, N-оксидных групп или смесей кватернизованных аминных групп и N-оксидных групп, (5) олигоенамины и/или полиенамины, (6) олигоенамины и/или полиенамины, содержащие эффективное количество кватернизованных аминных групп, N-оксидных групп или смесей кватернизованных аминных групп и N-оксидных групп, (7) олигоимины и/или полиимины, (8) олигоимины и/или полиимины, содержащие эффективное количество кватернизованных аминных групп, N-оксидных групп или смесей кватернизованных аминных групп и N-оксидных групп, (9) биоолигомеры и/или биополимеры, содержащие аминные группы, или (10) их смеси и комбинации.
Биоолигомеры и/или биополимеры
[58] Подходящие биоолигомеры и биополимеры включают, без ограничения, хитозаны, полипептиды, содержащие по меньшей мере одну аминокислоту, выбранную из группы, состоящей из лизина, триптофана, гистидина, аргинина, аспарагина, глутамина и их смесей и комбинаций, протеинсодержащие желатины и их смеси и комбинации.
Полимеризуемые аминные мономеры
[59] Подходящие полимеризуемые аминные мономеры включают, без ограничения, виниломинные мономеры, выбранные из следующих формул:
[60] Другие подходящие полимеризуемые аминные мономеры включают, без ограничения, акрилатные аминные мономеры, выбранные из следующих формул:
[61] Другие подходящие полимеризуемые аминные мономеры включают, без ограничения, винилэфирные аминные мономеры, выбранные из следующих формул:
Полимеризуемые аммониевые мономеры
[62] Другие подходящие полимеризуемые аминные мономеры включают, без ограничения, винилоаммониевые мономеры, выбранные из следующих формул:
[63] Другие подходящие полимеризуемые аминные мономеры включают, без ограничения, акрилатные аммониевые мономеры, выбранные из следующих формул:
[64] Другие подходящие полимеризуемые аминные мономеры включают, без ограничения, винилэфирные аммониевые мономеры, выбранные из следующих формул:
Полимеризуемые аминоксидные мономеры
[65] Другие подходящие полимеризуемые аминные мономеры включают, без ограничения, винилоаминоксидные мономеры, выбранные из следующих формул:
[66] Другие подходящие полимеризуемые аминные мономеры включают, без ограничения, акрилатные аминные мономеры, выбранные из следующих формул:
[67] Другие подходящие полимеризуемые аминные мономеры включают, без ограничения, винилэфирные аминные мономеры, выбранные из следующих формул:
a
b
c
1
2
3
0
0
I
II
I
I
II
I
III
IV
V
VI
VI
VI
VI
VI
I
II
III
V
IV
VI
0
I
II
III
IV
V
VI
VII
VI
VI
VI
VI
VI
VI
-
I
-
II
-
I
-
I
-
II
-
I
-
-
VI
VI
VI
-
VI
VI
VI
2-
4
3
4
3
4
4
3
4
4
3
[68] Во всех представленных выше формулах R и R' независимо представляют собой линейные или разветвленные углеводородные линкерные группы, содержащие от 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода в соответствии с правилами валентности, где один или более атомов углерода могут быть заменены на один или более гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смесей и комбинаций, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены на один или более одновалентных атомов, выбранных из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей или комбинаций. Таким образом, R и R' могут представлять собой полиметиленоксидные, полиэтиленоксидные, полипропиленоксидные или высшие полиалкиленоксидные группы. R, R и R независимо представляют собой линейные или разветвленные углеводородные группы, содержащие от 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода в соответствии с правилами валентности, где один или более атомов углерода могут быть заменены на один или более гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смесей и комбинаций, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены на один или более одновалентных атомов, выбранных из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей или комбинаций. R, R и R независимо представляют собой линейные или разветвленные углеводородные группы, содержащие от 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода в соответствии с правилами валентности, где один или более атомов углерода могут быть заменены на один или более гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смесей и комбинаций, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены на один или более одновалентных атомов, выбранных из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей или комбинаций. Ar представляет собой арильную группу, содержащую от 6 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода в соответствии с правилами валентности, где один или более атомов углерода могут быть заменены на один или более гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смесей и комбинаций, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены на один или более одновалентных атомов, выбранных из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей или комбинаций. Нсу представляет собой гетероциклическую группу, содержащую от 4 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода в соответствии с правилами валентности, и один или более гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из атомов кислорода, атомов азота и атомов серы, причем один или более атомов водорода могут быть заменены на один или более одновалентных атомов, выбранных из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей или комбинаций. А и R получены из общей формулы RA, выбранной из формул, состоящих из RRSO, RSOH, RRPO, RPOH, RX, ArCl, ArRX, RO(RO)RX, XRO(RO)RX, или их смесей и комбинаций, где R, R, R и R являются одинаковыми или различными углеводородными группами, Ar представляет собой арильную группу, и R и R являются одинаковыми или различными линкерными углеводородными группами, и X представляет собой атом галогена, включая F, Cl, Br и I, где R выбран из группы, состоящей из атома водорода (Н), R или R, R, Ar, ArR, RO(RO)R, XRO(RO)R, RO(RO)R и их смесей, и A выбран из группы, состоящей из RSO или RSO, RSO, RPO или RPO, RPO, X, [RO(RO)RX], [RO(RO)R] и их смесей.
0
[69] Конечно, аммониевые и аминоксидные группы не обязательно должны быть введены в олигомер или полимер посредством полимеризации вышеперечисленных полимеризуемых мономеров, и аммониевые и аминоксидные группы могут быть образованы после получения олигомера или полимера. В случае аммониевых групп, олигомеры и/или полимеры, содержащие аминные группы, могут быть приведены во взаимодействие с группами RA с образованием аммониевых групп из аминных групп в олигомерах и/или полимерах. Степень превращения аминных групп в аммониевые группы может составлять от 0,1% до по существу 100%, или до 100%, в зависимости от применения. В случае аминоксидных групп, олигомеры и/или полимеры, содержащие аминные группы, могут быть приведены во взаимодействие с окислительными агентами в условиях превращения аминов в аминоксиды. Степень превращения также может составлять от 0,1% до по существу 100%, или до 100%, в зависимости от применения.
[70] В некоторых вариантах реализации винилгетероциклические амины включают, без ограничения, винилпиридин, винилзамещенный пиридин, винилпиррол, винилзамещенные пирролы, винилпиперидин, винилзамещенные пиперидины, винилпирролидин, винилзамещенные пирролидины, винилиндол, винилзамещенные индолы, винилимидазол, винилзамещенный имидазол, винилхинолин, винилзамещенный хинолин, винилизохинолин, винилзамещенный изохинолин, винилпиразин, винилзамещенный пиразин, винилхиноксалин, винилзамещенный хиноксалин, винилакридин, винилзамещенный акридин, винилпиримидин, винилзамещенный пиримидин, винилхиназолин, винилзамещенный хиназолин или их смеси и комбинации. Иллюстративные примеры включают, без ограничения, поли-2-винилпиридин, поли-4-винилпиридин и их смеси или комбинации, а также сополимеры, выбранные из группы, состоящей из сополимеров 2-винилпиридина и 4-винилпиридина, сополимеров этилена и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеров пропилена и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеров акриловой кислоты и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеров метакриловой кислоты и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеров акрилатов и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеров метакрилатов и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, а также их смесей и комбинаций, и необязательно продукта реакции амина и кислотного гидроксилсодержащего соединения или кислоты Льюиса. Другие полимеры включают, без ограничения, любой полимер, содержащий повторяющиеся звенья, полученные из гетероциклического или гетероциклического ароматического винилового мономера, в котором гетероатомы представляют собой атомы азота или комбинацию атомов азота и других гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из бора, кислорода, фосфора, серы, германия и/или их смесей. Полимеры могут быть гомополимерами циклических или ароматических азотсодержащих виниловых мономеров, или сополимерами любых этиленненасыщенных мономеров, которые сополимеризуют с циклическим или ароматическим азотсодержащим виниловым мономером. Иллюстративные циклические или ароматические азотсодержащие виниловые мономеры включают, без ограничения, винилпирролы, замещенные винилпирролы, винилпиридины, замещенные винилпиридины, винилхинолины или замещенные винилхинолины, виниланилины или замещенные виниланилины, винилпиперидины или замещенные винилпиперидины, винилпирролидины или замещенные винилпирролидины, винилимидазол или замещенный винилимидазол, винилпиразин или замещенные винилпиразины, винилпиримидин или замещенный винилпиримидин, винилхиназолин или замещенный винилхиназолин, или их смеси, или комбинации. Примеры сомономеров для виниловых полимеров: стирол, акриламиды, акрилаты, метакрилаты и т.д.
[71] Олигомеры и/или полимеры согласно настоящему изобретению обычно имеют средневесовую молекулярную массу от примерно 500 до 1000000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 1000 до 1000000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 5000 до 1000000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 10000 до 1000000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 500 до 500000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 1000 до 500000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 5000 до 500000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 10000 до 500000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 500 до 250000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 1000 до 250000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 5000 до 250000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 10000 до 250000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 500 до 100000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 1000 до 100000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 5000 до 100000. В других вариантах реализации средневесовая молекулярная масса составляет от примерно 10000 до 100000. В всех случаях средневесовая молекулярная масса и природа мономера, образующего олигомеры и/или полимеры согласно настоящему изобретению, оптимизированы для конкретных поверхностей, которые обрабатывают указанными композициями.
[72] Настоящее изобретение включает различные системы для преобразования, изменения и/или модификации дзета-потенциала поверхностей пласта и поверхностей частиц для изменения их агрегирующей способности и способности к агломерации. Предложенные композиции хорошо подходят для применения при восстановительной обработке для нанесения покрытия на песок расклинивающей набивки или на песок гравийной набивки для предотвращения поступления песка посредством агломерации. Нанесение на песок или другие поверхности оксидов металла покрытия из обрабатывающих композиций согласно настоящему изобретению приводит к снижению абсолютного значения поверхностных дзета-потенциалов до значений, равных или приближающихся к нулю (в целом, до значений 0±100 мВ), и к увеличению способности частиц к агрегации и/или агломерации друг с другом или адгезии частиц к поверхностям. Насколько известно авторам изобретения, не данный момент не описана система или композиция, содержащая аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации, в которых относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, оптимизировано в зависимости от конкретных требований, связанных с пластом, зоной, частицами и/или структурой, подлежащими обработке, и при этом указанная композиция образует частичные, по существу сплошные и/или сплошные покрытия на указанных частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя их характеристики самоагрегации и/или способность к агрегации.
[73] Молекулярная масса и степень сополимеризации с гидрофобными или гидрофильными фрагментами могут оптимизировать свойства материала, чтобы он имел надлежащую растворимость в нефти и воде, а также для изменения дзета-потенциала субстрата. Например, материал с гидрофильными и гидрофобными компонентами может иметь ограниченную растворимость в нефти и масле и, следовательно, остается на субстрате, эффективно контролируя пескопроявление в течение более продолжительного периода времени. Молекулярная масса амина может быть оптимизирована для конкретного применения. Например, олигомерный материал может быть использован в плотных пластах для ограничения повреждения пласта, а олигомерный материал может быть использован в менее плотных пластах или для расклинивающей набивки или гравийной набивки.
[74] Кроме того, мономерный или олигомерный фосфатный сложный эфир в более широком смысле может включать любой полимер, содержащий фосфатные группы, включая органические и неорганические полифосфаты, в том числе циклические и линейные фосфаты. Важно, что композиции на основе амина, в целом, более эффективны на материалах из оксидов металлов, таких как песок (диоксид кремния), с отрицательным или частично отрицательным зарядом, по сравнению с карбонатом кальция (известняк) или другими положительно или частично положительно заряженными материалами. Однако можно использовать полимерные фосфаты без аминного компонента для более эффективного связывания и агломерации положительно заряженного материала.
Эпоксидные соединения 3 и α
[75] Подходящие эпоксидные соединения для взаимодействия с аминами с образованием эпокси-модифицированных аминов, эпокси-модифицированных аминных олигомеров и/или эпокси-модифицированных аминных полимеров включают, без ограничения, любое соединение, которое может взаимодействовать с первичными, вторичными, гетероциклическими аминами и/или третичными аминами. Иллюстративные примеры включают эпоксидные соединения общих формул:
z
где R представляет собой углеводородную группу, содержащую от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены на атомы кислорода, и где Rzz представляет собой линкерную группу, выбранную из группы, состоящей из линейных, разветвленных и/или циклических углеводородных линкерных групп, ароматических линкерных групп, алкарильных линкерных групп, арилалкильных линкерных групп, содержащих от 1 до 40 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены на атомы кислорода, или их смеси и комбинации. Иллюстративные примеры эпоксидных соединений, содержащих две эпоксидные группы, включают, без ограничения, эпоксидные соединения следующих формул:
где j представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до примерно 20 атомов углерода, где один или более атомов углерода представляют собой атомы кислорода, и i представляет собой целое число, имеющее значение от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены на атомы кислорода, или их смеси и комбинации. Иллюстративные примеры конкретных эпоксидных соединений, содержащих две эпоксидные группы, включают, без ограничения, эпоксидные соединения следующих формул:
или их смеси и комбинации, где I представляет собой целое число, имеющее значение от 1 до примерно 100. Иллюстративные примеры конкретных эпоксидных соединений, содержащих множество эпоксидных групп, включают, без ограничения, эпоксидные соединения следующих формул:
или их смеси и комбинации, где k представляет собой целое число, имеющее значение от примерно 10 до примерно 10000, и при этом полимерное эпоксидное соединение может содержать не содержащие эпоксида повторяющиеся звенья.
Фосфатсодержащие соединения
4
5
6
4
5
6
7
8
8
x
y
2
3
2
2
2
[76] Подходящие фосфатные соединения, способные взаимодействовать с аминами с образованием деформируемого покрытия на твердых материалах, включают, без ограничения, любое фосфатное соединение, или любой фосфатный сложный эфир, или метиленфосфоновую кислоту, которая может взаимодействовать с подходящим амином с образованием продукта реакции, способного образовывать деформируемое покрытие на поверхности дисперсных материалов. Иллюстративные примеры таких фосфатных сложных эфиров включают, без ограничения, фосфорную кислоту, полифосфорную кислоту и фосфатные сложные эфиры общей формулы P(O)(OR)(OR)(OR), или их смеси или комбинации, где R, R и R независимо представляют собой атом водорода или углеводородную группу, содержащую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и при этом один или более атомов углерода могут быть заменены на один или более гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смесей или комбинаций, и при этом один или более атомов водорода могут быть замещены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей или комбинаций. Иллюстративные примеры сложных фосфатных эфиров включают, без ограничения, сложный фосфатный эфир алканолов, имеющий общую формулу P(O)(OH)(OR), где х+у=3 и независимо представляют собой атом водорода или углеводородную группу, содержащую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смесей или комбинаций, и при этом один или более атомов водорода могут быть замещены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций, такой как этоксифосфат, пропоксифосфат, фосфатные сложные эфиры полиоксиэтилированного деканола, 2-тридекоксиэтилфосфат, фосфорная кислота, децилоктиловый эфир или высшие алкоксифосфаты или их смеси, или комбинации. Другие иллюстративные примеры фосфатных сложных эфиров включают, без ограничения, фосфатные сложные эфиры алканоламинов, имеющие общую формулу N[ROP(O)(OH)], где R независимо представляют собой линкерные группы, иногда упоминаемые как двухвалентные углеводородные группы (что означает, что такие группы связаны с двумя различными группами, например, метилен -CH-, этилен -СНСН- и т.д.), содержащие от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и при этом один или более атомов углерода могут быт заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смесей или комбинаций, и при этом один или более атомов водорода могут быть замещены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода, или их смесей и комбинаций, включая трифосфатный сложный эфир триэтаноламина, или их смеси или комбинации. Другие иллюстративные примеры фосфатных сложных эфиров включают, без ограничения, сложные фосфатные эфиры гидроксилированных ароматических соединений, такие как фосфатные эфиры алкилированных фенолов, такие как нонилфенилфосфатный эфир или фенольные фосфатные эфиры. Другие иллюстративные примеры фосфатных сложных эфиров включают, без ограничения, фосфатные сложные эфиры диолов и полиолов, такие как фосфатные эфиры этиленгликоля, пропиленгликоля или высших гликолевых структур. Другие иллюстративные фосфатные эфиры включают любой фосфатный эфир, который может взаимодействовать с амином и образовывать покрытие на подложке, образуя деформируемое покрытие, усиливающее способность подложки к агрегации. Примеры метиленфосфоновых кислот включают метиленфосфоновые кислоты, такие как аминоэтилэтаноламин-трис(метиленфосфоновая кислота), диэтилентриамин-тетра(метиленфосфоновая кислота), диэтилентриамин-пента(метиленфосфоновая кислота), бис(гексаметилентриамино)-пента(метиленфосфоновая кислота) и т.п.
[77] Кроме того, мономерный или олигомерный фосфатный сложный эфир в более широком смысле может включать любой полимер, содержащий фосфатные группы, включая органические и неорганические полифосфаты, в том числе циклические и линейные фосфаты. Важно, что композиции на основе амина, в целом, более эффективны на материалах из оксидов металлов, таких как песок (диоксид кремния), с отрицательным или частично отрицательным зарядом, по сравнению с карбонатом кальция (известняк) или другими положительно или частично положительно заряженными материалами. В некоторых вариантах реализации полимерные фосфаты без аминного компонента могут быть использованы для эффективного связывания и агломерации положительно заряженных материалов. Может также присутствовать небольшое количество амина (например, для снижения растворимости в воде), но количество фосфатных групп должно быть в избытке, чтобы молекулы имели суммарный отрицательный заряд для связывания положительно заряженных поверхностей. Кроме того, авторы изобретения полагают, что могут быть использованы N-оксидные группы для агломерации любого типа поверхности, поскольку они являются полярными, а не истинно заряженными по своей природе, и могут притягиваться к положительно или отрицательно заряженным поверхностям.
Метиленфософоновые кислоты
[78] Иллюстративные примеры таких метиленфосфоновых кислот включают, без ограничения, любые метиленфосфоновые кислоты общей формулы:
9
10
или их смеси или комбинации, их олигомерные и/или полимерные производные, где группы R и R независимо представляют собой атом водорода или углеводородную группу, содержащую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и при этом один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смесей или комбинаций, и при этом один или более атомов водорода могут быть замещены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода, или их смесей и комбинаций. Подходящие метиленфосфоновые кислоты, способные взаимодействовать с аминами с образованием деформируемого покрытия на твердых материалах, включают, без ограничения, аминоэтилэтаноламин-трис(метиленфосфоновую кислоту); диэтилентриамин-пента(метиленфосфоновую кислоту); бис(гексаметилентриамино)-пента(метиленфосфоновую кислоту) и т.п.
Амины
1
2
1
2
3
1
2
3
[79] Подходящие амины включают, без ограничения, любой амин, способный взаимодействовать с подходящими кислотными гидроксилсодержащими соединениями или кислотами Льюиса, такими как фосфатные сложные эфиры, с образованием композиции, которая образует деформируемое покрытие на поверхности, содержащей оксид металла. Иллюстративные примеры таких аминов включают, без ограничения, любой амин общей формулы RRNH, RRRN, или их смеси, или комбинации, где R, R и R независимо представляют собой атом водорода или углеводородную группу, содержащую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и при этом один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смесей или комбинаций, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода, или их смесей, или комбинаций. Иллюстративные примеры аминов, подходящих для применения согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения, анилин и алкиланилины или смеси алкиланилинов, пиридины и алкилпиридины или смеси алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смеси алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смеси алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смеси алкилпирролидинов, индол и алкилиндолы или смеси алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смеси алкилимидазола, хинолин и алкилхинолин или смеси алкилхинолина, изохинолин и алкилизохинолин или смеси алкилизохинолина, пиразин и алкилпиразин или смеси алкилпиразина, хиноксалин и алкилхиноксалин или смеси алкилхиноксалина, акридин и алкилакридин или смеси алкилакридина, пиримидин и алкилпиримидин или смеси алкилпиримидина, хиназолин и алкилхиназолин или смеси алкилхиназолина, или их смеси или комбинации.
[80] Подходящие амины, способные образовывать деформируемое покрытие на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, включают, без ограничения, гетероциклические ароматические амины, замещенные гетероциклические ароматические амины, или их смеси, или комбинации, где заместители замещенных гетероциклических ароматических аминов представляют собой углеводородные группы, содержащие от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и при этом один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смеси, или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций. В некоторых вариантах реализации амины, подходящие для применения согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения, анилин и алкиланилины или смеси алкиланилинов, пиридины и алкилпиридины или смеси алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смеси алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смеси алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смеси алкилпирролидинов, индол и алкилиндолы или смеси алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смеси алкилимидазолов, хинолин и алкилхинолин или смеси алкилхинолинов, изохинолин и алкилизохинолин или смеси алкилизохинолинов, пиразин и алкилпиразин или смеси алкилпиразинов, хиноксалин и алкилхиноксалин или смеси алкилхиноксалинов, акридин и алкилакридин или смеси алкилакридинов, пиримидин и алкилпиримидин или смеси алкилпиримидинов, хиназолин и алкилхиназолин или смеси алкилхиназолинов, или их смеси или комбинации.
Кислотные гидроксильные соединения
[81] Подходящие кислотные гидроксильные соединения, способные взаимодействовать с аминами с образованием деформируемого покрытия на твердых материалах, включают, без ограничения, неорганические кислоты, органические кислоты или их смеси и комбинации. Иллюстративные примеры неорганических кислот включают фосфорную кислоту, серную кислоту, соляную кислоту, бромистоводородную кислоту, азотную кислоту, борную кислоту или их смеси и комбинации. Иллюстративные органические кислоты включают, без ограничения, монокарбоновые кислоты, дикарбоновые кислоты, полимерные карбоновые кислоты и их смеси и комбинации, где указанные карбоновые кислоты содержат от примерно 1 до примерно 40 атомов углерода. Иллюстративные примеры монокарбоновых кислот включают муравьиную кислоту, уксусную кислоту, молочную кислоту, лимонную кислоту, янтарную кислоту, малеиновую кислоту, адипиновую кислоту, трикарбаллиловую кислоту, дикислоту Westvaco 1550 или их смеси и комбинации. Иллюстративные кислоты Льюиса представляют собой хлорид цинка, хлорид титана (IV), хлорид олова (IV), бромид алюминия, хлорид алюминия, трихлорид бора и трифторид бора. В некоторых вариантах реализации олигомерные амины и/или полимерные амины могут быть приведены во взаимодействие с комбинацией фосфатных соединений и нефосфатных соединений, поскольку продукты реакции могут включать продукты реакции фосфатного соединения с олигомерными аминами и/или полимерными аминами, а также продукты реакции нефосфатного соединения с олигомерными аминами и/или полимерными аминами.
Кислотные соединения Льюиса
4
-
[82] Подходящие кислотные соединения Льюиса, способные взаимодействовать с аминами с образованием деформируемого покрытия на твердых материалах, включают, без ограничения, соединения металлов, способные взаимодействовать с аминами, полиаминами, полимерными аминами, или их смесями и комбинациями, с образованием деформируемого покрытия на твердых материалах. Соединения металлов выбраны из группы, состоящей из соединений металлов 2-17 групп. Соединения металлов 2 группы включают соединения Be, Mg, Са, Sr и Ва. Соединения металлов 3 группы включают соединения Sc, Y, La и Ас. Соединения металлов 4 группы включают соединения Ti, Zr, Hf, Се и Th. Соединения металлов 5 группы включают соединения V, Nb, Та и Pr. Соединения металлов 6 группы включают соединения Cr, Mo, W, Nd и U. Соединения металлов 7 группы включают соединения Mn, Тс, Re и Pm. Соединения металлов 8 группы включают соединения Fe, Ru, Os и Sm. Соединения металлов 9 группы включают соединения Со, Rh, Ir и Eu. Соединения металлов 10 группы включают соединения VNi, Pd, Pt и Gd. Соединения металлов 11 группы включают соединения Cu, Ag, Au и Tb. Соединения металлов 12 группы включают соединения Zn, Cd, Hg и Dy. Соединения металлов 13 группы включают соединения Al, Ga, In, Tl и Но. Соединения металлов 14 группы включают соединения Si, Ge, Sn, Pb и Er. Соединения металлов 15 группы включают соединения As, Sb, Bi и Tm. Соединения металлов 16 группы включают соединения Yb. Соединения металлов 17 группы включают соединения Lu. Альтернативно, соединения металлов включают соединения щелочноземельных металлов, соединения легких металлов, соединения переходных металлов, соединения лантаноидных металлов, соединения актиноидных металлов и их смеси или комбинации. Соединения металлов могут быть в форме галогенидов, оксигалогенидов, тетрагалогенборанов (например, BF), карбонатов, оксидов, сульфатов, гидросульфатов, сульфитов, гидросульфитов, гексагалогенфосфатов, фосфатов, гидрофосфатов, фосфитов, гидрофосфитов, нитратов, нитритов, карбоксилатов (например, формиатов, ацетатов, пропионатов, бутаноатов, цитратов, оксалатов или высших карбоксилатов), гидроксидов, соединений с любым другим противоионом и их смесей или комбинаций.
Сшивающие агенты
[83] Подходящие органические сшивающие агенты включают, без ограничения, полиглицидиловые простые эфиры, такие как, например, диглицидиловые эфиры и триглицидиловые эфиры или высшие полиглицидиловые эфиры; углеводород-дигалогениды; бисфенол А; полиизоцианаты, такие как, например, диизоцианаты и триизоцианаты или другие высшие полиизоцианаты; диацилазиды; хлорангидрид циануровой кислоты; дикислоты; поликислоты; имидилированные ди- и поликарбоновые кислоты; ангидриды; карбонаты; полиэпоксиды, такие как, например, диэпоксиды или другие высшие полиэпоксиды; полиальдегиды, такие как, например, диальдегиды или другие высшие полиальдегиды; полиизотиоизоцианаты, такие как, например, диизотиоцианаты или другие высшие полиизотиоизоцианаты; поливинилсульфоны, такие как, например, дивинилсульфоны или другие высшие поливинилсульфоны; силаны; и другие подобные органические сшивающие агенты, или их смеси, или комбинации.
Подходящие силановые сшивающие соединения, особенно алкоксисилановые соединения, могут быть использованы для сшивания соединений, содержащих гидроксильные группы, особенно гидроксильные группы, образованные в продуктах реакции аминов с аминореактивными соединениями, такими как органические кислоты, ангидриды, фосфатные сложные эфиры или метиленфосфоновая кислота, с образованием силанольных групп, способных взаимодействовать с силанольными группами на твердых материалах. Таким образом, указанные силановые соединения не только сшивают агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению, но и могут способствовать прикреплению агрегирующих композиций согласно настоящему изобретению к твердым материалам. Иллюстративные примеры силановых сшивающих соединений включают, без ограничения, триацетоксиэтилсилан, 1,2-бис(триэтоксисилил)этан, 3-метакрилоксипропил-триметоксисилан, метакрил оксиметил-триметоксисилан, 3-изоцианатопропил-триметоксисилан, глицидоксипропил-триэтоксисилан, выпускаемые компанией Wacker Chemie AG в Мюнхене, Германия; п-стирилтриметоксисилан, винилтриметоксисилан, бис(триэтоксисилилпропил)тетрасульфид, KBE-9007, KBM-9659 и Х-12-967С, выпускаемые компанией Shin-Etsu в Токио, Япония, другие силаны или их смеси и комбинации. Сшивающие агенты могут быть использованы для повышения агломерирующей силы композиции или для закрепления/усиления прочности на сжатие.
Смолы
[84] Композиции, описанные в настоящем документе, также могут содержать смолы. Смолы, подходящие для применения в композициях и способах, описанных в настоящем документе, могут включать все смолы, известные в данной области техники, которые могут образовывать затвердевшую, отвержденную массу. В подземных операциях закрепления широко используют многие подходящие смолы, и некоторые подходящие смолы включают двухкомпонентные эпоксидные смолы, новолачные смолы, полиэпоксидные смолы, фенолоальдегидные смолы, мочевиноальдегидные смолы, уретановые смолы, фенольные смолы, фурановые смолы, смолы на основе фурана/фурфурилового спирта, фенольные/латексные смолы, фенолоформальдегидные смолы, сложные полиэфирные смолы и их гибриды и сополимеры, цианатные сложные эфиры, полиуретановые смолы и их гибриды и сополимеры, акрилатные смолы и их смеси.
[85] Некоторые подходящие смолы, такие как эпоксидные смолы, могут быть отверждены с помощью внутреннего катализатора или активатора, так что при закачивании в скважину они могут отверждаться только по истечении времени и под действием температуры. Для других подходящих смол, таких как фурановые смолы, обычно необходим катализатор с замедленным действием или внешний катализатор для облегчения активации полимеризации смол, если температура отверждения является низкой (т.е. менее 250°F (121°С)), но они отверждаются по истечении времени и под действием температуры, если температура пласта составляет более примерно 250°F (121°С), предпочтительно более примерно 300°F (149°С). Эпоксидная смола может быть предпочтительна при использовании способов согласно настоящему изобретению в пластах, имеющих температуру от примерно 65°F до примерно 350°F (18°С - 177°С), а фурановая смола может быть предпочтительна при использовании способов согласно настоящему изобретению в пластах, имеющих температуру более примерно 300°F (149°С).
[86] Специалисты в данной области техники при прочтении настоящего описания могут выбрать подходящую смолу для применения в вариантах реализации композиций и способов, описанных в настоящем документе, и определить необходимость использования катализатора для инициации отверждения. Как и в случае сшивающих агентов, могут быть использованы смолы и/или смеси смол/катализаторов для повышения агломерирующей силы композиции или для закрепления/усиления прочности на сжатие.
Гидрофобные агенты
[87] Гидрофобные агенты могут быть приведены во взаимодействие с амином или полиамином с образованием деформируемого покрытия на твердых материалах. Подходящие гидрофобные агенты представляют собой органические галогениды, такие как 1-бромгексадекан, 1-хлоргексадекан, 1-бромтетрадекан, 1-брододекан, 1-бромоктан и т.п.
Соединения, повышающие клейкость
[88] Подходящие соединения и способы повышения клейкости описаны в US 5853048; 7258170 В2 и US 2005/0277554 А1. Композиции, повышающие клейкость, или связующие агенты включают полиакрилатные сложноэфирные полимеры, полиамиды, фенольные и эпоксидные соединения. Соединения, повышающие клейкость, могут быть получены в результате взаимодействия поликислоты с поливалентным ионом, таким как кальций, алюминий, железо или т.п. Аналогичным образом можно осуществить взаимодействие полиорганофосфатов, полифосфонатов, полисульфатов, поликарбоксилатов или полисиликатов с поливалентным ионом с получением соединения, повышающего клейкость. В некоторых вариантах реализации агент, повышающий клейкость, представляет собой продукт реакции конденсации поликислот и полиаминов. Примерами поликислот являются С36 двухосновные кислоты, тримерные кислоты, синтетические кислоты, полученные из жирных кислот, малеинового ангидрида и акриловых кислот.Полиамины могут включать этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, тетраэтиленпентамин, N-(2-аминоэтил)пиперазин и т.п.
Глимы
[89] Подходящие глимы включают, без ограничения, диметиловый эфир диэтиленгликоля, диметиловый эфир этиленпропиленгликоля, диметиловый эфир дипропиленгликоля, диэтиловый эфир диэтиленгликоля, диэтиловый эфир этиленпропиленгликоля, диэтиловый эфир дипропиленгликоля, гликолевый эфир ЕВ (2-бутоксиэтанол), метиловый эфир дипропиленгликоля, или их смеси или комбинации. В некоторых вариантах реализации глим представляет собой диметиловый эфир дипропиленгликоля, выпускаемый под названием Proglyme компанией Novolyte Technologies of Independence, штат Огайо. Метиловый эфир дипропиленгликоля выпускает компания Dow Chemical под названием Dowanol DPM. Сложные эфиры
d
e
ff
gg
[90] Подходящие сложные эфиры включают, без ограничения, сложные эфиры монокарбоновых кислот формулы, сложные эфиры дикарбоновых кислот формулы  сложные эфиры поликарбоновых кислот формулы  и их смеси или комбинации. В указанных формулах R и R независимо представляют собой углеводородные группы (линейные, разветвленные, насыщенные, ненасыщенные, арильные, алкарильные, арилалкильные, или их смеси и комбинации), содержащие от 1 до 20 атомов углерода, причем один или более атомов углерода могут быть заменены атомами кислорода, и R независимо представляют собой линкерные углеводородные группы, содержащие две или более линкерных связей и имеющие от 3 до 20 атомов углерода, причем один или более атомов углерода могут быть заменены атомами кислорода, и R представляет собой группу, имеющую n точек присоединения, где n представляет собой целое число, имеющее значение от примерно 3 до 1000. Иллюстративные примеры сложного эфира включают диметил-R-2-метилглутарат, выпускаемый под названием Rhodiasolv Iris компанией Rhodia.
Алкилпиридины
[91] Подходящие алкилпиридины включают, без ограничения, 2-моно(углеводород)пиридин, 3-моно(углеводород)пиридин, 4-моно(углеводород)пиридин, 2,3-ди(углеводород)пиридин, 2,4-ди(углеводород)пиридин, 2,5-ди(углеводород)пиридин, 2,6-ди(углеводород)пиридин, 3,4-ди(углеводород)пиридин, 3,5-ди(углеводород)пиридин, три(углеводород)пиридины, тетра(углеводород)пиридины, пента(углеводород)пиридины и их смеси или комбинации, где углеводородные группы могут быть линейными, разветвленными, насыщенными, ненасыщенными, арильными, алкарильными, арилалкильными или их смесями и комбинациями, содержащими от 1 до 20 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены атомами кислорода. Алкилпиридины являются подходящими растворителями для поливинилпиридинов. Иллюстративные примеры алкилпиридинов включают РАР-220 производства компании Vertellus Specialties Inc.
Носители
[92] Подходящие носители для применения в настоящем изобретении включают, без ограничения, низкомолекулярные спирты, содержащие от 1 до 5 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут представлять собой кислород, или их смеси или комбинации. Иллюстративные примеры включают метанол, этанол, пропанол, изопропиловый спирт, бутанол, изобутанол, пентанол, изопентанол, неопентанол, этиленгликоль или их смеси или комбинации.
Этоксилированные спирты
6
18
6
14
6
12
13
14

[93] Подходящие этоксилированные спирты включают, без ограничения, любой этоксилированный спирт, имеющий значение гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) от примерно 6 до 10, или их смеси или комбинации. В других вариантах реализации используют этоксилированные спирты, имеющие значение ГЛБ от примерно 7 до 9, или их смеси или комбинации. В других вариантах реализации используют этоксилированные спирты, имеющие значение ГЛБ от примерно 7,5 до 8,5, или их смеси или комбинации. В других вариантах реализации используют этоксилированные спирты, имеющие значение ГЛБ примерно 8, или их смеси или комбинации. Иллюстративные этоксилированные спирты включают, без ограничения, линейные или разветвленные С-C спирты со степенью этоксилирования от 2 до 6 (от 2 до 6 этиленоксидных звеньев) на молекулу спирта, или их смеси или комбинации. В некоторых вариантах реализации этоксилированные спирты включают линейные или разветвленные С-С спирты со степенью этоксилирования от 2 до 5 (от 2 до 5 этиленоксидных звеньев) на молекулу спирта, или их смеси или комбинации. В некоторых вариантах реализации этоксилированные спирты включают линейные или разветвленные С спирты со степенью этоксилирования от 2 до 5 (от 2 до 5 этиленоксидных звеньев) на молекулу спирта, или их смеси или комбинации. В некоторых вариантах реализации этоксилированные спирты включают линейные или разветвленные С спирты со степенью этоксилирования от 2 до 5 (от 2 до 5 этиленоксидных звеньев) на молекулу спирта, или их смеси или комбинации. В некоторых вариантах реализации этоксилированные спирты включают линейные или разветвленные С спирты со степенью этоксилирования от 2 до 5 (от 2 до 5 этиленоксидных звеньев) на молекулу спирта. В некоторых вариантах реализации этоксилированные спирты включают линейные или разветвленные С спирты со степенью этоксилирования от 2 до 5 (от 2 до 5 этиленоксидных звеньев) на молекулу спирта, или их смеси или комбинации. В некоторых вариантах реализации этоксилированный спирт представляет собой этоксилированный гексиловый спирт, такой как Novel 6-3 Ethoxylate. Novel 6-3 Ethoxylate выпускает компания SASOL North Americas, Inc. В других вариантах реализации этоксилированный спирт представляет собой этоксилированный изотридециловый спирт, такой как ALFONIC TDA-3 производства компании Sasol North Americas, Inc.
Твердые материалы
[94] Подходящие твердые материалы, подходящие для нанесения покрытий из композиций согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения, оксиды металлов и/или керамические материалы, природные или синтетические материалы, металлы, пластики и/или другие полимерные твердые вещества, твердые материалы, полученные из растений, или любые другие твердые материалы, которые находят или могут находить применение в подземных операциях, или их смеси или комбинации. Оксиды металлов включают любые твердые оксиды металлического элемента периодической системы элементов. Иллюстративные примеры оксидов металлов и керамических материалов включают оксиды актиния, оксиды алюминия, оксиды сурьмы, оксиды бора, оксиды бария, оксиды висмута, оксиды кальция, оксиды церия, оксиды кобальта, оксиды хрома, оксиды цезия, оксиды меди, оксиды диспрозия, оксиды эрбия, оксиды европия, оксиды галлия, оксиды германия, оксиды иридия, оксиды железа, оксиды лантана, оксиды лития, оксиды магния, оксиды марганца, оксиды молибдена, оксиды ниобия, оксиды неодима, оксиды никеля, оксиды осмия, оксиды палладия, оксиды калия, оксиды прометия, оксиды празеодима, оксиды платины, оксиды рубидия, оксиды рения, оксиды родия, оксиды рутения, оксиды скандия, оксиды селена, оксиды кремния, оксиды самария, оксиды серебра, оксиды натрия, оксиды стронция, оксиды тантала, оксиды тербия, оксиды теллура, оксиды тория, оксиды олова, оксиды титана, оксиды таллия, оксиды тулия, оксиды ванадия, оксиды вольфрама, оксиды иттрия, оксиды иттербия, оксиды цинка, оксиды циркония, керамические структуры, полученные из одного или более из указанных оксидов, а также смешанные оксиды металлов, содержащие два или более из вышеперечисленных оксидов металлов. Иллюстративные примеры растительных материалов включают, без ограничения, оболочку семенных растений, такую как скорлупа грецких орехов, скорлупу ореха-пекана, скорлупу арахиса, скорлупу других твердых скорлуп семенных растений, измельченную древесину или другие волокнистые целлюлозные материалы, или их смеси, или комбинации.
ДИАПАЗОНЫ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА И СВОЙСТВА
[95] Варианты реализации агрегирующих композиций согласно настоящему изобретению содержат:
от примерно 5 масс. % до примерно 95 масс. % олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению.
[96] В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению содержат:
от примерно 10 масс. % до примерно 90 масс. % олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению.
[97] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению содержат:
от примерно 20 масс. % до примерно 80 масс. % олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению.
[98] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению содержат:
от примерно 30 масс. % до примерно 70 масс. % олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению.
[99] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению содержат:
от примерно 40 масс. % до примерно 60 масс. % олигоаминов и/или полиаминов согласно настоящему изобретению.
[100] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению дополнительно содержат:
от примерно 5 масс. % до примерно 50 масс. % носителя,
где массовый процент увеличивать общее значение до более 100 массовых процентов.
[101] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению дополнительно содержат:
от примерно 10 масс. % до примерно 40 масс. % носителя,
где массовый процент увеличивать общее значение до более 100 массовых процентов.
[102] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению дополнительно содержат:
от примерно 10 масс. % до примерно 30 масс. % носителя,
где массовый процент увеличивать общее значение до более 100 массовых процентов.
[103] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению дополнительно содержат:
от примерно 10 масс. % до примерно 25 масс. % носителя,
где массовый процент увеличивать общее значение до более 100 массовых процентов.
[104] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению дополнительно содержат:
от примерно 1 масс. % до примерно 30 масс. % глима,
где массовый процент увеличивать общее значение до более 100 массовых процентов.
[105] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению дополнительно содержат:
от примерно 1 масс. % до примерно 25 масс. % глима,
где массовый процент увеличивать общее значение до более 100 массовых процентов.
[106] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению дополнительно содержат:
от примерно 1 масс. % до примерно 20 масс. % глима,
где массовый процент увеличивать общее значение до более 100 массовых процентов.
[107] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению дополнительно содержат:
от около 1 масс. % до около 20 масс. % этоксилированного спирта, имеющего значение ГЛБ от примерно 6 до примерно 10,
где массовый процент увеличивать общее значение до более 100 массовых процентов.
[108] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению дополнительно содержат:
от около 1 масс. % до около 10 масс. % этоксилированного спирта, имеющего значение ГЛБ от примерно 6 до примерно 10,
где массовый процент увеличивать общее значение до более 100 массовых процентов.
[109] В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению дополнительно содержат:
от около 1 масс. % до около 8 масс. % этоксилированного спирта, имеющего значение ГЛБ от примерно 6 до примерно 10,
где массовый процент увеличивать общее значение до более 100 массовых процентов.
[110] Варианты реализации агрегирующих композиций согласно настоящему изобретению также могут быть оптимизированы для обеспечения определенного агломерирующего действия на дисперсный материал. Оптимизация может быть осуществлена посредством изменения количества повторяющихся звеньев, содержащих аминные группы, в олигомерах и/или полимерах, количества повторяющихся звеньев, не содержащих амина, количества повторяющихся звеньев, содержащих аммониевую группу, и/или количества повторяющихся звеньев, содержащих аминоксидную группу. Для относительно гидрофобных материалов, подлежащих обработке, обрабатывающие композиции должны содержать олигомеры и/или полимеры, содержащие аминосодержащие повторяющиеся звенья, звенья групп, не содержащих амины, или их смеси и комбинации. Для относительно гидрофильных материалов, подлежащих обработке, обрабатывающие композиции должны содержать олигомеры и/или полимеры, содержащие аммонийсодержащие повторяющиеся звенья, повторяющиеся звенья, содержащие аминоксиды, или их смеси и комбинации. Изменяя относительное процентное содержание аминосодержащих повторяющихся звеньев, звеньев групп, не содержащих амины, аммонийсодержащих повторяющихся звеньев и повторяющихся звеньев, содержащих аминоксиды, композиции могут быть оптимизированы для точного соответствия требованиям, связанных с пластом или зоной. В некоторых вариантах реализации определяют свойства пласта, зоны и/или частиц, затем оптимизируют композицию, чтобы обрабатывающая композиция образовывала необходимое частичное и/или сплошное покрытие на частицах и/или поверхностях пласта, зоны и/или структуры.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Полимеры и олигомеры, содержащие N-оксидные группы и четвертичные группы
[111] В следующих примерах представлены агрегирующие композиции, содержащие (а) полимеры, содержащие N-оксидные мономерные звенья, (b) полимеры, содержащие продукты реакции N-оксидных мономерных звеньев и кислот Льюиса, (с) поперечно-сшитые полимеры, содержащие N-оксидные мономерные звенья, и (d) их смеси или комбинации.
Пример 1 - Р1 (195-2)
[112] 92,03 г 25 масс. % раствора поли-4-винилпиридина, частично окисленного на 15%, 46,11 г гликолевого эфира ЕВ и 46,19 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Степень окисления частично окисленного на 15% поли-4-винилпиридина измеряли с помощью ЯМР. Концентрацию частично окисленного на 15% поли-4-винилпиридина измеряли с помощью термогравиметрического анализа (ТГА). Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 18,65 г фосфатированого DA-6 производства компании Manufacturing Chemicals LLC и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение 90 минут. Готовый продукт, обозначенный Р1, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[113] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,00 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 18,71 г Р1, а затем постепенно добавляли его в воронку из перемешиваемого песка в 2 масс. % растворе KCl, который перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. При добавлении Р1 к песку в растворе KCl воронка исчезала. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость с песка. К песку, агломерированному с помощью Р1, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. На последней стадии промывания содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью Р1, медленно опускался и представлял собой единое целое. Песок, агломерированный с помощью Р1, был бежевым и рыхлым. Песок, агломерированный с помощью P1, образовывал пригодный для формования или повторного формования агломерат, которые легко менял форму в зависимости от скорости перемешивания или крутящего момента, действующего на песок, агломерированный с помощью Р1.
Пример 2 - Р2 (198-1)
[114] 165,61 г 25 масс. % раствора поли-4-винилпиридина, частично окисленного на 15%, 9,28 г гликолевого эфира ЕВ и 9,26 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 16,00 г Alpha 2240 производства компании Weatherford и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение 90 минут. Готовый продукт представлял собой прозрачную жидкость темно-янтарного цвета. Смесь обозначали Р2.
[115] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,01 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,41 г Р2. Р2 постепенно добавляли в воронку из песка в 2 масс. % растворе KCl, который перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. При добавлении Р2 к песку в водном растворе KCl воронка исчезала. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью Р2, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. На последней стадии промывания содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью Р2, медленно опускался и представлял собой единое целое. Песок, агломерированный с помощью Р2, представлял собой бежевый рыхлый песок и образовывал пригодный для формования или деформации агломерат, которые легко менял форму в зависимости от скорости перемешивания или крутящего момента, действующего на песок, агломерированный с помощью Р2.
Пример 3 (199-1)
[116] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,02 г песка 20/40. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,44 г Р2 и постепенно добавляли его в воронку из песка в 2 масс. % растворе KCl, который перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. При добавлении Р2 к песку в водном растворе KCl воронка исчезала. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость.
[117] К песку, агломерированному с помощью Р2, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. На последней стадии промывания содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью Р2, медленно опускался и представлял собой единое целое. Песок, агломерированный с помощью Р2, представлял собой бежевый рыхлый песок и образовывал пригодный для формования или деформации агломерат, которые легко менял форму в зависимости от скорости перемешивания или крутящего момента, действующего на песок, агломерированный с помощью Р2.
Пример 4 - Р3 (198-3)
[118] 165,64 г 25 масс. % раствора поли-4-винилпиридина, частично окисленного на 29%, 9,37 г гликолевого эфира ЕВ и 10,11 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Степень окисления частично окисленного на 29% поли-4-винилпиридина измеряли с помощью ЯМР. Концентрацию раствора частично окисленного на 29% поли-4-винилпиридина измеряли с помощью термогравиметрического анализа (ТГА). Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 16,03 г Alpha 2240 производства компании Weatherford и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный Р3, представлял собой прозрачную жидкость темно-янтарного цвета.
Пример 5 - Р4
[119] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время 14 мл 25 масс. % раствора частично окисленного на 15% поли-4-винилпиридина (Р4) постепенно добавляли в воронку из перемешиваемого песка в 2 масс. % растворе KCl, который перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. При добавлении указанного раствора к песку в растворе KCl воронка исчезала. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость с песка. К песку, агломерированному с помощью Р4, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. На последней стадии промывания содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью Р4, медленно опускался и представлял собой единое целое, в отличие от необработанного песка, которые оседал в виде отдельных песчинок.
Пример 6 - Р5
[120] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время 14 мл 25 масс. % раствора частично окисленного на 29% поли-4-винилпиридина (Р5) постепенно добавляли в воронку из перемешиваемого песка в 2 масс. % растворе KCl, который перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. При добавлении Р5 к песку в растворе KCl воронка исчезала. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость с песка. К песку, агломерированному с помощью Р5, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. На последней стадии промывания содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью Р5, медленно опускался и представлял собой единое целое, в отличие от необработанного песка, которые оседал в виде отдельных песчинок.
Эпокси-модифицированные амины
Пример 7 - АЕ1
[121] В лабораторном стакане смешивали 33 г аминоэтилпиперазина, 50 г диглицидилового эфира бисфенола А и 150 г метанола и перемешивали при 300 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo в течение ночи, и обозначали эпокси-модифицированный аминный продукт реакции АЕ1.
[122] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время 14 мл АЕ1 постепенно добавляли в воронку из перемешиваемого песка в 2 масс. % растворе KCl, который перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. При добавлении АЕ1 к песку в растворе KCl воронка исчезала. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость с песка.
[123] К песку, агломерированному с помощью АЕ1, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. На последней стадии промывания содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АЕ1, медленно опускался в виде одного или двух кусков, в отличие от необработанного песка, которые оседал в виде отдельных песчинок.
Пример 8 - АЕ2
[124] В колбу помещали 50 г РАР 220, 30 г диглицидилового эфира бисфенола А и 25 г RhodiaSolv IRIS, закрывали и помещали на водяную баню при 180°F (82°С) на ночь. Затем реакционную смесь переносили в лабораторный стакан, в который добавляли 80 г метанола и 80 г этиленгликоля, и перемешивали смесь при 300 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. К смеси медленно добавляли 4 г фосфатного сложного эфира и продолжали перемешивание в течение 1 часа, и обозначали продукт реакции АЕ2.
[125] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время 14 мл АЕ2 постепенно добавляли в воронку из перемешиваемого песка в 2 масс. % растворе KCl, который перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. При добавлении АЕ2 к песку в растворе KCl воронка исчезала. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость с песка.
[126] К песку, агломерированному с помощью АЕ2, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. На последней стадии промывания содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АЕ2, медленно опускался и представлял собой единое целое, в отличие от необработанного песка, которые оседал в виде отдельных песчинок.
Пример 9 - АЕ3
[127] В лабораторный стакан добавляли 25 г АЕ1 и 25 г этиленгликоля и перемешивали смесь при 300 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Затем медленно добавляли 4 г фосфатного сложного эфира и продолжали перемешивание в течение 1 часа, и обозначали продукт АЕ3.
[128] В лабораторном стакане объемом 250 мл взвешивали 50 г песка с размером частиц 20/40 меш. К песку добавляли 50 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время 3,5 мл АЕ3 постепенно добавляли в воронку из перемешиваемого песка в 2 масс. % растворе KCl, который перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. При добавлении АЕ3 к песку в растворе KCl воронка исчезала. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость с песка.
[129] К песку, агломерированному с помощью АЕ3, добавляли 50 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. На последней стадии промывания содержимое выливали во флакон объемом 8 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АЕ3, медленно опускался и представлял собой единое целое, в отличие от необработанного песка, которые оседал в виде отдельных песчинок.
Продукты реакции с кислотными гидроксилсодержащими соединениями и/или кислотами Льюиса
[130] В следующих примерах представлены агрегирующие композиции, содержащие (а) продукты реакции между аминами и кислотными гидроксилсодержащими соединениями и/или кислотами Льюиса, или их смеси и комбинации, (b) продукты реакции полиаминов и кислотных гидроксилсодержащих соединений и/или кислот Льюиса, или их смеси и комбинации, (с) продукты реакции полимерных аминов с кислотными гидроксилсодержащими соединениями и/или кислотами Льюиса, или их смеси и комбинации, (d) поперечно-сшитые продукты реакции, (е) продукты реакции аминов и эпоксисодержащих соединений, (f) продукты реакции между продуктами реакции амина и эпоксида с кислотными гидроксилсодержащими соединениями и/или кислотами Льюиса, или их смеси и комбинации, (е) их смеси или комбинации.
Пример 10 - АС1 (166-3)
[131] 92,00 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 46,00 г гликолевого эфира ЕВ и 46,00 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 16,22 г 50 масс. % водного раствора лимонной кислоты и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС1, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[132] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,02 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,43 г АС1. АС1 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Затем обработанную композицию песка перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС1, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС1, был бежевого цвета, и при переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС1, медленно опускался в виде единого целого.
Пример 11-АС2 (176-1)
[133] 92,12 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 22,77 г метанола и 46,00 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. В то же время 10 г борной кислоты растворяли в 101,7 г метанола с получением 9,0 масс. % раствора борной кислоты в метаноле. Затем в пластиковом шприце взвешивали 25,89 г 9,0 масс. % раствора борной кислоты и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС2, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[134] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,04 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,45 г АС2. АС2 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo.
[135] В конечном итоге воронка исчезала, песок загустевал и опускался на дно стакана в процессе перемешивания. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС2, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС2, был бежевого цвета, и при переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС2, медленно опускался в виде единого целого.
Пример 12 - АС3 (177-1)
[136] 92,03 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 58,03 г метанола и 34,02 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 18,87 г 40 масс. % водного раствора аминоэтилэтаноламин-трис(метиленфосфоновой кислоты) и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС3, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[137] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,04 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,56 г АС3. АС3 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo.
[138] В конечном итоге воронка исчезала, песок загустевал и падал на дно стакана в процессе перемешивания. Затем смесь перемешивали еще 60 секунд и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС3, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС3, был бежевым. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС3, медленно опускался и представлял собой единое целое.
Пример 13 - АС4 (180-1)
[139] 92,05 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 46,32 г метанола и 46,32 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 23,59 г 48% водного раствора диэтилентриамин-пента(метиленфосфоновой кислоты) и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС4, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[140] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,03 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,47 г АС4. АС4 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo.
[141] В конечном итоге воронка исчезала, песок загустевал и падал на дно стакана в процессе перемешивания. Затем композицию перемешивали еще 60 секунд и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС4, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 секунд и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС4, был бежевым. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС4, медленно опускался и представлял собой единое целое.
Пример 14 - АС5 (183-1)
2
[142] 40,04 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 70,11 г РАР-220,40,94 г метанола и 40,19 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 23,50 г 5 М водного раствора ZnCl и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт обозначали АС5.
2
2
[143] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,00 г песка 20/40. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,4 г АС5. Смесь постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора ZnCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС5, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора ZnCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза.
Сравнительный пример 1 - СЕ1 (51-1)
[144] 40,02 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 70,08 г РАР-220,42,84 г метанола и 40,44 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 16,04 г Alpha 2240 и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт обозначали СЕ1.
[145] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,0 г песка 20/40. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,4 г СЕ1. Смесь постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Затем композицию перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью СЕ1, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза.
Пример 15 - Испытание силы вдавливания
[146] Силу вдавливания в ньютонах промытого агломерированного песка 20/40 измеряли с помощью испытательного стенда с ручным маховиком Shimpo модели FGS-100Н, оснащенного расширительным программным обеспечением для Excel Toriemon USB. Скорость отбора образцов составляла 10 раз в секунду. Первоначальная сила составляла 0,25 Н. Для регулирования скорости вращения маховика на уровне 60 уд./мин. использовали программное обеспечение TempoPerfect Metroneme. Результаты испытания представлены в таблице 1.
[147] Сила вдавливания для примера 15 была более чем в два раза выше силы для сравнительного примера.
Пример 16 - АС6 (182-1)
[148] 92,03 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 46,03 г метанола и 46,03 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 14,76 г дикислоты 1550 производства компании Westvaco и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС6, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[149] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,06 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,44 г АС6. АС6 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. В конечном итоге воронка исчезала, песок загустевал и падал на дно стакана в процессе перемешивания. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС6, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС6, был бежевым. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС6, медленно опускался и представлял собой единое целое.
Пример 17 - АС7 (186-1)
[150] 92,03 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 7,62 г Dowanol ЕВ и 46,17 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. В то же время растворяли 29,17 г Tenax 201 в гливолевом эфире ЕВ с получением 28,28 масс. % раствора Tenax 2010 в Dowanol ЕВ. Затем в пластиковом шприце взвешивали 53,75 г 28,28 масс. % раствора Теnа 2010 в Dowanol ЕВ и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС7, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[151] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,03 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,45 г АС7. АС7 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. В конечном итоге воронка исчезала, песок загустевал и падал на дно стакана в процессе перемешивания. Смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС7, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 секунд и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС7, был бежевым. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС7, медленно опускался и представлял собой единое целое.
Пример 18 - АС8 (182-3)
[152] 92,02 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 37,81 г метанола и 46,01 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. В то же время 30,00 г малеиновой кислоты растворяли в 50,09 г метанола с получением 37,46 масс. % раствора малеиновой кислоты в метаноле. Затем в пластиковом шприце взвешивали 13,12 г 37,46 масс. % раствора малеиновой кислоты в метаноле и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС8, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[153] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,09 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,46 г АС8. АС8 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. В конечном итоге воронка исчезала, песок загустевал и падал на дно стакана в процессе перемешивания. Смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС8, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС8, был бежевым. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС8, медленно опускался и представлял собой единое целое.
Пример 19 - АС9 (184-2)
[154] 92,05 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков) и 46,40 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. В то же время 13,03 г янтарной кислоты растворяли в 139,25 г метанола с получением 8,56 масс. % раствора янтарной кислоты в метаноле. Затем в пластиковом шприце взвешивали 53,18 г 8,56 масс. % раствора янтарной кислоты в метаноле и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС9, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[155] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,09 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,46 г АС9. Смесь постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. В конечном итоге воронка исчезала, песок загустевал и падал на дно стакана в процессе перемешивания. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость. К агломерированному песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС9, был бежевым. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС9, медленно опускался и представлял собой единое целое.
Пример 20 - АС10 (185-1)
[156] 92,04 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков) и 46,40 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. В то же время 13,08 г адипиновой кислоты растворяли в 140,11 г метанола с получением 8,53 масс. % раствора адипиновой кислоты в метаноле. Затем в пластиковом шприце взвешивали 72,28 г 8,53 масс. % раствора адипиновой кислоты в метаноле и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС10, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[157] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,01 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,43 г АС10. Смесь постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Воронка исчезала после добавления 7 мл смеси Reilline 400 и адипиновой кислоты, и песок оседал на дно стакана в процессе перемешивания. Затем композицию перемешивали еще 60 секунд и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС10, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС10, был бежевым. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС10, медленно опускался и представлял собой единое целое.
Пример 21 - АС11 (187-3)
[158] 92,01 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 25,58 г метанола и 46,02 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. В то же время 25,60 г трикарбаллилловой кислоты растворяли в 70,44 г метанола с получением 26,65 масс. % раствора карбаллиловой кислоты в метаноле. Затем в пластиковом шприце взвешивали 27,91 г 26,65 масс. % раствора карбаллиловой кислоты в метаноле и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС11, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[159] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,05 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,43 г АС11. Смесь постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Воронка исчезала после добавления 5 мл продукта реакции Reilline 400 и карбаллиловой кислоты в метаноле и этиленгликоле, и песок оседал на дно стакана после добавления 5 мл продукта реакции Reilline 400 и карбаллиловой кислоты в процессе перемешивания. Затем композицию перемешивали еще 60 секунд и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС11, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС11, был бежевым. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС11, медленно опускался и представлял собой единое целое.
Пример 22 - АС12 (187-1)
[160] 92,05 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 35,89 г метанола и 46,00 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. В то же время растворяли 14,19 г моногидрата п-толуолсульфоновой кислоты в 18,04 г метанола с получением 44,03 масс. % раствора моногидрата п-толуолсульфоновой кислоты в метаноле. Затем в пластиковом шприце взвешивали 18,28 г 44,03 масс. % раствора моногидрата п-толуолсульфоновой кислоты в метаноле и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС12, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[161] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,04 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,43 г АС12. Смесь постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Вскоре воронка исчезала, и песок оседал на дно стакана в процессе перемешивания. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость. К песку, агломерированному с помощью АС12, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС12, был бежевым. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС22, медленно опускался и представлял собой единое целое.
Пример 23 - АС13 (188-1)
[162] 92,05 г Reilline 400 (гомополимера 4-этенилпиридина, имеющегося в продаже у компании Vertellus Specialties Inc. и других поставщиков), 43,36 г метанола и 46,03 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. В то же время 21,72 г ледяной уксусной кислоты растворяли в 21,74 г метанола с получением 49,98 масс. % раствора ледяной уксусной кислоты в метаноле. Затем в пластиковом шприце взвешивали 5,08 г 49,98 масс. % раствора ледяной уксусной кислоты в метаноле и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС13, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[163] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,03 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,41 г АС13. АС13 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Вскоре воронка исчезала, и песок оседал на дно стакана в процессе перемешивания. Затем смесь перемешивали еще 60 с и декантировали жидкость.
[164] К песку, агломерированному с помощью АС13, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 с и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС13, был бежевым. При переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС13, медленно опускался и представлял собой единое целое.
Пример 24 - АС14 (209-3)
[165] 92,03 г НАР-310 производства компании Vertellus Specialties Inc., 46,21 г гликолевого эфира Dowanol DPM и 46,05 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 16,24 г 50,0 масс. % водного раствора лимонной кислоты и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС14, представлял собой черную непрозрачную жидкость.
[166] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,08 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,45 г АС14. АС14 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Воронка исчезала после добавления 5,45 г АС14, и песок оседал в процессе перемешивания. При перемешивании добавляли остальные 10 г АС14. Затем композицию перемешивали еще 60 секунд и декантировали жидкость.
[167] К песку, агломерированному с помощью АС14, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 секунд и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС14, был черным. На следующий день при переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС14, медленно опускался как единое целое.
Пример 25 - АС15 (212-3)
[168] 92,06 г НАР-310 производства компании Vertellus Specialties Inc., 37,85 г метанола и 46,00 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Вязкость НАР-310, измеренная с помощью вискозиметра Brookfield DV-II Pro, оснащенного небольшим пробоотборником, баней с циркуляцией и шпинделем S-34, составляла 6899 сП при 25°С. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. В то же время 30,06 г малеиновой кислоты растворяли в 50,05 г метанола с получением 37,52 масс. % раствора малеиновой кислоты в метаноле. Затем в пластиковом шприце взвешивали 1309 г 50,0 масс. % водного раствора лимонной кислоты и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС15, представлял собой черную непрозрачную жидкость.
[169] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,00 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,48 г АС15. АС15 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Воронка исчезала после добавления 4,26 г АС15 в процессе перемешивания. При перемешивании добавляли остальные 11,22 г АС15. Затем смесь перемешивали еще 60 секунд и декантировали жидкость.
[170] К песку, агломерированному с помощью АС15, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 секунд и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС15, был черным. При переворачивании флакона на следующей день, песок, агломерированный с помощью АС15, медленно оседал в виде одного куска, затем распадался на два куска.
Пример 26 - АС16 (213-2)
[171] 92,06 г НАР-310 производства компании Vertellus Specialties Inc., 46,75 г гликолевого эфира Dowanol DPM и 46,00 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Вязкость НАР-310, измеренная с помощью вискозиметра Brookfield DV-II Pro, оснащенного небольшим пробоотборником, баней с циркуляцией и шпинделем S-34, составляла 6899 сП при 25°С. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 14,84 г дикислоты 1550 производства компании Westvaco и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС16, представлял собой черную непрозрачную жидкость.
[172] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,00 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,48 г АС16. АС26 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Воронка исчезала после добавления 5,02 г АС16 в процессе перемешивания. При перемешивании добавляли остальные 10,46 г АС16. Затем смесь перемешивали еще 60 секунд и декантировали жидкость.
[173] К песку, агломерированному с помощью АС16, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 секунд и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС16, был черным. При переворачивании флакона на следующей день, песок, агломерированный с помощью АС16, медленно оседал в виде одного куска, затем распадался на два куска, и каждый кусок рассыпался.
Пример 27 - АС17 (210-1)
[174] 46,02 г НАР-310 и 46,03 г РАР-220 производства компании Vertellus Specialties Inc., 46,38 г метанола и 46,22 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 14,80 г дикислоты 1550 производства компании Westvaco и медленно вводили по стенке стакана. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный АС17, представлял собой черную непрозрачную жидкость.
[175] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,06 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,48 г АС17. АС27 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Воронка исчезала после добавления 2,54 г АС17 в процессе перемешивания. Затем добавляли остальные 12,94 г АС17. Затем смесь перемешивали еще 60 секунд и декантировали жидкость.
[176] К песку, агломерированному с помощью АС17, добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 секунд и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью АС17, был черным. На следующий день при переворачивании флакона песок, агломерированный с помощью АС17, медленно опускался как единое целое, затем рассыпался.
Сравнительный пример 2 - СЕ2 (213-1)
[177] 92,05 г НАР-310 производства компании Vertellus Specialties Inc., 46,03 г метанола и 46,07 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Вязкость НАР-310, измеренная с помощью вискозиметра Brookfield DV-II Pro, оснащенного небольшим пробоотборником, баней с циркуляцией и шпинделем S-34, составляла 6899 сП при 25°С. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Органическую кислоту не добавляли. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный СЕ2, представлял собой черную непрозрачную жидкость.
[178] В лабораторном стакане объемом 400 мл взвешивали 200,04 г песка с размером частиц 100 меш. К песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl. В то же время в пластиковом шприце взвешивали 15,43 г СЕ2. СЕ2 постепенно добавляли в воронку из песка и 2 масс. % раствора KCl, которые перемешивали при 450 об./мин. с помощью верхней мешалки Calframo. Воронка исчезала после добавления 6,4 г СЕ2, и песок оседал на 1/4 дюйма (0,64 см) в процессе перемешивания. При перемешивании добавляли остальные 9,03 г СЕ2. Затем композицию перемешивали еще 60 секунд и декантировали жидкость.
[179] К агломерированному песку добавляли 200 мл 2 масс. % раствора KCl, перемешивали в течение 60 секунд и декантировали жидкость. Указанную стадию промывания повторяли еще два раза. При последнем промывании содержимое выливали во флакон объемом 16 унций (473 мл), заливали дополнительным количеством 2 масс. % раствора KCl и закрывали крышкой. Песок, агломерированный с помощью СЕ2, был черным. При переворачивании флакона на следующей день, песок, агломерированный с помощью СЕ2, медленно оседал в виде одного куска, затем распадался на два куска, и затем каждый кусок рассыпался.
Пример 28 - Сравнительное испытание вдавливания
[180] Силу вдавливания (г) измеряли при 25°С с помощью анализатора ТА HD Plus Texture производства компании Texture Technologies Corp. Испытательным режимом было вдавливание, скорость до испытания составляла 3,0 мм/с, экспериментальная скорость составляла 2,0 мм/с, скорость после испытания составляла 10 мм/с, измеряемым параметром было расстояние, расстояние составляло 10,0 мм, и усилие включения составляло 5,0 г. 2 мас. % раствор KCl декантировали, и каждый агломерированный песок с размером частиц 100 меш переносили в форму или емкость, где его прессовали при давлении 500 футо-фунтов (69 кгс*м) с помощью пресса Carver. Для каждого образца получали четыре значения вдавливания, которые затем усредняли. Результаты испытания представлены в таблице 2.
[181] СЕ2 (213-1) агломерировали без органической кислоты или фосфатного сложного эфира. Алкилпиридины в СЕ2 (213-1) протонированы водой на стадиях промывания и декантации 2 масс. % раствором KCl. АС15 (209-3) и АС16 (212-3) были протонированы органической кислотой. При протонировании органической кислотой наблюдали более высокую силу вдавливания.
Смолы и сшивающие агенты
[182] Пример 29 - R1
[183] 120 г гомополимера 4-этенилпиридина, 33 г диметил-2-метилглутарата и 33 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 6,5 г уксусной кислоты и медленно вводили в стакан. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный 1R, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[184] Пример 30 - R2
[185] К 9,5 г R1 добавляли 0,5 г фенольной резольной смолы с смешивали в колбе до образования однородного раствора. Готовый продукт, обозначенный R2, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[186] Пример 31 - Измерение прочности на сжатие
[187] Агломерировали 25 г песка с размером частиц 100 меш, используя 5 мл R2 в 50 мл 2% растворе KCl, затем 1 раз промывали, используя 50 мл 2% KCl. Затем 20 г полученного образца помещали в цементную форму размером 1 дюйм (2,56 см) и прессовали до 500 фунт/кв. дюйм (3,45 МПа) с получением однородного образца. Полученный образец погружали в 2% раствор KCl, который помещали на водяную баню при 180°F (82°С) на 3 дня. Затем образец охлаждали до комнатной температуры, вынимали из формы и измеряли прочность на сжатие с помощью прибора TA-HDPlus компании Texture Technologies. Измеренная прочность на сжатие составляла 1100 фунт/кв.дюйм (7,58 МПа).
[188] Пример 32 - R3
[189] К 8,5 г раствора, имеющего такой же состав, как АС16, добавляли 1,5 г диглицидилового эфира бисфенола А и встряхивали смесь до образования однородного раствора. Полученный продукт в виде темно-черного однородного раствора обозначали R3.
[190] Пример 33 - Измерение прочности на сжатие
[191] Затем 40 г песка с размером частиц 100 меш в 40 мл 2% раствора KCl агломерировали, используя 2,8 мл R3, затем 3 раза промывали, используя 40 мл 2% раствора KCl. Затем 20 г полученного образца помещали в цементную форму размером 1 дюйм (2,56 см) и прессовали до 500 фунт/кв. дюйм (3,45 МПа) с получением однородного образца. Полученный образец погружали в 2% раствор KCl, который помещали на водяную баню при 180°F (82°С) на 1 день. Затем образец вынимали из формы и сразу измеряли прочность на сжатие. Измеренная прочность на сжатие составляла 546 фунт/кв.дюйм (3,76 МПа).
[192] Пример 34 - R4
[193] 92 г гомополимера 4-этенилпиридина, 46 г гликолевого эфира и 46 г этиленгликоля взвешивали в лабораторном стакане объемом 400 мл. Указанные компоненты перемешивали с помощью верхней мешалки Calframo в течение 10 минут при 300 об./мин. Затем в пластиковом шприце взвешивали 2,2 г уксусной кислоты и медленно вводили в стакан. Смесь перемешивали в течение еще 90 минут. Готовый продукт, обозначенный R4, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[194] Пример 35 - R5
[195] К 9,75 г R4 добавляли 0,25 г 1,6-дибромгексана и встряхивали смесь до образования однородного раствора. Готовый продукт, обозначенный R5, представлял собой прозрачную жидкость янтарного цвета.
[196] Пример 36 -
[197] Агломерировали 25 г песка с размером частиц 100 меш, используя 5 мл R5 в 50 мл 2% растворе KCl, затем 1 раз промывали, используя 50 мл 2% KCl. Затем 20 г полученного образца помещали в цементную форму размером 1 дюйм (2,56 см) и прессовали до 500 фунт/кв. дюйм (3,45 МПа) с получением однородного образца. Полученный образец погружали в 2% раствор KCl, который помещали на водяную баню при 180°F (82°С) на 1 день. Затем образец вынимали из формы и сразу измеряли прочность на сжатие. Измеренная прочность на сжатие составляла 113 фунт/кв.дюйм (0,78 МПа).
[198] Все ссылки, цитируемые в настоящем документе, включены посредством ссылки. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты его реализации, специалисты в данной области техники при прочтении настоящего описания могут увидеть изменения и модификации, которые могут быть сделаны без отклонения от общей идеи и объема настоящего изобретения, описанного выше и заявленного далее.