СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАЩИХ МЕТАЛЛ АГЕНТОВ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПОДЗЕМНЫХ ПЛАСТОВ

1. Способ обработки кремнистого или содержащего оксиды металлов (М) подземного пласта, через который проходит скважина, включающий:
(а) закачивание в пласт агента для модификации поверхности, включающего содержащий металл якорный фрагмент и гидрофобный хвост, и
(б) связывание металла в составе содержащего металл якорного фрагмента агента для модификации поверхности с кремнистым пластом или с металлом, М, в подземном пласте, содержащем оксиды металлов (М).
2. Способ по п. 1, где гидрофобный хвост в составе агента для модификации поверхности включает гидрофобный материал, содержащий кремнийорганическое соединение, фторированный углеводород или оба компонента - гидрофобный материал, содержащий кремнийорганическое соединение, и фторированный углеводород, и где, кроме того, металл связан с гидрофобным хвостом.
3. Способ по п. 2, где гидрофобным материалом, содержащим кремнийорганическое соединение, является силан, полисилоксан или полисилазан.
4. Способ по п. 2, где металлом в составе агента для модификации поверхности является металл группы 3, 4, 5 или 6.
5. Способ по п. 4, где металл в составе агента для модификации поверхности выбирают из группы, включающей Ti, Zr, La, Hf, Та, W и Nb.
6. Способ по п. 2, где гидрофобный материал, содержащий кремнийорганическое соединение, характеризуется формулой, выбранной из следующих формул:
и ,
или представляет собой органический полисилоксан или органический полисилазан, характеризующийся формулой:
или ,
1
где R являются одинаковыми или различными и обозначают углеводородный или замещенный углеводородный радикал, содержащий от 1 до 100 атомов углерода,
2
А обозначает водород, галоген, ОН, OR или
,
3
3-у
В обозначает NR,
2
R обозначает углеводородный или замещенный углеводородный радикал, содержащий от 1 до 12 атомов углерода,
3
1
R обозначает водород или R,
х равен 1, 2 или 3, и
y равен 1 или 2.
7. Способ по п. 2, где гидрофобный материал, содержащий кремнийорганическое соединение, характеризуется формулой
1
2
где R обозначает фторзамещенный углеводород, и А обозначает OR.
8. Способ по п. 6, где фторированный углеводород характеризуется структурой:
,
n
2n+1
2
где Y обозначает F или CF, m равен от 4 до 20, и n равен от 1 до 6, при этом R обозначает алкил, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, а р равен от 0 до 18.
1
9. Способ по п. 2, где R характеризуется структурой:
,
n
2n+1
2
где Y обозначает F или CF, m равен от 4 до 20, и n равен от 1 до 6, при этом R обозначает алкил, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, а р равен от 0 до 18.
10. Способ по п. 6, где фторзамещенный углеводород характеризуется структурой:
,
n
2n
где А обозначает атом кислорода или химическую связь, n равен от 1 до 6, у обозначает F или CF, b равен, по крайней мере, 1, m равен от 0 до 6, а р равен от 0 до 18.
11. Способ по п. 2, где гидрофобным материалом, содержащим кремнийорганическое соединение, является органический полисилоксан или органический полисилазан.
12. Способ по п. 11, где органический полисилоксан или органический полисилазан содержат звенья, характеризующиеся формулой:
или ,
1
3
1
где заместители R являются одинаковыми или различными и обозначают углеводородный или замещенный углеводородный радикал, содержащий от приблизительно 1 до приблизительно 12 атомов углерода, и R обозначает водород или R.
5
5
2
2
13. Способ по п. 12, где гидрофобный материал, содержащий кремнийорганическое соединение, включает дополнительные звенья, характеризующиеся формулой: RSiO, где R обозначает галоген.
14. Способ по п. 11, где органический полисилоксан и органический полисилазан характеризуются среднечисловой молекулярной массой, равной, по крайней мере, 400.
15. Способ по п. 14, где органический полисилоксан и органический полисилазан характеризуются среднечисловой молекулярной массой, равной от приблизительно 1000 до приблизительно 5000000.
16. Способ по п. 2, где, по крайней мере, одно из следующих условий имеет приоритетное значение:
(а) агент для модификации поверхности изменяет поверхностную энергию пласта,
(б) агент для модификации поверхности стабилизирует мелкозернистые частицы в подземном пласте,
(в) скважиной является эксплуатируемая скважина, и агент для модификации поверхности снижает количество пластовых твердых веществ, переносимых потоком обратно с поверхности подземного пласта в эксплуатируемую скважину,
(г) агент для модификации поверхности представляет собой пассивный противобактериальный агент и сводит к минимуму или предотвращает удерживание воды на поверхности подземного пласта,
(д) агент для модификации поверхности пассивно подавляет или контролирует осаждение солевых отложений на подземном пласте или внутри него,
(е) агент для модификации поверхности пассивно предотвращает или контролирует отложение органических твердых частиц на поверхности подземного пласта или внутри него,
(ж) агент для модификации поверхности снижает набухание глины внутри подземного пласта,
(з) агент для модификации поверхности повышает относительную проницаемость по нефти/газу пласта по сравнению с водопроницаемостью воды, таким образом предотвращая образование водяного вала за поверхностью пласта,
(и) скважина проходит через ретроградный газоконденсатный резервуар-коллектор, и агент для модификации поверхности сводит к минимуму конденсацию в пласте-коллекторе, сохраняя при этом проницаемость резервуара-коллектора,
(к) скважиной является газоносная или нефтеносная скважина, и агент для модификации поверхности повышает количество возвратной воды и промысловой воды, извлеченной из скважины после завершения операции по обработке скважины,
(л) агент для модификации поверхности включен в состав флюида для гидроразрыва пласта без расклинивающих агентов,
(м) агент для модификации поверхности включен в состав флюида для обработки скважины, и флюид для обработки скважины закачивают в скважину при давлении, достаточном для создания или расширения трещины в подземном пласте,
(н) агент для модификации поверхности диспергируют во флюиде для обработки скважины,
(о) агент для модификации поверхности контролирует конденсацию воды в порах зоны подземного пласта, расположенной вблизи ствола скважины,
(п) пластом является пласт нефтеносного песчаника, и агент для модификации поверхности повышает извлечение углеводородов из отложений нефтеносного песчаника,
(р) подземный пласт подвергают кислотной обработке, и агент для модификации поверхности повышает проникновение кислоты в пласт, или
(с) подземным пластом является материнская порода пласта, и агент для модификации поверхности снижает приток воды в пласт.
17. Способ по п. 1, где агент для модификации поверхности характеризуется формулой J-K, где K обозначает содержащий металл якорный фрагмент и представляет собой металлсодержащий органический лиганд, a J обозначает гидрофобный хвост, который напрямую или не напрямую присоединен к металлсодержащему органическому лиганду, и указанный способ дополнительно включает расположение агента для модификации поверхности на подземном пласте.
18. Способ обработки кремнистого или содержащего оксиды металлов подземного пласта, через который проходит скважина, включающий:
(а) закачивание в пласт агента для модификации поверхности, включающего продукт взаимодействия металлсодержащего органического лиганда и гидрофобного материла, содержащего кремнийорганическое соединение, где металл в составе металлсодержащего органического лиганда выбирают из группы, включающей металл группы 3, 4, 5 или 6, а органический лиганд в составе металлсодержащего органического лиганда выбирают из группы, включающей алкоксиды, галогениды, кетокислоты, амины и акрилаты,
(б) присоединение агента для модификации поверхности к пласту.
19. Способ по п. 18, где кислородсодержащим лигандом в составе металлсодержащего органического лиганда является алкоксид или сложный эфир.
20. Способ по п. 2, где подземным пластом является карбонатный пласт или пласт песчаника.
21. Способ по п. 2, где пласт, содержащий оксиды металлов, включает алюминий.
22. Способ по п. 1, дополнительно включающий добычу углеводородов из скважины и снижение потерь давления на трение при добыче углеводородов.
23. Способ по п. 22, где угол скольжения флюида по поверхности субстрата, обработанного агентом для модификации поверхности, меньше по сравнению с углом скольжения флюида по поверхности в основном аналогичного необработанного субстрата.
24. Способ по п. 1, где до закачивания агента для модификации поверхности в скважину снижают водонасыщение на поверхности кремнистого или содержащего оксиды металлов (М) подземного пласта при закачивании в скважину флюида на неводной основе.
25. Способ по п. 24, дополнительно включающий удаление воды с поверхности подземного пласта.
26. Способ по п. 1, дополнительно включающий формирование монослойного или многослойного покрытия в ходе самоорганизации гидрофобного хвоста.
27. Способ обработки кремнистого или содержащего оксиды металлов (М) подземного пласта, через который проходит скважина, включающий:
(а) закачивание в скважину флюида для обработки скважины, содержащего агент для модификации поверхности, который включает якорный фрагмент и хвост, и
(б) связывание агента для модификации поверхности с поверхностью подземного пласта за счет формирования монослойного или многослойного покрытия в ходе самоорганизации хвоста,
при этом до проведения стадии (а) число участков связывания агента для модификации поверхности с поверхностью подземного пласта повышают при проведении предварительной обработки подземного пласта флюидом на неводной основе.
28. Способ по п. 27, где после закачивания в скважину флюида на неводной основе и до закачивания агента для модификации поверхности, поверхность кремнистого или содержащего оксиды металлов подземного пласта обрабатывают при закачивании в скважину солевого раствора.
29. Способ по п. 28, где солевым раствором является щелочной раствор гидроксида натрия или гидроксида калия.
30. Способ по п. 28, где после закачивания солевого раствора и до закачивания в скважину агента для модификации поверхности, поверхность кремнистого или содержащего оксиды металлов подземного пласта обрабатывают при закачивании в скважину второго флюида на неводной основе.
31. Способ по п. 30, где флюидом на неводной основе на стадии (а) и/или вторым флюидом на неводной основе является углеводород, спирт, гликоль, простой гликолевый эфир или смесь указанных соединений.
32. Способ по п. 2, где стадия (б) включает связывание агента для модификации поверхности с поверхностью подземного пласта при образовании или (i) ковалентной связи О-Y-O-Si между якорным фрагментом и кремнистым пластом, или (ii) ковалентной связи O-Y-O-M между якорным фрагментом и пластом, содержащим оксиды металлов, где Y обозначает металл в составе содержащего металл якорного фрагмента, а М обозначает металл в составе пласта, содержащего оксиды металлов.
33. Способ по п. 32, дополнительно включающий снижение потерь давления на трение флюида внутри скважины.
34. Способ по п. 33, где угол скольжения флюида по поверхности подземного пласта, обработанного агентом для модификации поверхности, меньше по сравнению с углом скольжения флюида по поверхности подземного пласта, не обработанного агентом для модификации поверхности.