водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами

Классы МПК:C09K8/38 газообразные или пенные буровые составы для бурения скважин
C09K8/518 пены
C09K8/70 характеризующиеся их формой или формой их компонентов, например пены
C09K8/94 пены
E21B43/22 с применением химикалий или бактерий
E21B43/267 путем расклинивания
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):МОМЕНТИВ ПЕРФОРМАНС МАТИРИАЛЗ ИНК. (US)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-09-15
публикация патента:

Изобретение относится к водным пенообразующим композициям, используемым в нефтяной промышленности. Композиция для получения устойчивой пены с высокой совместимостью с углеводородами включает водную жидкость, по меньшей мере, один растворимый или диспергируемый в воде пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир, содержащийся в водной жидкости, и неводную жидкость, где водная жидкость включает воду и солевой раствор, неводная жидкость включает жидкие углеводороды. Способ получения устойчивой пены из водных жидкостей путем объединения указанных водных жидкостей с газом в присутствии углеводородных жидкостей с помощью указанного выше пенообразователя. Способ удаления нагрузки по жидкости из газовых скважин включает добавление в газовые скважины пенообразователя, полученного указанным выше способом, и удаление из этих скважин устойчивой пены, как только она образуется. Способ разрыва с помощью пены при операциях бурения включает добавление пенообразователя, полученного по указанному выше способу, в скважину во время ее бурения. Способ подъема образовавшихся жидкостей на поверхность нефтяных скважин включает добавление в эти скважины, имеющие жидкости, пенообразователя, полученного указанным выше способом, и подъем на поверхность этих скважин образовавшихся жидкостей после их соединения с указанным пенообразователем. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - повышение эффективности в присутствии больших количеств углеводородов. 5 н. и 18 з. п. ф-лы. 7 табл., 6 пр.

Формула изобретения

1. Композиция, дающая устойчивую пену, включающая:

(a) водную жидкость;

(b) по меньшей мере, один растворимый или диспергируемый в воде пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир, содержащийся в водной жидкости; и

(с) неводную жидкость;

где

водная жидкость (а) включает воду и минералы (солевой раствор),

неводная жидкость (с), по существу, состоит из жидких углеводородов, и пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b) - в водной жидкости (а) определяется как

MaMAводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 bMBводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 cMCводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 dMEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 eDfDEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 gThTEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 iQj, где

M=R1R 2R3SiO1/2;

MA=R 4R5R6SiRE;

M B=[(R7R8R9Si)k R10]lSi(R11)m(R 12)nRE;

MC=[(R 13R14R15Si)oR16 ]pSi(R17)q(R18) rO1/2;

ME=R19R 20RESiO1/2;

D=R21 R22SiO2/2;

DE=R 23RESiO2/2;

T=R24 SiO3/2;

TE=RESiO 2/2; и

Q=SiO4/2;

при этом

каждый из R1, R2, R3, R 4, R5, R6, R7, R8 , R9, R10, R11, R12 , R13, R14, R15, R16 , R17, R18, R19, R20 , R21, R22, R23 и R24 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R10 и R16 представляют собой поливалентные линейные или разветвленные ненасыщенные или насыщенные углеводородные радикалы, необязательно содержащие гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R10 и R16 равна, по меньшей мере, единице, и имеют менее примерно 30 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R 26-(C2H4O)s(C3 H6O)t(C4H8O) u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода;

подстрочные индексы a, d, e, f, g, h, i и j равны 0 или положительны при условии 1водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 a+b+c+d+e+f+g+i+j< примерно 300;

подстрочный индекс b равен 0 или 1, при условии, что если b равен 1, тогда a+c+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс с равен 0 или 1, при условии, что если с равен 1, тогда a+b+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс k положителен при условии 0<k< примерно 30, и k равен валентности R10-1;

подстрочные индексы l, m и n равны нулю или положительны при условии l+m+n=3;

подстрочный индекс o положителен при условии 0<o< примерно 30, и о равен валентности R16 -1; и

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 примерно 3.

2. Композиция по п.1, при этом указанный пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b) - включает соединение, имеющее следующую формулу:

MaM Aводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 bMBводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 cMCводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 dMEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 eDfDEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 gThTEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 iQj, где

M=R1R 2R3SiO1/2;

MA=R 4R5R6SiRE;

M B=[(R7R8R9Si)k R10]lSi(R11)m(R 12)nRE;

MC=[(R 13R14R15Si)oR16 ]pSi(R17)q(R18) rO1/2;

ME=R19R 20RESiO1/2;

D=R21 R22SiO2/2;

DE=R 23RESiO2/2;

T=R24 SiO3/2;

TE=RESiO 2/2; и

Q=SiO4/2;

при этом

каждый из R1, R2, R3, R 4, R5, R6, R7, R8 , R9, R10, R11, R12 , R13, R14, R15, R16 , R17, R18, R19, R20 , R21, R22, R23 и R24 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 15 атомов углерода;

R10 и R16 представляют собой поливалентные линейные или разветвленные ненасыщенные или насыщенные углеводородные радикалы, необязательно содержащие гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R10 и R16 равна, по меньшей мере, единице, и имеют менее примерно 25 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R 26-(C2H4O)s(C3 H6O)t(C4H8O) u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 15 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 25 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 25 атомов углерода, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильную группу;

подстрочные индексы a, d, e, f, g, h, i и j равны 0 или положительны при условии 1водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 a+b+c+d+e+f+g+i+j< примерно 200;

подстрочный индекс b равен 0 или 1, при условии, что если b равен 1, тогда a+c+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс с равен 0 или 1, при условии, что если с равен 1, тогда a+b+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс k положителен при условии 0<k<25, и k равен валентности R10-1;

подстрочные индексы l, m и n равны нулю или положительны при условии l+m+n=3;

подстрочный индекс o положителен при условии 0<о< примерно 25, и о равен валентности R16-1; и

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

3. Композиция по п.1, при этом указанный пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b) - включает соединение, имеющее следующую формулу:

MaMA водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 bMBводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 cMCводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 dMEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 eDfDEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 gThTEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 iQj, где

M=R1R 2R3SiO1/2;

MA=R 4R5R6SiRE;

M B=[(R7R8R9Si)k R10]lSi(R11)m(R 12)nRE;

MC=[(R 13R14R15Si)oR16 ]pSi(R17)q(R18) rO1/2;

ME=R19R 20RESiO1/2;

D=R21 R22SiO2/2;

DE=R 23RESiO2/2;

T=R24 SiO3/2;

TE=RESiO 2/2; и

Q=SiO4/2;

при этом

каждый из R1, R2, R3, R 4, R5, R6, R7, R8 , R9, R10, R11, R12 , R13, R14, R15, R16 , R17, R18, R19, R20 , R21, R22, R23 и R24 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 10 атомов углерода;

R10 и R16 представляют собой поливалентные линейные или разветвленные ненасыщенные или насыщенные углеводородные радикалы, необязательно содержащие гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R10 и R16 равна, по меньшей мере, единице, и имеют менее примерно 20 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R 26-(C2H4O)s(C3 H6O)t(C4H8O) u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 10 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 20 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 20 атомов углерода, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильную группу;

подстрочные индексы a, d, e, f, g, h, i и j равны 0 или положительны при условии 1водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 a+b+c+d+e+f+g+i+j< примерно 100;

подстрочный индекс b равен 0 или 1, при условии, что если b равен 1, тогда a+c+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс с равен 0 или 1, при условии, что если с равен 1, тогда a+b+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс k положителен при условии 0<k<20, и k равен валентности R10 - 1;

подстрочные индексы l, m и n равны нулю или положительны при условии l+m+n=3;

подстрочный индекс o положителен при условии 0 < о < 20, и о равен валентности R16-1; и

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

4. Композиция по п.1, при этом указанный пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b) - включает соединение, имеющее следующую формулу:

MaDf DEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 g, где

M=R1R2R 3SiO1/2;

D=R21R22 SiO2/2;

DE=R23R ESiO2/2;

при этом

каждый из R1, R2, R3, R21, R22 и R23 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26 -(C2H4O)s(C3H 6O)t(C4H8O)u -R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 20 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 20 атомов углерода;

подстрочные индексы a, f и g равны 0 или положительны при условии a+f+g<примерно 15;

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3; и

средняя молекулярная масса пенообразователя - кремнийсодержащего простого полиэфира - составляет менее 1000 дальтон.

5. Композиция по п.1, при этом указанный пенообразователь кремнийсодержащий простой полиэфир (b) включает соединение, имеющее следующую формулу:

[(R7R8R 9Si)kR10]lSi(R11 )m(R12)nRE;

при этом

каждый из R7, R8, R 9, R11 и R12 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R10 представляет собой поливалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R10 равна, по меньшей мере, единице, и имеет менее примерно 30 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26-(C2H4O) s(C3H6O)t(C4 H8O)u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу R E;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода; и

подстрочные индексы l, m и n равны нулю или положительны при условии l+m+n=3.

6. Композиция по п.1, при этом указанный пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b) - включает соединение, имеющее следующую формулу:

M Cводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 dDfDEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 g, где

МС=[(R13 R14R15Si)oR16] pSi(R17)q(R18)r O1/2;

D=R21R22SiO 2/2;

DE=R23RESiO 2/2;

при этом

каждый из R13, R14, R15, R17, R18 , R21, R22 и R23 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R16 представляет собой поливалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R16 равна, по меньшей мере, единице, и имеет менее примерно 30 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26-(C2H4O) s(C3H6O)t(C4 H8O)u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу R E;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода;

подстрочные индексы d, f и g равны 0 или положительны при условии d+f+g<20;

подстрочный индекс о положителен при условии, что 0<o<30, и о равен валентности R16-1; и

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

7. Композиция по п.1, при этом указанный пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b) - включает соединение, имеющее следующую формулу:

MA=R4 R5R6SiRE;

при этом

каждый из R4, R5 и R6 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26-(C2H4O) s(C3H6O)t(C4 H8O)u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу R E;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода; и

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

8. Композиция по п.1, при этом указанная водная жидкость (а) включает воду и минералы (солевой раствор), и указанная неводная жидкость (с). по существу, состоит из жидких углеводородов.

9. Композиция по п.1, при этом концентрация указанной водной жидкости (а) в композиции составляет от примерно 2,5 об.% до примерно 99,9 об.%.

10. Композиция по п.1, при этом концентрация указанного растворимого или диспергируемого в воде пенообразователя кремнийсодержащего простого полиэфира (b) относительно суммы водной (а) и неводной (с) жидкостей составляет от примерно 0,001% до примерно 10%.

11. Композиция по п.1, при этом указанная растворимая или диспергируемая в воде композиция также включает один или несколько других органических или силиконовых растворимых или диспергируемых в воде пенообразователей, и массовое отношение кремнийсодержащего сополимера (b) по п.1 к общему количеству органических и силиконовых деэмульгаторов составляет от примерно 0,1% до примерно 100%.

12. Способ получения устойчивой пены из водных жидкостей путем объединения указанных водных жидкостей с газом в присутствии углеводородных жидкостей с помощью пенообразователя, включающего, по меньшей мере, один растворимый или диспергируемый в воде кремнийсодержащий простой полиэфир, определяемый как:

MaMAводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 bMBводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 cMCводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 dMEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 eDfDEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 gThTEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 iQj, где

M=R1R 2R3SiO1/2;

MA=R 4R5R6SiRE;

M B=[(R7R8R9Si)k R10]lSi(R11)m(R 12)nRE;

MC=[(R 13R14R15Si)oR16 ]pSi(R17)q(R18) rO1/2;

ME=R19R 20RESiO1/2;

D=R21 R22SiO2/2;

DE=R 23RESiO2/2;

T=R24 SiO3/2;

TE=RESiO 2/2; и

Q=SiO4/2;

при этом

каждый из R1, R2, R3, R 4, R5, R6, R7, R8 , R9, R10, R11, R12 , R13, R14, R15, R16 , R17, R18, R19, R20 , R21, R22, R23 и R24 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R10 и R16 представляют собой поливалентные линейные или разветвленные ненасыщенные или насыщенные углеводородные радикалы, необязательно содержащие гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R10 и R16 равна, по меньшей мере, единице, и имеют менее примерно 30 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R 26-(C2H4O)s(C3 H6O)t(C4H8O) u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода;

подстрочные индексы a, d, e, f, g, h, i и j равны 0 или положительны при условии 1водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 a+b+c+d+e+f+g+i+j<300;

подстрочный индекс b равен 0 или 1, при условии, что если b равен 1, тогда a+c+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс с равен 0 или 1, при условии, что если с равен 1, тогда a+b+d+e+f+g+i+j = 0;

подстрочный индекс k положителен при условии 0<k<30, и k равен валентности R10-1;

подстрочные индексы l, m и n равны нулю или положительны при условии l+m+n=3;

подстрочный индекс o положителен при условии 0<о<30, и о равен валентности R16-1; и

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

13. Способ получения пены по п.12, при этом указанный пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир - включает соединение, имеющее следующую формулу:

MaD fDEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 g, где

M=R1R2R 3SiO1/2;

D=R21R22 SiO2/2;

DE=R23R ESiO2/2;

при этом

каждый из R1, R2, R3, R21, R22 и R23 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26 -(C2H4O)s(C3H 6O)t(C4H8O)u -R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 20 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 20 атомов углерода;

подстрочные индексы a, f и g равны 0 или положительны при условии a+f+g<15;

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3; и

средняя молекулярная масса пенообразователя кремнийсодержащего простого полиэфира составляет менее 1000 дальтон.

14. Способ получения пены по п.12, при этом указанный пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир - включает соединение, имеющее следующую формулу:

[(R7R8R 9Si)kR10]lSi(R11 )m(R12)nRE;

при этом

каждый из R7, R8, R 9, R11 и R12 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R10 представляет собой поливалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R10 равна, по меньшей мере, единице, и имеет менее примерно 30 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26-(C2H4O) s(C3H6O)t(C4 H8O)u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу R E;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода; и

подстрочные индексы l, m и n равны нулю или положительны при условии l+m+n=3.

15. Способ получения пены по п.12, при этом указанный пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b) - включает соединение, имеющее следующую формулу:

MCводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 dDfDEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 g, где

МС=[(R13 R14R15Si)oR16] pSi(R17)q(R18)r O1/2;

D=R21R22SiO 2/2;

DE=R23RESiO 2/2;

при этом

каждый из R13, R14, R15, R17, R18 , R21, R22 и R23 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R16 представляет собой поливалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R16 равна, по меньшей мере, единице, и имеет менее примерно 30 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26-(C2H4O) s(C3H6O)t(C4 H8O)u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу R E;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода;

подстрочные индексы d, f и g равны 0 или положительны при условии d+f+g<20;

подстрочный индекс о положителен при условии, что 0<o<30, и о равен валентности R16-1; и

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

16. Способ получения пены по п.12, при этом указанный пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b)- включает соединение, имеющее следующую формулу:

MA=R 4R5R6SiRE;

при этом

каждый из R4, R5 и R6 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26-(C2H 4O)s(C3H6O)t (C4H8O)u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН 3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода; и

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

17. Способ получения пены по п.12, при этом объемное отношение указанной водной жидкости к указанной неводной жидкости составляет от примерно 2,5:97,5 до примерно 99,9:0,1.

18. Способ получения пены по п.12, при этом концентрация указанного растворимого или диспергируемого в воде пенообразователя кремнийсодержащего простого полиэфира (b) относительно суммы водной и неводной жидкостей составляет от примерно 0,0001% до примерно 10%.

19. Способ получения пены по п.12, при этом указанный пенообразователь включает не только растворимый или диспергируемый в воде пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b), но также включает один или несколько других органических или силиконовых анионогенных, неионогенных, катионогенных, цвиттер-ионных или амфотерных пенообразователей, и массовое отношение пенообразователя кремнийсодержащего сополимера по п.12 к общему количеству органических и силиконовых пенообразователей составляет от примерно 0,01% до примерно 100%.

20. Способ удаления нагрузки по жидкости из газовых скважин, включающий добавление в указанные газовые скважины пенообразователя, полученного по способу по п.12, и удаление из указанных газовых скважин указанной устойчивой пены, как только она образуется.

21. Способ разрыва с помощью пены при операциях бурения, включающий добавление пенообразователя, полученного по способу по п.12, в указанную скважину во время ее бурения.

22. Способ подъема образовавшихся жидкостей на поверхность нефтяных скважин, включающий добавление в указанные нефтяные скважины, имеющие жидкости, пенообразователя, полученного по способу по п.12, и подъем на поверхность указанных нефтяных скважин указанных образовавшихся жидкостей после того, как они соединятся с указанным пенообразователем.

23. Композиция по п.4, при этом R27 содержит азот и, необязательно, представляет собой амин.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к пенообразующим композициями, в частности, к водным пенообразующим композициям для применения в присутствии жидких углеводородов в нефтяной промышленности.

Уровень техники

Пены часто используют в нефтяной промышленности, например при бурении, разрыве пласта, подъеме углеводородов или подъеме с помощью пены (FAL) из-за преимуществ, которые предоставляют их низкая плотность и их специфическое реологическое поведение. При всех таких применениях важными являются высокая устойчивость пены, часто в жестких условиях (высокая температура, высокое давление), и отвод. Отдельной проблемой является то, что в указанных процессах весьма часто присутствуют как водная, так и масляная фаза в высоких концентрациях, и присутствие масла (углеводорода) часто является вредным для устойчивости пены. Это особенно важно при FAL. Обычно проблемой в газовых скважинах является то, что они частично закупориваются жидкостью, и по оценке, из более чем 400000 газовых скважин в США примерно 80% страдают от нагрузки по жидкости. Наиболее часто используемым методом удаления жидкости из газовых скважин является закачка пенообразователей (foamants) (капиллярным или другими способами) в жидкостную пробку, так что поток газа превращается в пену и выбивает пробку из скважины. Если отношение углеводорода к воде высокое (свыше примерно 10-20%), тогда углеводороды весьма вредно действуют на устойчивость пены, и пенообразователи, используемые в настоящее время, не могут создавать достаточно устойчивую пену, и способ перестает действовать.

В публикации патента США 2007/0079963 описывается способ получения пены из влажного углеводорода с использованием пенообразователя, включающего силоксан. Силоксан определяется как полисилоксан, этоксилированные, пропоксилированные или этоксилированные-пропоксилированные силоксаны и их комбинация. Молекулярная масса силоксана определена от примерно 1000 до примерно 1000000 дальтон и в предпочтительном интервале 6000-60000 дальтон. В примерах (таблица 3) эксперименты с силоксаном MW 600 не были успешными, но эксперимент с силоксаном MW 6000 был успешным, и авторы делают вывод, что оптимум находится в интервале MW 6000-60000, в зависимости от комбинаций, в которых силоксан будет использоваться. Силоксан также можно комбинировать с органическими поверхностно-активными веществами (неионогенными, анионогенными, катионогенными). Способ можно использовать в газлифтовых нефтяных скважинах, газовых скважинах и т.д.

Тем не менее, полезно получить пенообразующую композицию, которая эффективна в присутствии больших количеств углеводородов.

Сущность изобретения

Изобретение относится к пенообразующей композиции. Пенообразующая композиция включает:

(a) водную жидкость;

(b) по меньшей мере, один растворимый или диспергируемый в воде пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир, содержащийся в водной жидкости; и

(с) неводную жидкость;

где

водная жидкость (а) включает воду и минералы (солевой раствор),

неводная жидкость (с), по существу, состоит из жидких углеводородов, и пенообразователь кремнийсодержащий простой полиэфир (b) в водной жидкости (а) определяется как

MaM Aводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 bMBводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 cMCводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 dMEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 eDfDEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 gThTEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 iQj, где

M=R1 R2R3SiO1/2;

M A=R4R5R6SiRE ;

MB=[(R7R8R 9Si)kR10]lSi(R11 )m(R12)nRE;

MC=[(R13R14R15Si) oR16]pSi(R17)q (R18)rO1/2;

M E=R19R20RESiO1/2 ;

D=R21R22SiO2/2 ;

DE=R23RESiO 2/2;

T=R24SiO3/2;

TE=RESiO2/2; и

Q=SiO4/2;

при этом

каждый из R1, R2, R3, R 4, R5, R6, R7, R8 , R9, R10, R11, R12 , R13, R14, R15, R16 , R17, R18, R19, R20 , R21, R22, R23 и R24 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода, предпочтительно, от примерно 1 до примерно 15 атомов углерода, и предпочтительнее, от примерно 1 до примерно 10 атомов углерода;

R10 и R16 представляют собой поливалентные линейные или разветвленные ненасыщенные или насыщенные углеводородные радикалы, необязательно содержащие гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R10 и R16 равна, по меньшей мере, единице, и имеют менее примерно 30 атомов углерода, предпочтительно, менее примерно 25 атомов углерода, и предпочтительнее, менее примерно 20 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26 -(C2H4O)s(C3H 6O)t(C4H8O)u -R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R 25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода, предпочтительно, от примерно 1 до примерно 15 атомов углерода, и предпочтительнее, от примерно 1 до примерно 10 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода, предпочтительно, от примерно 2 до примерно 25 атомами углерода, и предпочтительнее, от примерно 2 до примерно 20 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода, предпочтительно, от 1 до примерно 25 атомов углерода, предпочтительнее, от 1 до примерно 20 атомов углерода, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильную группу;

подстрочные индексы a, d, e, f, g, h, i и j равны 0 или положительны при условии 1водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 a+b+c+d+e+f+g+i+j<300, предпочтительно, 1водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 a+b+c+d+e+f+g+i+j<200, предпочтительнее, 1водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 a+b+c+d+e+f+g+i+j<100;

подстрочный индекс b равен 0 или 1, при условии, что если b равен 1, тогда a+c+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс с равен 0 или 1, при условии, что если с равен 1, тогда a+b+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс k положителен при условии 0<k<30, предпочтительно, 0<k<25, предпочтительнее, 0<k<20, и k равен валентности R10-1;

подстрочные индексы l, m и n равны нулю или положительны при условии l+m+n=3;

подстрочный индекс o положителен при условии, что 0<o<30, предпочтительно, 0<о<25, предпочтительнее, 0<о<20, и о равен валентности R16-1;

подстрочные индексы s, t и u равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

Также предлагается способ получения устойчивой пены из водных жидкостей путем соединения указанных водных жидкостей с пенообразователем, включающим, по меньшей мере, один растворимый или диспергируемый в воде кремнийсодержащий простой полиэфир, определенный в данном описании.

Также предлагается способ удаления нагрузки по жидкости из газовых скважин, включающий добавление пенообразователя, полученного способами, описанными в данном описании, в газовые скважины и удаление устойчивой пены из газовых скважин как только она образуется.

Также предлагается способ разрыва пеной в операциях бурения, включающий добавление пенообразователя, полученного способами, описанными в данном описании, в нефтяную скважину во время бурения.

Способ подъема образовавшихся жидкостей к поверхности в нефтяных скважинах также является частью настоящего изобретения. Способ включает добавление пенообразователя, полученного способами, описанными в данном описании, в указанные нефтяные скважины, имеющие жидкости, и подъем указанных образовавшихся жидкостей к поверхности указанных нефтяных скважин после того, как жидкости соединятся с указанным пенообразователем.

Указанные особенности вместе с другими предметами и преимуществами, которые станут очевидны впоследствии, заключаются в подробностях, касающихся композиции, ее получения и способов ее применения, которые полнее описываются и заявляются в данном описании далее.

Подробное описание изобретения

В описании данного изобретения и формуле изобретения следующие термины и выражения должны пониматься так, как указано далее:

Выражение «углеводородные радикалы» обозначает любую углеводородную группу, из которой удалены один или несколько атомов водорода, и включает алкил, алкенил, алкинил, циклический алкил, циклический алкенил, циклический алкинил, арил, аралкил и аренил, и необязательно замещенную кислородом, азотом или серой.

Термин «алкил» обозначает любую одновалентную насыщенную, линейную, разветвленную или циклическую углеводородную группу; термин «алкенил» обозначает любую одновалентную насыщенную, линейную, разветвленную или циклическую углеводородную группу, содержащую одну или несколько углерод-углеродных двойных связей, где местом присоединения группы может быть или углерод-углеродная двойная связь или другое место; и термин «алкинил» обозначает любую одновалентную насыщенную, линейную, разветвленную или циклическую углеводородную группу, содержащую одну или несколько углерод-углеродных тройных связей и, необязательно, одну или несколько углерод-углеродных двойных связей, где местом присоединения группы может быть углерод-углеродная тройная связь или углерод-углеродная двойная связь или другое место. Примеры алкилов включают метил, этил, пропил и изобутил. Примеры алкенилов включают винил, пропенил, аллил, метилаллил, этилиденилнорборнан, этилиденнорборнил, этилиденилнорборнен и этилиденнорборненил. Примеры алкинилов включают ацетиленил, пропаргил и метилацетиленил.

Выражения «циклический алкил», «циклический алкенил» и «циклический алкинил» включают бициклические, трициклические и высшие циклические структуры, а также вышеуказанные циклические структуры, замещенные алкильными, алкенильными и/или алкинильными группами. Характерные примеры включают норборнил, норборненил, этилнорборнил, этилнорборненил, циклогексил, этилциклогексил, этилциклогексенил, циклогексилциклогексил и циклододекатриенил.

Термин «арил» обозначает любую одновалентную ароматическую углеводородную группу; термин «аралкил» обозначает любую алкильную группу (имеющую значения, указанные в данном описании), в которой один или несколько атомов водорода заменены таким же числом подобных и/или различных арильных групп (имеющих значения, указанные в данном описании); и термин «аренил» обозначает любую арильную группу (имеющую значения, указанные в данном описании), в которой один или несколько атомов водорода заменены таким же числом подобных и/или различных алкильных групп (имеющих значения, указанные в данном описании). Примеры арилов включают фенил и нафталинил. Примеры аралкилов включают бензил и фенетил. Примеры аренилов включают толил и ксилил.

Иные, чем в рабочих примерах или когда указаны иначе, все числа, выражающие количества материалов, условия реакций, длительность времени, количественные свойства материалов и т.д., указанные в описании и формуле изобретения, должны пониматься как определяемые во всех случаях термином «примерно».

Следует иметь в виду, что любой числовой интервал, указанный в данном описании, включает все подинтервалы в пределах указанного интервала и любую комбинацию различных конечных значений таких интервалов и подинтервалов.

Также следует иметь в виду, что любое соединение, материал или вещество, которое определенно или косвенно раскрывается в описании и/или упоминается в формуле изобретения как принадлежащее к группе структурно, композиционно и/или функционально родственных соединений, материалов или веществ, включает отдельных характерных представителей группы и все их комбинации.

Для цели данного раскрытия термин «несмешивающиеся» означает, что две жидкости не растворяются или ограниченно растворяются друг в друге. Кроме того, эмульсии также могут содержать газы и твердые вещества. Одна из несмешивающихся жидкостей в эмульсии обычно является полярной и часто на водной основе, и другая жидкость обычно является неполярной, как правило, определяемой как масляная фаза. Эмульсия может представлять собой, например, эмульсию типа «вода в масле» или типа «масло - в - воде». Кроме того, также возможно получение эмульсий и они обычно известны как множественные эмульсии, такие как вода - масло - вода, масло - вода - масло и т.д.

Выражение «растворимое или диспергируемое в воде» означает, что поверхностно-активное вещество в деионизованной воде образует или прозрачный раствор или мутную, но устойчивую дисперсию в концентрации 1% и при температуре 25°С.

Также используемые в описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают множественные формы, и ссылка на частное числовое значение включает, по меньшей мере, указанное частное значение, если контекст не указывает ясно на другое.

Интервалы в данном описании могут быть выражены как от «примерно» или «приблизительно» одного частного значения и/или до «примерно» или «приблизительно» другого частного значения. Когда выражен такой интервал, другое воплощение включают интервал от одного частного значения и/или до другого частного значения. Подобным образом, когда величины выражают как приближения, с использованием предшествующего «примерно», следует иметь в виду, что частное значение образует другое воплощение.

Все способы, описанные в данном описании, могут быть выполнены в любом подходящем порядке, если в данном описании не указано иное, или иное ясно не опровергается контекстом. Использование любого и всех примеров или примерной формулировки (например, «такой как») предлагаемой в данном описании, имеет предназначение только лучшее пояснение изобретения и не ставит ограничения объема изобретения, если не заявляется иное. Отсутствие формулировки в описании не должно рассматриваться как указание на какой-либо незаявленный элемент, как на существенный для практического осуществления изобретения.

Используемые в данном описании слова: «заключающий в себе», «включающий», «характеризующийся» и их грамматические эквиваленты являются охватывающими и широкими терминами, которые не включают дополнительные неповторяемые элементы или стадии способов, но также должны пониматься как включающие более ограничительные термины, «состоящий из» и «состоящий по существу из».

Настоящее изобретение относится к пенообразующим композициям, включающим:

(a) водную жидкость;

(b) по меньшей мере, один растворимый или диспергируемый в воде пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир, содержащийся в водной жидкости; и

(с) неводную жидкость;

где

водная жидкость (а) включает воду и минералы (солевой раствор),

неводная жидкость (с), по существу, состоит из жидких углеводородов, и пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b) в водной жидкости (а) определяется как:

MaM Aводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 bMBводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 cMCводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 dMEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 eDfDEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 gThTEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 iQj, где

M=R1 R2R3SiO1/2;

M A=R4R5R6SiRE ;

MB=[(R7R8R 9Si)kR10]lSi(R11 )m(R12)nRE;

MC=[(R13R14R15Si) oR16]pSi(R17)q (R18)rO1/2;

M E=R19R20RESiO1/2 ;

D=R21R22SiO2/2 ;

DE=R23RESiO 2/2;

T=R24SiO3/2;

TE=RESiO2/2; и

Q=SiO4/2;

при этом

каждый из R1, R2, R3, R 4, R5, R6, R7, R8 , R9, R10, R11, R12 , R13, R14, R15, R16 , R17, R18, R19, R20 , R21, R22, R23 и R24 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода, предпочтительно, от примерно 1 до примерно 15 атомов углерода, и предпочтительнее, от примерно 1 до примерно 10 атомов углерода;

R10 и R16 представляют собой поливалентные линейные или разветвленные ненасыщенные или насыщенные углеводородные радикалы, необязательно содержащие гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R10 и R16 равна, по меньшей мере, единице, и имеют менее примерно 30 атомов углерода, предпочтительно, менее примерно 25 атомов углерода, и предпочтительнее, менее примерно 20 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26 -(C2H4O)s(C3H 6O)t(C4H8O)u -R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R 25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода, предпочтительно, от примерно 1 до примерно 15 атомов углерода, и предпочтительнее, от примерно 1 до примерно 10 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода, предпочтительно, от примерно 2 до примерно 25 атомами углерода, и предпочтительнее, от примерно 2 до примерно 20 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода, предпочтительно, от 1 до примерно 25 атомов углерода, предпочтительнее, от 1 до примерно 20 атомов углерода, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильную группу;

подстрочные индексы a, d, e, f, g, h, i и j равны по отдельности 0 или положительны при условии 1водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 a+b+c+d+e+f+g+i+j < 300, предпочтительно, 1водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 a+b+c+d+e+f+g+i+j<200, предпочтительнее, 1водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 a+b+c+d+e+f+g+i+j<100;

подстрочный индекс b равен 0 или 1, при условии, что если b равен 1, тогда a+c+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс с равен 0 или 1, при условии, что если с равен 1, тогда a+b+d+e+f+g+i+j=0;

подстрочный индекс k положителен при условии 0<k<30, предпочтительно, 0<k<25, предпочтительнее, 0<k<20, и k равен валентности R10-1;

подстрочные индексы l, m и n равны по отдельности нулю или положительны при условии l+m+n=3;

подстрочный индекс o положителен при условии, что 0<o<30, предпочтительно, 0<о<25, предпочтительнее, 0<о<20, и о равен валентности R16-1;

подстрочные индексы s, t и u по отдельности равны нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

Другой аспект настоящего изобретения относится к, по меньшей мере, одному растворимому или диспергируемому в воде пенообразователю - кремнийсодержащему простому полиэфиру (b) - по настоящему изобретению, включающему соединение, имеющее следующую формулу:

MaDfD Eводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 g, где

M=R1R2 R3SiO1/2;

D=R21 R22SiO2/2;

DE =R23RESiO2/2;

при этом

каждый из R1, R2 , R3, R21, R22 и R23 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода, предпочтительно, от примерно 1 до примерно 15 атомов углерода, и предпочтительнее, от примерно 1 до примерно 10 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26 -(C2H4O)s(C3H 6O)t(C4H8O)u -R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R 25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 20 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 20 атомов углерода, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильную группу;

подстрочные индексы a, f и g равны по отдельности 0 или положительны при условии a+f+g<15;

подстрочные индексы s, t и u равны по отдельности нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3; и

средняя молекулярная масса полимеров составляет менее 1000 дальтон.

В другом воплощении настоящее изобретение относится к, по меньшей мере, одному растворимому или диспергируемому в воде пенообразователю - кремнийсодержащему простому полиэфиру (b) - по настоящему изобретению, включающему соединение, имеющее следующую формулу:

[(R 7R8R9Si)kR10 ]lSi(R11)m(R12) nRE;

при этом

каждый из R7, R8, R9, R 11 и R12 выбирают независимо из группы OR 25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R10 представляет собой поливалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R10 равна, по меньшей мере, единице, и имеет менее примерно 30 атомов углерода;

R E представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26-(C2H4O)s (C3H6O)t(C4H 8O)u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода; и

подстрочные индексы l, m и n равны по отдельности нулю или положительны при условии l+m+n=3.

В другом воплощении настоящее изобретение относится к, по меньшей мере, одному растворимому или диспергируемому в воде пенообразователю - кремнийсодержащему простому полиэфиру (b)- по настоящему изобретению, включающему соединение, имеющее следующую формулу:

M Cводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 dDfDEводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 g, где

МС=[(R 13R14R15Si)oR16 ]pSi(R17)q(R18) rO1/2;

D=R21R 22SiO2/2;

DE=R 23RESiO2/2;

при этом

каждый из R13, R14, R 15, R17, R18, R21, R 22 и R23 выбирают независимо из группы OR 25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R16 представляет собой поливалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, при условии, что валентность R16 равна, по меньшей мере, единице, и имеет менее примерно 30 атомов углерода;

R E представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26-(C2H4O)s (C3H6O)t(C4H 8O)u-R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода;

подстрочные индексы d, f и g равны по отдельности 0 или положительны при условии d+f+g<20;

подстрочный индекс о положителен при условии, что 0<o<30, и о равен валентности R16-1; и

подстрочные индексы s, t и u равны по отдельности нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

В другом воплощении настоящее изобретение относится к, по меньшей мере, одному растворимому или диспергируемому в воде пенообразователю кремнийсодержащему простому полиэфиру (b) по настоящему изобретению, включающему соединение, имеющее следующую формулу:

MA=R4 R5R6SiRE;

при этом

каждый из R4, R5 и R6 выбирают независимо из группы OR25 или одновалентных углеводородных радикалов, необязательно содержащих гетероатомы и гидроксильные группы, имеющих от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

RE представляет собой одновалентный радикал, определяемый как -R26 -(C2H4O)s(C3H 6O)t(C4H8O)u -R27, при условии, что полимер должен содержать, по меньшей мере, одну группу RE;

R 25 представляет собой одновалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от примерно 1 до примерно 20 атомов углерода;

R26 представляет собой кислород или двухвалентный линейный или разветвленный ненасыщенный или насыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, с от примерно 2 до примерно 30 атомами углерода;

R27 представляет собой Н или -С(=О)СН3 или одновалентный насыщенный или ненасыщенный углеводородный радикал, необязательно содержащий гетероатомы и гидроксильные группы, имеющий от 1 до примерно 30 атомов углерода; и

подстрочные индексы s, t и u равны по отдельности нулю или положительны при условии, что s+t+uводные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 3.

Согласно настоящему изобретению также предлагаются композиции, при этом водная жидкость (а) может представлять собой, по существу, чистую воду или, с другой стороны, воду с различными количествами твердых (частиц) материалов и минералов, солей или других химических веществ.

Неводная жидкость по настоящему изобретению представляет собой любую жидкость, по существу, нерастворимую в водной жидкости. Например, неводная жидкость может представлять собой, например, линейные или разветвленные циклические или ациклические насыщенные или ненасыщенные алифатические или ароматические углеводороды. Углеводороды по настоящему изобретению типично содержат, по меньшей мере, примерно шесть атомов углерода и могут быть незамещенными или, с другой стороны, замещены одной или несколькими содержащими гетероатомы группами (например, гидроксилом, амино, карбоксилом, амидной группой, ангидридной, сложноэфирной или простой эфирной группами) до тех пор, пока углеводороды остаются в основном нерастворимыми в водной жидкости.

Некоторые примеры неводных жидкостей включают, но не ограничиваются указанным, галогенированные или негалогенированные углеводороды, имеющие от примерно 2 до примерно 30 атомов углерода, и предпочтительнее галогенированные или негалогенированные этены, бутадиены, пентаны, гексаны, гептаны, октаны, бензолы, толуол, этилбензолы, ксилолы, нафталин, крезолы, нафта, жиры, смазочные масла, нефть, газолин, дизельное топливо, сырую нефть, мазуты, топливо для реактивных двигателей, печное топливо, бензин для химической чистки, растительные масла, минеральные масла, газоконденсаты и гудроны или битумы.

Легкие конденсаты в газовых скважинах, содержащие углеводороды, имеющие от примерно 5 до примерно 8 атомов углерода (пентаны, гексаны, гептаны, октаны и т.д.), являются особенно важными в газовых скважинах, и они могут оказывать особенно вредное действие на устойчивость пены.

Соотношение водной (а) и неводной (с) жидкостей в настоящем изобретении составляет от примерно 2,5:97,5 до примерно 99,9:0,1 по объему.

Концентрация растворимого или диспергируемого в воде пенообразователя кремнийсодержащего простого полиэфира (b) относительно суммы водной (а) и неводной (с) жидкостей в настоящем изобретении составляет от примерно 0,0001% до примерно 10%, предпочтительно, от примерно 0,001% до примерно 5%, и предпочтительнее, от примерно 0,005% до примерно 1%. Композиции по настоящему изобретению могут включать не только, по меньшей мере, один растворимый или диспергируемый в воде пенообразователь кремнийсодержащий простой полиэфир (b), но необязательно могут содержать другие органические или силиконовые пенообразователи, которые могут быть растворимыми или диспергируемыми или нерастворимыми в воде. Пенообразователи, обычно используемые в нефтяной промышленности, могут содержать анионогенные, неанионогенные, катионогенные, цвиттер-ионные или амфотерные поверхностно-активные вещества. Такие пенообразователи могут быть водорастворимыми или маслорастворимыми.

Типичные анионогенные поверхностно-активные вещества могут включать соли щелочных металлов жирных кислот, такие как олеат натрия; сульфаты спиртов, сульфаты простых эфиров, сульфаты этоксилированных спиртов, алкиларилсульфонаты, алкилфенолсульфонаты, сульфонаты простых алкилэфиров, нафталинсульфонаты, карбоксилированные этоксилаты спиртов или алкилфенолов, сульфосукцинаты, амидосульфонаты.

Типичные неионогенные поверхностно-активные вещества могут включать сополимеры кремнийорганических соединений и простых эфиров, этоксилированные спирты, алкилфенолалкоксилаты, полиолы, блоксополимеры простых эфиров, сложные эфиры глицерина и простые полиэфиры, сложные эфиры гликолей, жирные кислоты (лауриловую кислоту, олеиновую кислоту, стеариновую кислоту и т.д.), алкоксилированные жирные кислоты и эфиры жирных кислот, производные сорбитана, сложные эфиры сахарозы и глюкозы.

Типичные катионогенные поверхностно-активные вещества могут включать этилендиаминалкоксилаты, алкоксилаты алифатических аминов и аминов древесной смолы, соли четвертичного аммония, соли алкилпиридиния, алкоксилированные амины жиров, двойные бис- или дичетвертичные аммониевые поверхностно-активные вещества, соли амидопропилчетвертичных аминов и т.д.

Типичными цвиттер-ионными и амфотерными поверхностно-активными веществами являются соли аминокислот, алкилбетаины, такие как коко-, децил-, цетил-, лаурил- или олеилбетаины, амидопропилбетаины, имидазолины и производные имидазолинов, сульфобетаины, султаины, аминопропионаты, аминоксиды и т.д.

Концентрация растворимого или диспергируемого в воде пенообразователя кремнийсодержащего простого полиэфира (b) относительно концентрации всех пенообразователей в настоящем изобретении составляет от примерно 0,01% до примерно 100%.

Большинство типичных применений композиций по настоящему изобретению имеет место в нефтяной промышленности. Пены могут быть дешевой альтернативой жидкостей для бурения для удаления бурового шлама из бура и подъема их из ствола скважины или открытия образования для получения нефти или газа. Преимуществом использования пены против сжатого газа является то, что структура пены предотвращает утечку газа. Другим применением является возбуждение скважины, включая разрыв пеной, где используются особые реологические свойства пен. Другими примерами являются подъем углеводородов, подъем сырой нефти. Важным применением пен является удаление нагрузки по жидкости из газовых скважин, подъем с помощью пены (FAL). При FAL пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (а), один или в комбинации с другими пенообразователями и добавками, закачивают периодически или непрерывно через обсадную трубу или кольцевое пространство или капиллярные колонны в нагрузку по жидкости и газ скважины для превращения такой жидкости в пену. В других применениях, таких как пены для бурения, газовой фазой пены могут быть другие газы, такие как азот, воздух, метан или какой-либо другой подходящий газообразный материал.

Во всех таких применениях как водные, так и неводные жидкости могут присутствовать одновременно, и пена должна быть устойчивой на протяжении разумного времени при наличии широкого интервала соотношений водная/неводная фаза, широкого интервала концентраций соли, давления и температур и также в присутствии кислот и оснований.

Другим возможным применением пенообразующих композиций по настоящему изобретению являются флотационные способы обработки нефтеносных песков или при разработке месторождений.

Вследствие широкого интервала условий в скважине необходимо получать широкий ряд пенообразователей с использованием указанных пенообразователей и других ингредиентов в различных соотношениях.

Композиция пенообразователя часто содержит некоторые ингредиенты иные, чем пенообразователи, такие как ингибиторы коррозии, антиоксиданты, биоциды, усилители пены; антифризы, такие как различные гликоли, глицерин, ингибиторы парафинирования, депрессантные присадки, ингибиторы асфальтинизации, ингибиторы образования накипи, ингибиторы газового гидрата, растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA), и т.д. Такие добавки выбирают, основываясь на предполагаемом использовании, и такой выбор лежит в сфере знаний специалиста в данной области техники, так же, как и требуемые количества таких добавок, известные специалисту в данной области техники.

В композиции по настоящему изобретению могут добавляться другие необязательные ингредиенты, в том числе связующие вещества, например, силановые связующие вещества, вспомогательные вещества для отверждения, например, в том числе активаторы, замедлители и ускорители, добавки для переработки, такие как масла, пластификаторы, смолы, повышающие липкость, кремнеземы, другие наполнители, пигменты, жирные кислоты, оксид цинка, воски, антиозонанты, пептизаторы, усилители, такие как, например, углеродная сажа; смачивающие вещества, антикоррозионные добавки, поглотители сероводорода, биоциды и т.д. Такие добавки выбирают, основываясь на предполагаемом использовании, и такой выбор лежит в сфере знаний специалиста в данной области техники, так же, как и требуемые количества таких добавок, известные специалисту в данной области техники.

В воплощении изобретение включает способ образования пены с использованием любой из композиций, описанных в данном описании.

В воплощении способ образования пены включает применение композиции, в которой объемное отношение водной жидкости к неводной жидкости колеблется от примерно 2,5:97,5 до 99,9:0,1.

В воплощении способ образования пены включает применение композиции, в которой концентрация растворимого или диспергируемого в воде пенообразователя - кремнийсодержащего простого полиэфира (b) - относительно суммы водной и неводной жидкостей составляет от примерно 0,0001% до примерно 10%.

В воплощении способ образования пены включает применение композиции, при этом указанная композиция включает не только растворимый или диспергируемый в воде пенообразователь - кремнийсодержащий простой полиэфир (b), но также включает один или несколько других органических или силиконовых, анионогенных, неионогенных, катионогенных, цвиттер-ионных или амфотерных пенообразователей, и массовое отношение пенообразователя - кремнийсодержащего простого полиэфира (b) - к общему количеству органический и силиконовых пенообразователей составляет от примерно 0,01% до примерно 100%.

В воплощении изобретение включает способ удаления нагрузки по жидкости из газовых скважин, включающий добавление пенообразователя в указанные газовые скважины и удаление указанной устойчивой пены из указанных газовых скважин при образовании пены или во время бурения скважин.

В воплощении изобретение включает способ подъема образовавшихся жидкостей на поверхность в нефтяных скважинах, включающий добавление пенообразователя, полученного согласно способу по п.12, в указанные нефтяные скважины и подъем указанных образовавшихся жидкостей на поверхность указанных нефтяных скважин, после чего их объединяют с указанным пенообразователем.

Примеры

Ниже приводятся примеры, которые представлены для пояснения особенностей изобретения и не должны рассматриваться как ограничение объема изобретения. Примеры для сравнения приводятся с целью сравнения и не поясняют изобретение.

В качестве углеводородной фазы используются различные алифатические углеводороды. Гексаны, пентаны (качество для ВЭЖХ), циклогексан (проба >99%) закупают у Fisher Scientific, н-октан и н-декан закупают у Aldrich.

Пример синтеза А

Пятьсот десять грамм (510 г) простого полиэфира усредненной формулы СН2=СНСН2 (ОСН2СН2)10ОН, 0,55 г пропионата натрия и 25 ч/млн Pt в виде хлорплатиновой кислоты загружают в четырехгорлую круглодонную колбу, снабженную холодильником (присоединенным к источнику азота), подвесной мешалкой, греющим кожухом и термопарой. Смесь при перемешивании нагревают до 90°С. Через капельную воронку в колбу постепенно, в течение 30 мин добавляют гептаметилтрисилоксан (157,4 г). Экзотермическую реакцию регулируют медленным добавлением и охлаждением смесью воды со льдом. Затем реакцию завершают дополнительным перемешиванием в течение еще четырех часов, и завершение реакции проверяют газовой хроматографией (нет оставшегося гептаметилтрисилоксана). После охлаждения смеси до 40°С добавляют бикарбонат натрия и целит 545, перемешивают в течение 10 мин, и затем продукт реакции фильтруют под давлением через 5-микронный фильтровальный слой. Продукт представляет собой жидкость и имеет янтарный цвет. Средняя молекулярная масса и растворимость в воде пенообразователя продукта данного примера приводятся ниже в таблице 1.

Пример синтеза В

Пятьсот пятьдесят пять грамм (550 г) простого полиэфира усредненной формулы СН2=СНСН2 (ОСН2СН2)14,4ОН, 0,55 г пропионата натрия и 25 ч/млн Pt в виде хлорплатиновой кислоты загружают в четырехгорлую круглодонную колбу, снабженную холодильником (присоединенным к источнику азота), подвесной мешалкой, греющим кожухом и термопарой. Смесь при перемешивании нагревают до 90 оС. Через капельную воронку в колбу постепенно, в течение 30 мин добавляют гептаметилтрисилоксан (123,0 г). Экзотермическую реакцию регулируют медленным добавлением и охлаждением смесью воды со льдом. Затем реакцию завершают дополнительным перемешиванием в течение еще трех часов, и завершение реакции проверяют газовой хроматографией (нет оставшегося гептаметилтрисилоксана). После охлаждения смеси до 40°С добавляют бикарбонат натрия и целит 545, перемешивают в течение 10 мин, и затем продукт реакции фильтруют под давлением через 5-микронный фильтровальный слой. Продукт представляет собой твердое вещество и имеет янтарный цвет. Средняя молекулярная масса и растворимость в воде пенообразователя продукта данного примера приводятся ниже в таблице 1.

Пример синтеза С

1-(2-Триметилсилилэтил)-1,1,3,3,-тетраметилдисилоксан (26,4 г), аллилфункциональный простой полиэфир усредненной структуры СН2=СНСН2(ОСН2СН2 )10ОН (73,6 г) и пропионат натрия (0,1 г) загружают в 250-мл круглодонную колбу. Колбу снабжают подвесной мешалкой, трубкой для подачи азота, терморегулятором, холодильником и греющим кожухом. Смесь нагревают до 80°С. Добавляют раствор хлорплатиновой кислоты (10 ч/млн в пересчете на Pt) в этаноле. Реактор выдерживают при 80оС до тех пор, пока щелочным гидролизом не будет обнаруживаться Si-H. Продукт переносят в роторный испаритель и обрабатывают при 90°С в течение 2 часов при давлении 6,67 кПа (50 Торр). Продукт реакции фильтруют под давлением через 5-микронный фильтровальный слой. Полученный материал при комнатной температуре представляет собой светло-желтую прозрачную жидкость. Средняя молекулярная масса и растворимость в воде пенообразователя продукта данного примера приводятся ниже в таблице 1.

Пример синтеза D

1-Триметилсилил-2-диметилсилилэтан (35,6 г), аллилфункциональный простой полиэфир усредненной структуры СН2=СНСН2О(СН2СН2 О)14,4Н (200 г) и изопропанол (50 г) загружают в 500-мл круглодонную колбу. Колбу снабжают подвесной мешалкой, холодильником, греющим кожухом и термопарой с терморегулятором. Реакционную среду нагревают до 80°С, и добавляют катализатор Карстедта (10 ч/млн в пересчете на Pt). Отмечают выделение тепла, и через 10 мин при присутствии катализатора температура в реакторе достигает 97°С. Как только выделение тепла прекращается, реактор охлаждают до 80°С, и смесь перемешивают еще в течение 2 часов. Продукт переносят в одногорлую колбу и обрабатывают в течение 1 часа при 90°С и давлении 6,67 кПа (50 Торр) в роторном испарителе. Полученный материал при комнатной температуре представляет собой желтый воск. Средняя молекулярная масса и растворимость в воде пенообразователя продукта данного примера приводятся ниже в таблице 1.

Пример синтеза Е

1-Триметилсилил-2-диметилсилилэтан (17,8 г), аллилфункциональный простой полиэфир усредненной структуры СН2=СНСН2О(СН2СН2 О)32Н (200 г) и изопропанол (50 г) соединяют в 500-мл круглодоннуй колбе. Колбу снабжают подвесной мешалкой, холодильником, греющим кожухом и термопарой с терморегулятором. Реакционную среду нагревают до 80°С, и добавляют катализатор Карстедта (10 ч/млн в пересчете на Pt). Реакционную смесь перемешивают при 80°С в течение 48 часов. Продукт переносят в одногорлую колбу и обрабатывают в течение 1 часа при 90°С и давлении 6,67 кПа (50 Торр) в роторном испарителе. Полученный материал при комнатной температуре представляет собой желтый/коричневый воск. Средняя молекулярная масса и растворимость в воде пенообразователя продукта данного примера приводятся ниже в таблице 1.

Пример синтеза F

Аллилполиэтиленоксид с концевыми эпоксигруппами (8 ЕО, 25,5 г), 47,5 г гептаметилтрисилоксана и 0,1 г пропионата натрия соединяют в 250-мл четырехгорлой круглодонной колбе, снабженной механической мешалкой, переходником Клайзена, содержащим обратный холодильник и термометр (с контролем (Therm-O-Watch), обводной трубкой для азота и 100-мл капельной воронкой. Смесь нагревают до 90°С и добавляют катализатор 0,26 мл раствора хлорплатиновой кислоты (1% раствор в этаноле). Реакционная смесь через одну минуту нагревается экзотермически до 103°С. Добавляют остальные 102 г аллилполиэтиленоксида с концевыми эпоксигруппами из капельной воронки со скоростью, достаточной для поддержания температуры реакционной смеси приблизительно 100°С. Реакционная смесь не показывает следов SiH, когда вводится в трубку для гидролиза, содержащую раствор КОН/вода/этанол. Затем продукт фильтруют через тонкий фильтровальный слой, обрабатывают на Rotovap в течение 1,5 часов при 70°С и давлении до 0,133 кПа (1 мм рт.ст.) и получают прозрачную янтарную жидкость с содержанием эпоксигрупп 5,1 мас.% (ожидаемые 100% эпокси).

Промежуточное соединение - эпоксимодифицированный трисилоксан (100,0 г) вместе с 18,40 г диэтаноламина (соответствующими молярному избытку 1,88 мол.%) и 50,74 г 2-пропанола загружают в 250-мл четырехгорлую круглодонную колбу, снабженную механической мешалкой, переходником Клайзена, содержащим обратный холодильник и термометр (с контролем), и обводной трубкой для азота. Смесь нагревают до 80°С и добавляют катализатор 0,17 г бутоксида титана(VI). Время реакции составляет приблизительно 48 часов, и тогда реакционную смесь охлаждают до температуры окружающей среды и добавляют 1,0 г воды для дезактивации катализатора. Затем продукт фильтруют через тонкий фильтровальный слой, обрабатывают на Rotovap в течение 1,5 часов при 70°С и давлении до 0,133 кПа (1 мм рт.ст.) и получают прозрачную янтарную жидкость. Структуры аллилполиэтиленоксида с концевыми эпоксигруппами и модифицированного этилендиамином алкоксилата трисилоксана подтверждают 29Si и 13С ЯМР. Средняя молекулярная масса и растворимость в воде пенообразователя продукта данного примера приводятся ниже в таблице 1.

Пример синтеза G

Ди-трет-бутоксиметилсилан (44,6 г), аллилфункциональный простой полиэфир усредненной структуры СН2=СНСН2О(СН2СН2 О)14,4Н (255,4 г), пропионат натрия (0,30 г) и изопропанол (75,0 г) загружают в 500-мл круглодонную колбу. Колбу снабжают подвесной мешалкой, холодильником, греющим кожухом и терморегулятором. Смесь нагревают до 85°С под слоем азота. Добавляют хлорплатиновую кислоту (СРА) в этаноле (10 ч/млн в пересчете на Pt), и смесь выдерживают при 85°С в течение 15 часов. Тест на гидролиз показывает 1 мл на мл. Добавляют еще 40,5 г полиэфира и следом другую аликвоту СРА (10 ч/млн Pt). Материал выдерживают при 80 оС еще в течение 2 часов. Продукт переносят в одногорлую колбу и помещают на роторный испаритель. Начинают обработку при 90°С и давлении 6,67 кПа (50 Торр) на 2 часа. Материал по цвету при комнатной температуре представляет собой темно-серый воск. Средняя молекулярная масса и растворимость в воде пенообразователя продукта данного примера приводятся ниже в таблице 1.

Пример синтеза Н

1-(2-Триметилсилилэтил)-1,1,3,3,-тетраметилдисилоксан (246,8 г), аллилфункциональный простой полиэфир усредненной структуры СН2=СНСН2О(СН2СН2 О)14,4Н (53,2 г), пропионат натрия (0,30 г) и изопропанол (75,0 г) загружают в круглодонную колбу. Колбу снабжают подвесной мешалкой, холодильником, греющим кожухом и терморегулятором. Смесь нагревают до 85°С под слоем азота. Добавляют хлорплатиновую кислоту (СРА) (10 ч/млн в пересчете на Pt) в этаноле, и смесь выдерживают при 85°С в течение 3 часов. Отсутствие выделения водорода во время испытания на гидролиз указывает на полное гидросилилирование. Продукт переносят в одногорлую колбу и помещают на роторный испаритель. Начинают обработку при 90°С и давлении 6,67 кПа (50 Торр) на 2 часа. Материал по цвету при комнатной температуре представляет собой светло-серый воск. Средняя молекулярная масса и растворимость в воде пенообразователя продукта данного примера приводятся ниже в таблице 1.

Примеры для сравнения

Композиции силиконовых пенообразователей для сравнения комп. А - комп. G приводятся ниже:

Комп. А:Me3 Si[(OSiMe2)18(OSiMeP)4,5]OSiMe 3, где Р= -С3Н6(ОС2Н 4)17,5ОН.

Комп. В:Me3 Si[(OSiMe2)15(OSiMeP)5,5]OSiMe 3, где Р= -С3Н6(ОС2Н 4)17ОСН3.

Комп. С:Me 3Si[(OSiMe2)74(OSiMeP)9 ]OSiMe3, где Р= -С3Н6(ОС 2Н4)23(ОС3Н6 )26ОН.

Комп. D:Me3Si[(OSiMe 2)74(OSiMeP)9]OSiMe3, где Р= -С3Н6(ОС2Н4 )23(ОС3Н6)5,8ОН.

Комп. Е:Р(OSiMe2)12P, где Р= -С3Н6(ОС2Н4) 12ОН.

Комп. F:Me3Si[(OSiMe 2)15(OSiMeP)5,5]OSiMe3 , где Р= -С3Н6(ОС2Н4 )7,5ОН.

Комп. G:Me3Si(OSiMeP) 1,9OSiMe3, где Р= -С3Н6 (ОС2Н4)7,5ОСН3.

Указанные материалы получают стандартными процедурами. Средняя молекулярная масса и растворимость в воде пенообразователей продуктов данного примера приводятся ниже в таблице 1.

Таблица 1

(Средняя молекулярная масса и растворимость в воде продуктов примеров синтеза и примеров для сравнения)
Материал Средняя молекулярная масса (дальтон) Растворимость в деионизованной воде при 25°С, 1%
Пример А 800Растворим
Пример В970Растворим
Пример С 725Диспергируется (муть)
Пример D810 Растворим
Пример E 1585Растворим
Пример F770Растворим
Пример G 940Растворим
Пример H910Растворим
Комп. A5500 Растворим
Комп. B6000Растворим
Комп. C30000 Растворим
Комп. D19000 Растворим
Комп. E 2000Растворим
Комп. F3800Растворим
Комп. G1100 Растворим

Примеры испытаний

Пример испытаний 1

Выполняют ряд скрининг-тестов с пенообразователями примеров А-Н и примеров для сравнения А-G для идентификации материалов, которые имеют потенциал эффективных пенообразователей при подъеме с помощью пены с высоким уровнем конденсатов углеводородов.

Используют две системы для моделирования условий в газовой скважине:

(а) 50% деионизованной воды и 50% гексанов; и

(b) 30% раствора NaCl (3%) и 70% гексанов.

Пену получают с использованием смесителя Варринга. Растворяют один грамм пенообразователя в водной фазе, затем добавляют гексан и получают в смесителе 200 мл смеси. Затем жидкость перемешивают в смесителе в течение 30 с при 18000 об/мин и наблюдают, получается или нет стабильная пена.

Таблица 2

(Образование пены из смесей водная фаза/гексан в присутствии различных органомодифицированных силиконов)
Материал Деион.вода/гексан (50/50)3% раствор NaCl/гексан (30:70)
Комп. А Нет пеныНет пены
Комп. ВНет пеныНет пены
Комп. СПенаНет пены
Комп. D ПенаНет пены
Пример АПенаПена
Пример BПена Пена
Пример CПенаПена
Пример DПена Пена
Пример EПенаПена
Пример FПена Пена
Пример GПенаПена
Пример HПена Пена
Комп. EПенаНет пены
Комп. FНет пеныНет пены
Комп. GПенаПена

Таблица 2 показывает, что только несколько пенообразователей из примеров для сравнения, но все пенообразователи из примеров синтеза обеспечивают эффективное пенообразование с обеими жидкостями. За исключением пенообразователя из примера Е все пенообразователи по изобретению обладают молекулярной массой ниже 1000 дальтон. Все пенообразователи из примеров для сравнения обладают молекулярной массой свыше 1000 дальтон, и все, но не пример для сравнения G, не оправдывают ожиданий в случае 3% раствора NaCl с гексаном.

Пример испытаний 2

Способность различных пенообразователей понижать нагрузку по жидкости в различных дозах исследуют с использованием прибора для динамического испытания пен, описанного Yang J., Jovancicevic V. and Ramachadran S.: «Foam for gas well deliquification», Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 309 (2007), pp. 177-181. Загружают сто миллилитров жидкости в снабженную рубашкой стеклянную колонку (высота 77/70 см, диаметр 5 см) со стеклообразной фриттой на дне и выпускным ответвлением в верхней части. Для создания пены используют газ азот с фиксированной скоростью потока 7 л/мин (т.е. 0,425 м3/час). Жидкость может быть удалена пеной, если только пена является достаточно стабильной для достижения выпускной трубы наверху (высота 70 см), и затем ее собирают. Количество жидкости, выгруженной пеной через 5 мин, используют для количественной оценки эффективности пенообразователя.

Сначала в водной фазе растворяют пенообразователь до добавления углеводорода. Углеводородной фазой является гексан, декан или смесь углеводородов, содержащая гексан, декан, октан и циклогексан в соотношении 1:1:1:1, и 3% раствор соли NaCl является водной фазой, и объемное отношение углеводородов к раствору соли составляет 70:30.

Таблица 3

(Выгрузка жидкости с помощью пенообразователей при различных дозах углеводородов и пенообразователей)
УглеводородыПоверхностно-активное вещствоВыгруженная жидкость, гВыгруженная жидкость, мл
Название Дозировка, г
Гексан Комп. G0,1010 0
Гексан Пример А0,101 31,238,5
ДеканПример В0,1838 48
Декан Пример А0,107 20,127
ДеканПример В 0,1022938
СмесьПример А0,09912,2 16
Смесь Пример В0,098 30,437
СмесьПример В 0,11232,8 42,5
Гексан Пример D0,1219,2 23,5
Гексан Пример Е0,125 69,273
ГексанПример F 0,2239,5 48
Гексан Пример F0,115 19,322
ГексанПример Н 0,1212,515

Таблица 3 показывает, что в исследовании примеры пенообразователей по изобретению проявляют хорошие рабочие характеристики со всеми углеводородами, в то время как пенообразователь примера для сравнения не образует достаточно устойчивых пен для выгрузки любой жидкости.

Пример испытаний 3

Исследуют влияние химии углеводородов на характеристику пенообразования новых материалов с использованием различных углеводородов. В градуированный однолитровый цилиндр загружают сто миллилитров жидкости, содержащей 30 об.% водного раствора NaCl (3%) и 0,05 г пенообразователя и 70 об.% углеводорода. Барботируют азот со скоростью потока два литра в минуту через среднепористую стеклообразную фритту, погруженную в смесь жидкостей. Высоту пены после барботирования в течение 5 мин используют для количественной оценки эффективности пенообразования.

Таблица 4

(Объем пены, образовавшейся в присутствии различных пенообразователей)
водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 Высота пены, мл
водные пенообразующие композиции с совместимостью с углеводородами, патент № 2528801 Гексаны ПентаныДекан ОктанЦиклогексан Смесь*
Пример А 800>1000 550750650 700
*н-Декан + н-октан + гексаны + циклогексан (1:1:1:1)

Таблица 4 показывает, что с использованием в качестве пенообразователя продукта примера А образуется большое количество пены из всех отдельных углеводородов, а также их смеси.

Пример испытаний 4

Продукт примера А в качестве поверхностно-активного вещества в различных дозах и гексаны используют для моделирования газоконденсатов. Используют такой же способ, какой описан в примере испытаний 2.

Водной фазой является 3% раствор NaCl, и объемное отношение углеводородов к раствору соли составляет 70:30.

Таблица 5

(Влияние дозы пенообразователя на выгрузку жидкости)
Поверхностно-активное вещество Выгруженная пена, гВыгруженная пена, мл
Название Дозировка, г
Пример А00 0
0,050 1,62
0,0716,59
0,09126,6 33
0,126 37,046
0,18042,9 54

Таблица 5 показывает, что продукт примера А является эффективным пенообразователем для выгрузки жидкости, начиная от такой низкой концентрации, как примерно 0,1 г/100 мл.

Пример испытаний 5

Исследуют влияние отношения углеводородов к солевому раствору с использованием того же способа, как в примере испытаний 2, снова с использованием смесей гексан/3% раствор NaCl. В качестве пенообразователя используют продукт примера А в концентрации 0,10 г/100 мл жидкости.

Таблица 6

(Влияние отношения углеводородов к солевому раствору на выгрузку жидкости)
Объемное отношение гексана к 3% раствору NaClВыгруженная пена, г Выгруженная пена, мл
100:000
90:1015,2 27
80:20 28,232,1
70:3031,2 38,5
50:50 42,552
40:6046,5 53
32,5:67,5 45,550
25:7526,628
10:9066,3 66
0:100 66,366

Таблица 6 показывает, что продукт примера А работает как эффективный пенообразователь при любом отношении конденсат/солевой раствор, если в смеси присутствует водная фаза.

Пример испытаний 6

Исследуют выгрузку жидкости при повышенной температуре с использованием того же способа, как в примере испытаний 2, снова с использованием смесей гексан/3% раствор NaCl.

Таблица 7

(Выгрузка жидкости при 55°С)
Поверхностно-активное вещество Выгруженная жидкость, гВыгруженная жидкость, мл
Название Дозировка, г
Пример B 0,12553,362
Пример D 0,1225,631
Пример E 0,1253,967
Пример G 0,11542,146
Пример Н 0,122024

Таблица 7 показывает, что продукты примеров по данному изобретению работают как эффективные пенообразователи при повышенной температуре.

Можно видеть, что по сравнению с композициями, раскрытыми в публикации патента США 2007/0079963, в которых используется полисилоксан с молекулярной массой от примерно 1000 до примерно 1000000 дальтон (и в предпочтительном интервале 6000-60000 дальтон), силоксан по настоящему изобретению дает превосходные результаты при молекулярной массе ниже 1000 дальтон. Например, в примерах А, В и С молекулярная масса колеблется от 725 (пример С) до 970 (пример А), и со всеми ними достигается пенообразование. Такие результаты являются неожиданными с учетом рекомендации в указанной публикации в отношении более высокой молекулярной массы и неудачи в достижении приемлемых результатов при молекулярной массе ниже 1000 дальтон, как показано в примере 3 в публикации патента США 2007/0079963, где полисилоксан с молекулярной массой 600 не позволяет достичь пенообразования.

Следует представлять, что можно осуществлять различные модификации воплощений, описанных в данном описании. Следовательно, приведенное выше описание не следует рассматривать как ограничивающее, но только как примеры различных воплощений. Специалисты в данной области техники представят другие модификации в пределах объема и сущности прилагаемой формулы изобретения.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2528801

patent-2528801.pdf

Класс C09K8/38 газообразные или пенные буровые составы для бурения скважин

доставка зернистого материала под землю -  патент 2523275 (20.07.2014)
пенообразующая водная композиция -  патент 2509096 (10.03.2014)
способ бурения скважин на саморазрушающейся пене по замкнутому циркуляционному циклу, установка и композиция саморазрушающейся пены для его осуществления -  патент 2498036 (10.11.2013)
термостабильные композиции и их применение в буровых растворах -  патент 2453575 (20.06.2012)
улучшенные композиции пенного бурового раствора на масляной основе, способ их получения и применения -  патент 2435018 (27.11.2011)
безглинистый полисахаридный буровой раствор -  патент 2427605 (27.08.2011)
газогенерирующий пенный состав для обработки призабойной зоны пласта (варианты) -  патент 2351630 (10.04.2009)
способ бурения твердой породы при помощи буровой туннелепроходческой машины -  патент 2341642 (20.12.2008)
газовыделяющий пенообразующий состав для первичного вскрытия продуктивных пластов и освоения скважин -  патент 2327853 (27.06.2008)
буровой раствор -  патент 2301822 (27.06.2007)

Класс C09K8/518 пены

Класс C09K8/70 характеризующиеся их формой или формой их компонентов, например пены

вязкоупругие жидкости, содержащие гидроксиэтилцеллюлозу -  патент 2473585 (27.01.2013)
способ получения гранулы покрытого окисляющего вещества, полученная гранула и ее применение -  патент 2471848 (10.01.2013)
композиции жидкостей для обработки скважин, включающие составы с замедленным высвобождением перкарбоната, и способы их применения -  патент 2456325 (20.07.2012)
вспененные гелеобразные системы для гидроразрыва подземных пластов и способы их получения и применения -  патент 2436828 (20.12.2011)
модификация реологических свойств вязкоупругого поверхностно-активного вещества -  патент 2428563 (10.09.2011)
способ извлечения нефти с использованием пенистой эмульсии с нефтяной сплошной фазой -  патент 2412341 (20.02.2011)
композиции для обработки буровых скважин, содержащие пенные наполнители, и способы их применения -  патент 2404223 (20.11.2010)
гранулы материала, применяемые для уменьшения выноса проппанта из трещины гидроразрыва -  патент 2373253 (20.11.2009)
устройство для обработки призабойной зоны скважины -  патент 2313663 (27.12.2007)

Класс C09K8/94 пены

способ освоения нефтяных и газовых скважин -  патент 2527419 (27.08.2014)
доставка зернистого материала под землю -  патент 2523275 (20.07.2014)
дополнительные поверхностно-активные композиции и способы их изготовления и применения -  патент 2487908 (20.07.2013)
способ обработки призабойной зоны пласта -  патент 2451169 (20.05.2012)
твердый пенообразователь для удаления жидкого пластового флюида из газовых и газоконденсатных скважин -  патент 2442814 (20.02.2012)
способы регулирования миграции материалов в форме частиц в подземной формации -  патент 2425966 (10.08.2011)
газообразующий состав для удаления воды и освоения газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин -  патент 2337125 (27.10.2008)
технологическая смесь для удаления жидкого пластового флюида из газоконденсатных скважин с аномально низкими пластовыми давлениями -  патент 2328515 (10.07.2008)
способ получения твердого пенообразователя для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин -  патент 2323244 (27.04.2008)

Класс E21B43/22 с применением химикалий или бактерий

способ повышения нефтеотдачи в неоднородных, высокообводненных, пористых и трещиновато-пористых, низко- и высокотемпературных продуктивных пластах -  патент 2528805 (20.09.2014)
способ снижения вязкости углеводородов -  патент 2528344 (10.09.2014)
применение алк (ен) ил олигогликозидов в процессах с повышенным извлечением нефти -  патент 2528326 (10.09.2014)
усовершенствование способа добычи нефти с использованием полимера без дополнительного оборудования или продукта -  патент 2528186 (10.09.2014)
способ разработки нефтяной залежи -  патент 2528183 (10.09.2014)
способ освоения нефтяных и газовых скважин -  патент 2527419 (27.08.2014)
жидкости для технического обслуживания ствола скважины, содержащие катионные полимеры, и способы их применения -  патент 2527102 (27.08.2014)
состав для регулирования разработки неоднородного нефтяного пласта -  патент 2526943 (27.08.2014)
способ повышения добычи нефтей, газоконденсатов и газов из месторождений и обеспечения бесперебойной работы добывающих и нагнетательных скважин -  патент 2525413 (10.08.2014)
доставка зернистого материала под землю -  патент 2524086 (27.07.2014)

Класс E21B43/267 путем расклинивания

Наверх