聚集组合物、改性颗粒状固体组合物及其制备和使用方法技术

用于改变表面性质的聚集组合物，包含胺、多胺和/或胺聚合物和酸性含羟基化合物和/或路易斯酸或其混合物和组合的反应产物，其中组合物在固体材料上形成部分或完全涂层，改变用于井下操作的表面的聚集倾向和/或ζ电位。一种处理固体材料的方法，包括在井下操作中使材料与聚集组合物接触。经处理的固体材料，包含含有用于井下操作的聚集组合物的部分或完全涂层。

Aggregation composition and modified granular solid composition and its preparation and use methods

For aggregation composition change the surface properties, including amines, polyamines and / or amine polymer and acidic hydroxyl containing compounds and / or Lewis acid or mixtures and combinations of reaction products, wherein the composition formed partially or completely coated on the solid material, change for underground operation surface aggregation tendency and / or zeta potential. A method for dealing with solid materials, including contact between the material and the aggregate composition in the downhole operation. The processed solid material includes a partial or complete coating containing an aggregation composition for downhole operation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚集组合物、改性颗粒状固体组合物及其制备和使用方法专利技术背景1.专利
本专利技术涉及用于固体材料或基质的聚集剂及其制造和使用方法，固体材料或基质包括金属氧化物或陶瓷固体材料或基质(天然或合成的)，金属固体材料或基质，聚合物或塑料固体材料或基质(天然或合成的)，固体植物材料或基质(天然或经处理)或其它类型的固体材料或基质。更具体地，本专利技术涉及用于颗粒状固体材料或基质的聚集剂，其中聚集剂改变颗粒状固体材料的表面性质增加其附聚倾向或性质，其中聚集剂包含至少一种含氮化合物和至少一种胺反应性化合物及混合物或组合的反应产物。本专利技术还涉及能够自聚集的经涂覆或改性的颗粒状固体材料，其中涂层包含本专利技术聚集剂。本专利技术还涉及用于聚集颗粒状固体材料的方法，特别是在井下应用和任何其它应用中，其中颗粒状含金属氧化物的固体聚集是理想的，其中涂层包含本专利技术聚集剂。2.相关技术描述在许多情况下，砂、颗粒状含金属氧化物的固体或其他颗粒材料或固体材料由于它们不能聚集或彼此粘附或形成允许地层流体通过放置或泵入的流体流回而不会使固体流回到表面的聚集体而难以在地下地层中固结。此外，由于地层未固结的特征，在井开采过程中发生地层砂流动且流沙被运送到表面的其他情况。现在存在用增粘剂使这种颗粒状固体粘结的几种技术，但在本领域中需要不同的处理组合物以使这种颗粒状固体自聚集，以及制备自聚集颗粒状固体的方法。
技术实现思路
聚集组合物本专利技术提供包含至少一种含氮化合物和至少一种胺反应性化合物和混合物或组合的反应产物的聚集组合物。含氮化合物包括：(a)一种胺或多种胺，(b)一种环氧改性的胺或多种环氧改性的胺，(c)一种低聚胺(胺低聚物)或多种低聚胺(胺低聚物)，(d)一种环氧改性的低聚胺或多种环氧改性的低聚胺，(e)一种聚合胺(多胺)或多种聚合胺(多胺)，(f)一种环氧改性的多胺或多种环氧改性的多胺，(g)一种含胺聚合物或多种含胺聚合物，(h)一种环氧改性的含胺聚合物或多种环氧改性的含胺聚合物；(i)至少一种含环氧的化合物和至少一种含氮化合物的一种反应产物或至少一种含环氧的化合物和至少一种含氮化合物的多种反应产物；(j)一种生物聚合物或多种生物聚合物，(k)一种环氧改性的生物聚合物或多种环氧改性的生物聚合物，和(l)混合物或组合。胺反应性化合物还可以包括：(1)脱质子化时形成负电荷的含酸化合物，例如酸性含氮化合物，或一种酸性含羟基化合物或多种酸性含羟基化合物，(2)酸性含羟基化合物的同型酐和混合酐或多种酸性含羟基化合物的同型酐和混合酐；(3)一种路易斯酸或多种路易斯酸，(4)一种含磷酸酯化合物或多种含磷酸酯化合物，或(5)其混合物和组合，其中含磷酸酯化合物与一种其他胺反应性化合物联合使用。本专利技术组合物能够通过在固体材料上形成部分或完全的涂层来修改、增强和/或改变固体材料的附聚倾向和/或ζ电位。在某些实施方案中，涂层是可变形的，允许流体流动以用本专利技术聚集组合物重新排列聚集颗粒涂层，以更有效地形成通过地层的流动通道。聚集组合物还可以包含交联剂。聚集组合物可另外包含树脂。经涂覆固体本专利技术提供了一种颗粒状固体材料如具有改进的自聚集性质的含金属氧化物的固体，其中颗粒状固体材料包含含有本专利技术聚集组合物的部分或完全涂层。颗粒的改进的自聚集或附聚倾向或改变的ζ电位源自具有包括本专利技术聚集组合物的部分或完全涂层的颗粒状固体的表面。由本专利技术组合物在颗粒上形成的涂层能够在压力下变形并赋予固体颗粒提高的聚集倾向。涂覆基质本专利技术提供了具有部分或完全涂覆有本专利技术组合物的表面的基质，其中涂层是可变形的，并且其中基质理想地适用于从流体尤其是在油气钻井，完井，开采，压裂，支撑，其他生产强化过程或其他相关应用中使用的流体中过滤细粒和/或其它颗粒材料。结构可以是地层表面，筛网表面，陶瓷结构或陶瓷纤维结构的表面，在砂和/或砾石充填结构中使用的砂和/或砾石的表面，其中表面部分或完全涂覆本专利技术组合物。这种结构非常适于在井下操作中与或不与筛网一起使用的过滤介质。处理方法本专利技术提供了修改、更改和/或改变固体材料如含金属氧化物的固体，地层细粒，地层表面和井下设备表面的聚集潜力或倾向或ζ电位的方法，其中该方法包括使固体材料与本专利技术聚集组合物接触以在固体材料的表面上形成部分或完全涂层的步骤。在某些实施方案中，本专利技术聚集组合物作为未反应的组分泵入井下，其中在条件下足以使各组分反应形成本专利技术反应产物，然后在固体材料的表面上形成部分或完全的涂层。使用处理方法的方法压裂本专利技术提供了一种压裂地层的方法，包括以下步骤：将包含支撑剂的压裂流体以足以压裂地层并提高生产率或注入效率的压力泵入生产层或注入层，其中支撑剂撑开在压裂期间形成的地层裂缝，并且其中支撑剂包含在足以在颗粒状固体材料的表面上形成部分或完全涂层的条件下用本专利技术聚集组合物预处理的颗粒状固体。在某些实施方案中，压裂流体可以包含聚集组合物的组分，并且井下条件足以使组分形成本专利技术反应产物，然后在支撑剂和颗粒状固体材料的表面上形成部分或完全涂层。本专利技术提供了一种用于压裂地层的方法，包括将包含支撑剂和本专利技术聚集组合物的压裂流体在足以压裂地层并提高生产率或注入效率的压力下泵入生产层或注入层的步骤。组合物导致支撑剂，地层颗粒和地层表面的附聚倾向和/或ζ电位的修改，改变和/或变化，使得地层颗粒和/或支撑剂聚集和/或粘附于地层表面。本专利技术提供了一种用于压裂地层的方法，包括将包含本专利技术聚集组合物的压裂流体以足以压裂地层并提高生产率的压力泵入生产层的步骤。组合物导致地层颗粒和地层表面的附聚倾向，潜力和/或ζ电位的修改，使得地层颗粒聚集和/或粘附到地层表面。该方法还可以包括在压裂之后泵送包含本专利技术经涂覆颗粒状固体组合物的支撑剂的步骤，使得经涂覆颗粒撑开压裂地层并倾向于聚集至地层表面和/或在压裂期间形成的地层颗粒。钻井本专利技术提供了一种钻井方法，包括在钻井时，循环钻井流体，提供钻头润滑，除热和钻屑去除的步骤，其中钻井流体包含本专利技术聚集组合物。该组合物增加钻井流体中任何颗粒状含金属氧化物固体的聚集潜力或倾向和/或改变ζ电位，或者变得夹带在钻井流体中以增加固体去除。该方法可以在过压条件或欠平衡条件下或在欠控制压力条件下操作。该方法特别适合欠平衡或控制的压力条件。本专利技术提供了一种钻井方法，其包括以下步骤：在钻井时，循环第一钻井流体以提供钻头润滑，除热和钻屑去除。当遇到产生不期望数量的颗粒状固体的地下结构时，将第一钻井流体改变为包含本专利技术组合物的第二钻井流体，以提供钻头润滑，除热和钻屑去除并降低钻井流体中任何颗粒状固体的ζ电位的绝对值或增加聚集潜力，或者变得夹带在钻井流体中以增加固体去除。该方法可以在过压条件或欠平衡条件下或在欠控制压力条件下操作。该方法特别适合欠平衡或控制的压力条件。本专利技术提供了一种钻井方法，包括在钻井时循环第一钻井流体以提供钻头润滑，除热和钻屑去除的步骤。当遇到产生不期望数量的颗粒状固体的地下结构时，将第一钻井流体改变为包含本专利技术组合物的第二钻井流体，以提供钻头润滑，除热和钻屑去除并且降低钻井流体中任何颗粒状固体的ζ电位的绝对值或增加聚集潜力，或者变得夹带在钻井流体中以增加固体去除。在通过产生不期望数量的颗粒状固体的结构之后，将第二钻井流体改变为第一钻井流体或第三钻井流体。该方法可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚集组合物，其包含：(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物，其中组合物形成固体材料表面的部分、基本上完全和/或完全的涂层，修改、更改和/或改变固体材料的聚集倾向和/或ζ电位，使得经涂覆固体材料具有改进的自聚集性质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.27 US 62/166,7231.一种聚集组合物，其包含：(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物，其中组合物形成固体材料表面的部分、基本上完全和/或完全的涂层，修改、更改和/或改变固体材料的聚集倾向和/或ζ电位，使得经涂覆固体材料具有改进的自聚集性质。2.一种基质组合物，其包含基质，所述基质包含具有部分、基本上完全或完全涂覆的表面，包含(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物，其中涂层可变形并修改、更改和/或改变基质的聚集倾向和/或ζ电位，使得基质具有改进的自聚集性质。3.一种支撑剂组合物，其包含支撑剂，所述支撑剂包含部分、基本上完全和/或完全的涂层，包含(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物，其中涂层可变形并修改、更改和/或改变支撑剂的聚集倾向和/或ζ电位，使得支撑剂具有改进的自聚集性质和改进的支撑剂-地层粘合性质。4.一种用于改变固体材料的聚集潜力或倾向的方法，包括以下步骤：使固体材料与包含(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物的组合物接触：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物，以在固体材料的表面上形成部分、基本上完全或完全的可变形涂层。5.一种用于压裂地层的方法，包括以下步骤：在足以压裂地层并提高生产率或注入效率的压力下将含有支撑剂的压裂流体泵入生产层中，其中在压裂后支撑剂撑开地层裂缝，其中一些或所有支撑剂包含经涂覆支撑剂，其包含用处理组合物在足以使处理组合物在颗粒状固体材料的表面上形成部分、基本上完全或完全的涂层的条件下处理的颗粒状固体，以及其中处理组合物包含(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物。6.一种用于压裂地层的方法，包括以下步骤：泵入压裂流体，和泵入包含支撑剂的流体，其中一些或所有支撑剂包含用处理组合物在足以使处理组合物在支撑剂的表面上形成部分、基本上完全或完全的涂层的条件下处理的经涂覆颗粒状固体，其中处理组合物包含(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物，和其中支撑剂撑开地层裂缝，并且经涂覆特定固体倾向于聚集和/或粘附在压裂期间形成的地层表面和/或地层颗粒以提高地层生产率或注入效率。7.根据权利要求5和6所述的方法，其中压裂流体包含聚集组合物，其包含有效量的聚集组合物，所述聚集组合物包含(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物，其中聚集组合物被设计成涂覆在压裂之前、期间和之后产生的地层和地层颗粒的表面，以改变表面或地层颗粒的ζ电位或聚集潜力。8.根据权利要求5和6所述的方法，还包括以下步骤：用包含胺化合物和有机酸的聚集组合物预处理地层，其中聚集组合物被设计成在压裂之前涂覆地层的表面以改变在压裂期间形成的表面和地层颗粒的ζ电位或聚集潜力。9.一种钻井方法，包括以下步骤：在钻孔时，循环钻井流体，以提供钻头润滑，除热和钻屑去除，其中钻井流体包含聚集组合物，其包含(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物，其中组合物改变钻井流体中任何颗粒状固体的ζ电位和/或增加聚集潜力或倾向或者变得夹带在钻井流体中以增加固体去除。10.根据权利要求9所述的方法，其中钻井流体的压力在过平衡压力条件、欠平衡压力条件或控制压力条件下操作。11.一种用于钻井的方法，包括以下步骤：在钻井时，循环第一钻井流体以提供钻头润滑，除热和钻屑去除；在遇到产生不期望数量的颗粒状固体的地下结构时，将第一钻井流体改变为包含聚集组合物的第二钻井流体，所述聚集组合物包含(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物，以提供钻头润滑、除热和钻屑去除并且降低钻井流体中任何颗粒状固体的ζ电位的绝对值或增加聚集潜力或者变得夹带在钻井流体中以增加固体去除。12.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：在通过产生不期望数量的颗粒状固体的结构之后，将第二钻井流体改变为第一钻井流体或第三钻井流体。13.一种生产方法，包括以下步骤：将流体循环和/或泵入生产中的井中，其中流体包含聚集组合物，其包含(a)和(b)的一种反应产物或多种反应产物：(a)至少一种含氮化合物，和(b)至少一种胺反应性化合物，以提供钻头润滑、除热和钻屑去除并且降低流体中任何颗粒状固体的ζ电位的绝对值或增加聚集潜力或者变得夹带在流体中以增加固体颗粒去除并降低颗粒堵塞地层和/或生产管道的潜力。14.一种用于控制砂或细粒迁移的方法，包括以下步骤：以一定的速率和压力将流体泵入地层中以控制砂和细粒的生产或迁移到生产流体中，其中流体包含包含胺化合物和酸性含羟基化合物、路易斯酸或含磷酸酯化合物的聚集组合物，并且其中组合物改变地层表面和/或细粒的ζ电位和/或增加聚集潜力或倾向。15.根据前述权利要求中任一项的组合物和方法，其中：含氮化合物包括：(a)一种胺或多种胺，(b)一种环氧改性的胺或多种环氧改性的胺，(c)一种低聚胺(胺低聚物)或多种低聚胺(胺低聚物)，(d)一种环氧改性的低聚胺或多种环氧改性的低聚胺，(e)一种聚合胺(多胺)或多种聚合胺(多胺)，(f)一种环氧改性的多胺或多种环氧改性的多胺，(g)一种含胺聚合物或多种含胺聚合物，(h)一种环氧改性的含胺聚合物或多种环氧改性的含胺聚合物；(i)至少一种含环氧的化合物和至少一种含氮化合物的一种反应产物或至少一种含环氧的化合物和至少一种含氮化合物的多种反应产物；(j)一种生物聚合物或多种生物聚合物，(k)一种环氧改性的生物聚合物或多种环氧改性的生物聚合物，和(l)混合物或组合，以及胺反应性化合物包括：(1)一种酸性含羟基化合物或多种酸性含羟基化合物，(2)酸性含羟基化合物的一种同型酐和混合酐或酸性含羟基化合物的多种同型酐和混合酐；(3)一种路易斯酸或多种路易斯酸，(4)一种含磷酸酯化合物或多种含磷酸酯化合物，或(5)其混合物和组合，其中含磷酸酯化合物与一种其他胺反应性化合物联合使用。16.根据前述权利要求中任一项所述的组合物和方法，还包含：聚缩水甘油醚、烃基卤化物、双酚A、多异氰酸酯、二酰基叠氮、氰尿酰氯、二酸、多酸、亚氨基化的二元和多元羧酸、酸酐、碳酸酯、聚环氧化物、多醛、多异硫氰酸酯、聚乙烯基砜、硅烷交联化合物或其混合物或组合中的至少一种。17.根据权利要求16的组合物和方法，其中缩水甘油醚或二缩水甘油醚选自双酚A的二缩水甘油醚、DER330环氧树脂、丁基缩水甘油醚、C8-C10缩水甘油醚、C12-C14缩水甘油醚、以及其混合物或组合。18.根据前述权利要求中任一项所述的组合物和方法，还包含：胺、多胺和/或胺聚合物和含磷化合物的反应产物。19.根据权利要求15的组合物和方法，其中：胺包括具有通式R1R2NH、R1R2R3N或其混合物和组合的胺，低聚胺包括含有至少一个通式NR1R2的氨基的低聚物，多胺包括含有至少一个通式NR1R2的氨基的聚合物，环氧改性的胺、低聚胺和/或多胺包含至少一个环氧基，其中R1、R2和R3独立地是氢原子或具有约1至40个碳原子和所需氢原子以...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·特雷比格，L·维德曼，R·K·塞尼，
申请(专利权)人：路博润油田解决方案公司，
类型：发明
国别省市：美国,US