用于低和高密度盐水粘度改性的高温胶凝剂制造技术

根据本发明专利技术，含水流体的流变通过一种包括将足以形成粘弹性流体的量的粘弹性组合物加入所述流体中的方法而改进。本发明专利技术粘弹性组合物包含ｉ）至少一种烷基酰胺基季胺，和ｉｉ）至少一种包含Ｃ↓［８－２４］线性烷基和／或α－烯烃硫酸盐和／或磺酸盐的助添加剂的组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及粘弹性组合物和用于改性如钻井、增产(stimulation)和类似地下操作中所用含水流体的流变行为的方法和试剂。专利技术背景流体用于钻井操作例如以冷却和润滑钻头，将钻出的固体和其他岩屑带走，当流体柱静止时使钻出的切屑和其他岩屑悬浮，控制地下压力，防止地层挤压或坍陷，使支撑剂悬浮，以及使对任何潜在生产区的损害最小化。在增产(水力)操作中，流体用于将压力从一个位置转移至另一个位置。钻井液和增产液(stimulation fluid)可以为水基或油基的。通常水基钻井和增产液可包括一种或多种含水流体增稠剂、润滑剂和腐蚀抑制剂。含水流体可以为新鲜水或盐水，可包括酸、碱、低级醇(甲醇、乙醇和丙醇)、二醇等的水溶液，条件是水溶混液体不不利地影响含水流体的粘弹性能。包括的还有不互溶液体在水中的乳液和固体粒子如粘土的含水淤浆。粘弹性是钻井液、修井或完井液和增产液中所想要的流变特征，其可由流体改性剂如聚合剂和表面活性剂胶凝剂提供。粘弹性流体为具有弹性行为和粘性行为的那些。弹性定义为材料对外加应力的即时应变(变形)反应。一旦除去应力，材料就返回它未变形的平衡状态。这种行为与固体相关。另一方面，粘性行为定义为产生于外加应力的连续变形。不久，形变速率(通常为剪切速率或应变率)变得稳定。一旦除去应力，材料不返回它最初的未变形状态。这种行为与液体相关。取决于施加在体系上的应力和观察的时标，粘弹性流体可表现为粘性流体或弹性固体，或二者的结合。粘弹性流体在施加应力以后立即显示弹性反应。在最初的弹性反应以后，应力松弛并且流体开始以粘性方式流动。流体的弹性行为被认为显著有助于固体粒子的运输。粘弹性流体的粘度也可随着施加应力或应变速率而变化。在剪切形变的情况下，非常普遍的是流体的粘度随着提高的剪切速率-->或剪切应力而降低。此行为通常称作“剪切稀化”。由表面活性剂导致的流体中的粘弹性可自身表明剪切稀化行为。例如，当这种流体通过泵或在旋转钻头附近时，流体位于高剪切速率环境中并且粘度低，这产生低摩擦压力和泵送能量节约。当剪切应力减轻时，流体返回更高粘度状态。这是由于粘弹性行为由流体中表面活性剂聚集体产生。这些聚集体将调整流体的条件，并且在不同的剪切应力下将形成不同的聚集体形状。因此，一种可具有表现为在低剪切速率下的高粘度流体，和在更高剪切速率下的低粘度流体的流体。高低剪切速率粘度有利于固体运输。粘弹性流体的弹性组分也可以以屈服应力值表明自身。这允许粘弹性流体使不溶的材料如砂或钻屑(drill cuttings)比同样表观粘度的粘性流体悬浮更长时间期间。太高的屈服应力在钻井中不是一件好事，这是由于它可使钻头重新启动非常困难并导致称为“被卡钻杆(stuck pipe)”的情况。流体改性剂在石油钻探应用中的另一作用是在渗透性改性中。来自储集层的油的二次开采包括通过人为方式补充储集层中固有的自然能以开发油。例如当油储存于多孔岩石中时，它通常通过将加压流体如盐水通过一个或多个钻孔(注射井)驱入储油地层中以将油迫入可从中开采它的井孔中。然而，岩石通常具有高和低渗透性的区域。注入的盐水可指向高渗透性区域，使未开采的油留在低渗透性区域。各种方法已用于解决此问题。例如美国专利号5,101,903公开了一种降低具有不均匀渗透性的地下地层更渗透区的渗透性的方法。该方法包括将表面活性剂与醇的配混物注入地层，其中以有效降低地层更渗透区的渗透性的量引入所述配混物。优选的表面活性剂为氧化胺如在水中交付的二甲基牛脂胺氧化物。公开的醇为异丙醇。方法可包括在注入表面活性剂和醇配混物以后注入醇条(slug)的另一个步骤。美国专利号4,745,976公开了一种部分或完全阻塞储集层高渗透性区域的方法。该技术基于通过改变抗衡离子或通过加入少量不同表面活性剂而诱发表面活性剂溶液相变的能力。离子表面活性剂水溶液可具有仅轻微不同于盐水的粘度但盐浓度增加，或加入多价抗衡离子可导致表面活性剂形成固体沉淀物或形成高粘度的凝胶状结构。在美国专利号4,745,976的方-->法中，将第一种表面活性剂溶液注入地层，其后注入水溶性隔离液，其后注入第二种表面活性剂溶液。两种表面活性剂溶液的原地混合使不同表面活性剂类型以不同速度行进通过储集层的倾向而影响。第一种和第二种表面活性剂溶液的组合物的选择使得一混合，沉淀或凝胶状结构将形成阻塞储集层的高渗透性区域。专利技术综述根据本专利技术，含水流体的流变通过一种包括向所述含水流体中加入足以形成粘弹性流体的量的粘弹性组合物的方法改进。本专利技术粘弹性组合物包含i)至少一种烷基酰胺基季胺，和ii)至少一种包含C8-24线性烷基和/或α-烯烃硫酸盐和/或磺酸盐的助添加剂的组合。专利技术详述本专利技术通常涉及包含i)至少一种烷基酰胺基季胺和ii)至少一种助添加剂的组合的粘弹性组合物。可用于本专利技术粘弹性组合物的烷基酰胺基季胺具有如下通式：其中R1为16-22个碳原子的饱和或不饱和，直链或支链烃链，R2为可以为线性或支化，取代或未取代的2-6个碳原子的二价亚烷基，R3、R4和R5独立地选自可任选烷氧基化的C1-C6取代或未取代，直链或支链，饱和或不饱和烷基或羟基烷基，X-为可接受的抗衡离子。作为选择，R3、R4和/或R5一起可形成至多6个成员的杂环。R1优选得自于来源于天然脂肪或油的脂肪脂族物质，其中天然脂肪或油的碘值为约1-约140，优选约30-约90，更优选40-约70。R1可限于单链长或可以具有混合链长如得自于天然脂肪和油或石油原料的那些基团。优选牛脂烷基、硬牛脂烷基、油菜籽烷基、硬油菜籽烷基、二十二碳烯基烷基(erucic alkyl)、妥尔油烷基、硬妥尔油烷基、椰子烷基、油基或大豆-->烷基。R2为2至约6个碳原子，优选2-4个碳原子，更优选3个碳原子的直链或支化，取代或未取代二价亚烷基。R3、R4和R5相同或不同并且选自1至约8个碳原子的烷基、芳基或羟基烷基，优选羟基乙基或甲基。作为选择，R3、R4和R5与这些基团所键合的氮原子形成至多6元的杂环。R5为氢或C1-C4烷基或羟基烷基，X-为可接受的抗衡离子，包括但不限于卤化物，磷、硫或氯化物的含氧离子，包括但不限于氯化物、溴化物、碘化物、磷的氧化物、次氯化物、磷酸盐、磷酸盐、硫的氧化物、硫酸盐、亚硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、乙酸盐、羧酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、水杨酸盐、邻苯二甲酸盐、乳酸盐、马来酸盐、甘氨酸盐、柠檬酸盐、柠檬酸、乳酸、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含如下组分的粘弹性组合物：ｉ）至少一种通式（Ⅰ）的烷基酰胺基季胺：Ｒ↓［１］－＊－＊－Ｒ↓［２］－＊－Ｒ↓［３］　Ｘ－　（Ⅰ）　其中Ｒ↓［１］为１６－２２个碳原子的饱和或不饱和，直链或支链烃链，Ｒ↓［２］为可以为线性或支化，取代或未 取代的２－６个碳原子的二价亚烷基，Ｒ↓［３］、Ｒ↓［４］和Ｒ↓［５］独立地选自可任选烷氧基化的Ｃ↓［１］－Ｃ↓［６］取代或未取代，直链或支链，饱和或不饱和烷基或羟基烷基，Ｘ－为抗衡离子，和　ｉｉ）至少一种助添加剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-7 11/296,145;EP 2006-2-8 06101407.21.一种包含如下组分的粘弹性组合物：
i)至少一种通式(I)的烷基酰胺基季胺：
其中R1为16-22个碳原子的饱和或不饱和，直链或支链烃链，R2为可以为
线性或支化，取代或未取代的2-6个碳原子的二价亚烷基，R3、R4和R5独立地选自可任选烷氧基化的C1-C6取代或未取代，直链或支链，饱和或
不饱和烷基或羟基烷基，X-为抗衡离子，和
ii)至少一种助添加剂。
2.权利要求1的粘弹性组合物，其中R1为约15-约21个碳原子的脂
族基团，且R2为约2-约4个碳原子的亚烷基。
3.权利要求1的粘弹性组合物，其中R1为得自于碘值为约1-约140
的天然脂肪和油的脂族基团，且R2为3个碳原子的亚烷基。
4.权利要求1的粘弹性组合物，其中R1选自牛脂烷基、硬牛脂烷基、
油菜籽烷基、硬油菜籽烷基、妥尔油烷基、硬妥尔油烷基、椰子烷基、二
十二碳烯基、硬脂基、油基或大豆烷基，R2为具有3个碳原子的亚烷基，
且R3和R4各自为甲基。
5.权利要求1的粘弹性组合物，其中R3和R4与它们所键合的胺氮一
起形成衍生于吡咯烷的具有5元环的杂环基团。
6.权利要求1的粘弹性组合物，其中R3和R4与它们所键合的胺氮一
起形成衍生于哌啶的具有6元环的杂环基团。
7.权利要求1的粘弹性组合物，其中R3和R4与它们所键合的胺氮一
起形成衍生于吗啉的具有6元环的杂环基团。
8.权利要求1的粘弹性组合物，其中X-选自卤化物，磷、硫或氯化物
的含氧离子，包括但不限于氯化物、溴化物、碘化物、磷的氧化物、次氯
化物、磷酸盐、磷酸盐、硫的氧化物、硫酸盐、亚硫酸盐、磺酸盐、磷酸
盐、乙酸盐、羧酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、水杨酸盐、邻苯二甲酸盐、乳
酸盐、马来酸盐、甘氨酸盐、柠檬酸盐、柠檬酸、乳酸、水杨酸、邻苯二
甲酸、苯甲酸、萘酸或氨基酸的有机阴离子。
9.权利要求1的粘弹性组合物，其中所述助添加剂包含磺酸盐、硫酸
盐、无机酸或有机酸。
10.权利要求9的粘弹性组合物，其中所述助添加剂为线性烷基硫酸
盐、线性烷基磺酸盐、线性α烯烃硫酸盐、线性α烯烃磺酸盐、线性脂肪
酸磺酸盐、线性磺基琥珀酸盐或其混合物。
11.权利要求10的粘弹性组合物，其中所述助添加剂碳链长为C6-C24。
12.权利要求11的粘弹性组合物，其中所述助添加剂的碳链长为
C10-C14。
13.权利要求1的粘弹性组合物，其中所述季胺为二十二碳烯基酰胺
基丙基三甲基氯化铵、异硬脂基酰胺基丙基吗啉、二甲基烷基甘油氯化铵
或其混合物。
14.权利要求13的粘弹性组合物，其中所述助添加剂为C10-C14线性
烷基硫酸盐、C10-C14线性烷基磺酸盐、C10-C14线性α烯烃硫酸盐、C10-C14线性α烯烃磺酸盐、C10-C14线性脂肪酸磺酸盐、C10-C14线性磺基琥珀酸
盐或其混合物。
15.权利要求1的粘弹性组合物，其中季胺与助添加剂之比基...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z魏，RC纳瓦莱特，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]