用于处理地下地层的具有聚氮丙啶交联剂的组合物制造技术

本申请提供一种组合物，其含有马来酸酐共聚物、聚氮丙啶交联剂、任选的额外交联剂如胺交联剂，和任选的凝胶时间控制剂。还提供了使用所述组合物处理地下地层的方法。

Composition with polyanzypropidine crosslinker for treatment of underground formation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理地下地层的具有聚氮丙啶交联剂的组合物优先权要求本申请要求2017年8月22日提交的美国专利申请号15/682,836的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
本文涉及在处理地下地层中使用的方法和组合物。背景目前，用于将例如在套管、管道微环状空间(microannuli)和压裂水泥套之后的不希望的流体路径如气体流动通道密封的组合物基于与胺混合的非水性环氧基单体或基于可聚合烃的单体。尽管这些解决方案具有合理的成功率，它们的毒性是令人严重担忧的，尤其是当被处理的区域在居住区或含水层附近时。尽管知道较小毒性的配制物，但是在低温例如40华氏度(℉)使用这样的配制物并且在高温可靠地控制在这样的配制物中的凝胶时间已经是有问题的。在某些材料如固化水泥(setcement)中的流动通道的改进的密封将会提高井生产率并且降低井维护成本。概述本申请尤其提供了用于处理地下地层的容易施加的水系密封组合物。这些组合物代表针对目前使用的、基于环氧体系和单体的流体的相对更环境友好的备选方案。宽的应用温度窗口(例如，40℉-200℉)使得流体组合物可用于海岸和近海应用二者。在本文中描述的密封组合物具有可控的凝胶时间，并且含有可交联树脂和至少一种交联剂。在交联之前，密封组合物是向在地下地层内的多孔空间中自由流动的稀流体。在交联剂和树脂之间的化学反应时，组合物成为坚硬凝胶，从而在地下地层的多孔空间中形成凝胶封堵物。在第一总体方面中，本申请提供一种处理地下地层的方法，所述方法包括：i)向地下地层提供组合物，所述组合物包含：马来酸酐共聚物或其盐，所述马来酸酐共聚物包含：重复单元I和II：其中每个R1独立地选自由-H、-O-C1-5烷基和-C1-5烷基组成的组，并且每个R2独立地选自由-H、-O-C1-5烷基和-C1-5烷基组成的组；和至少一个水解重复单元，所述水解重复单元选自重复单元III和IV：其中每个R5独立地选自-OH和NH2，条件是R5中的至少一个是NH2；和聚氮丙啶交联剂或其盐，所述聚氮丙啶交联剂包含至少两个氮丙啶部分；和ii)使马来酸酐共聚物或其盐和聚氮丙啶交联剂或其盐交联以形成密封剂。在一些实施方案中，形成密封剂在套管、套管-套管环状空间、油管-套管环状空间、或套管-地层环状空间附近进行。在一些实施方案中，密封剂是凝胶封堵物。在一些实施方案中，组合物的交联与固化水泥接触进行。在一些实施方案中，地下地层包括含有水泥护套的井眼。在一些实施方案中，形成密封剂在下列各项中的至少一个中进行：微环状空间和水泥护套中的裂缝。在一些实施方案中，形成所述密封剂防止或延缓井眼液向所述地下地层中或地层流体向所述井眼中的不希望的漏失或流动。在一些实施方案中，所述马来酸酐共聚物或其盐和所述聚氮丙啶交联剂或其盐在放置在所述井眼中的适当位置之前保持未交联状态。在一些实施方案中，所述提供包括将所述组合物自上而下地沿环状空间向下挤压。在一些实施方案中，提供包括将所述组合物注入井下。在一些实施方案中，形成密封剂包括一致性控制、井眼封堵和废弃、或热井眼隔离凝胶体系。在第二总体方面中，本申请提供一种用于处理地下地层的组合物，所述组合物包含：马来酸酐共聚物或其盐，所述马来酸酐共聚物包含：重复单元I和II：其中每个R1独立地选自由-H、-O-C1-5烷基和-C1-5烷基组成的组，并且每个R2独立地选自由-H、-O-C1-5烷基和-C1-5烷基组成的组；和至少一个水解重复单元，所述水解重复单元选自重复单元III和IV：其中每个R5独立地选自-OH和NH2；聚氮丙啶交联剂或其盐，所述聚氮丙啶交联剂包含至少两个氮丙啶部分；和凝胶时间控制剂。在一些实施方案中，组合物包含水性载体溶剂。在一些实施方案中，凝胶时间控制剂加速或延缓在不存在固化水泥的情况下由马来酸酐共聚物和聚氮丙啶交联剂形成凝胶。在一些实施方案中，凝胶时间控制剂选自由下列各项组成的组：柠檬酸、磷酸三钠和它们的组合。第一和第二总体方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方案中，马来酸酐共聚物的盐是铵盐、碱金属盐或碱土金属盐。在一些实施方案中，每个R1是H，并且每个R2独立地选自由-H、-OCH3和-CH3组成的组；或每个R2是H，并且每个R1独立地选自由-H、-OCH3和-CH3组成的组。在一些实施方案中，重复单元I具有以下式：在一些实施方案中，聚氮丙啶交联剂具有以下式：或其盐，其中：L1和L2在每次出现时各自独立地选自由下列各项组成的组：-C1-6亚烷基-、-C1-6亚烯基-、-C1-6亚炔基-、-(O-C1-4亚烷基)p-、-(C1-4亚烷基-O-)p-、-O-、-S-、NH-和-C(＝O)-，其中所述-C1-6亚烷基-、-C1-6亚烯基-、-C1-6亚炔基-和-C1-4亚烷基-各自被独立地选自由下列各项组成的组的1、2或3个取代基任选取代：-卤素、-CN、-OH、-C1-3烷基、-C1-3烷氧基、-C1-3卤代烷基、-C1-3卤代烷氧基、-氨基、-C1-3烷基氨基和-二(C1-3烷基)氨基；每个R3选自由下列各项组成的组：-H、-C1-6烷基、-C1-6烯基、-C1-6炔基、-卤素、-CN、-OH、-C1-3烷氧基、-C1-3卤代烷基、-C1-3卤代烷氧基、-氨基、-C1-3烷基氨基、-二(C1-3烷基)氨基、-(O-C1-4亚烷基)p-H和-(C1-4亚烷基-O-)p-C1-6烷基；每个R4选自由下列各项组成的组：其中(a)和(b)中的每一个被独立地选自由下列各项组成的组的1、2、3或4个取代基任选取代：卤素、CN、OH、氨基、C1-3烷基氨基、二(C1-3烷基)氨基、-C1-3烷基、C1-3烷氧基、C1-3卤代烷基和C1-3卤代烷氧基；p在每次出现时独立地是0至40的整数；x和y在每次出现时各自独立地是0至10的整数；m是2至4的整数；并且n是0至4的整数；条件是m和n的总和是4。在一些实施方案中：m是3并且n是1；x是1并且L1选自由下列各项组成的组：-C1-6亚烷基-、-C1-6亚烯基-、-(O-C1-3亚烷基)p-和-(C1-3亚烷基-O-)p-；每个p是1至20的整数；R3选自由下列各项组成的组：H、-C1-3烷基、-OH、-C1-3烷氧基、-C1-3卤代烷基、-C1-3卤代烷氧基、-(O-C1-3亚烷基)p-H和-(C1-3亚烷基-O-)p-C1-3烷基；每个y是0至5的整数，并且每个L2独立地选自C1-4亚烷基-、-O-、NH-和-C(＝O)-；并且每个R4选自由下列各项组成的组：其中(a)和(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理地下地层的方法，所述方法包括：/niii)向地下地层提供组合物，所述组合物包含：/n马来酸酐共聚物或其盐，所述马来酸酐共聚物包含：/n重复单元I和II：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170822 US 15/682,8361.一种处理地下地层的方法，所述方法包括：
iii)向地下地层提供组合物，所述组合物包含：
马来酸酐共聚物或其盐，所述马来酸酐共聚物包含：
重复单元I和II：



其中每个R1独立地选自由-H、-O-C1-5烷基和-C1-5烷基组成的组，并且每个R2独立地选自由-H、-O-C1-5烷基和-C1-5烷基组成的组；和
至少一个水解重复单元，所述水解重复单元选自重复单元III和IV：



其中每个R5独立地选自-OH和NH2，条件是R5中的至少一个是NH2；和
聚氮丙啶交联剂或其盐，所述聚氮丙啶交联剂包含至少两个氮丙啶部分；和
iv)使所述马来酸酐共聚物或其盐和所述聚氮丙啶交联剂或其盐交联以形成密封剂。


2.权利要求1所述的方法，其中所述马来酸酐共聚物的盐是铵盐、碱金属盐或碱土金属盐。


3.权利要求1所述的方法，其中：
每个R1是H，并且每个R2独立地选自由-H、-OCH3和-CH3组成的组；或
每个R2是H，并且每个R1独立地选自由-H、-OCH3和-CH3组成的组。


4.权利要求1所述的方法，其中所述重复单元I具有以下式：





5.权利要求1所述的方法，其中所述聚氮丙啶交联剂具有以下式：



或其盐，其中：
L1和L2在每次出现时各自独立地选自由下列各项组成的组：-C1-6亚烷基-、-C1-6亚烯基-、-C1-6亚炔基-、-(O-C1-4亚烷基)p-、-(C1-4亚烷基-O-)p-、-O-、-S-、NH-和-C(＝O)-，其中所述-C1-6亚烷基-、-C1-6亚烯基-、-C1-6亚炔基-和-C1-4亚烷基-各自被独立地选自由下列各项组成的组的1、2或3个取代基任选取代：-卤素、-CN、-OH、-C1-3烷基、-C1-3烷氧基、-C1-3卤代烷基、-C1-3卤代烷氧基、-氨基、-C1-3烷基氨基和-二(C1-3烷基)氨基；
每个R3选自由下列各项组成的组：-H、-C1-6烷基、-C1-6烯基、-C1-6炔基、-卤素、-CN、-OH、-C1-3烷氧基、-C1-3卤代烷基、-C1-3卤代烷氧基、-氨基、-C1-3烷基氨基、-二(C1-3烷基)氨基、-(O-C1-4亚烷基)p-H和-(C1-4亚烷基-O-)p-C1-6烷基；
每个R4选自由下列各项组成的组：



其中(a)和(b)中的每一个被独立地选自由下列各项组成的组的1、2、3或4个取代基任选取代：卤素、CN、OH、氨基、C1-3烷基氨基、二(C1-3烷基)氨基、-C1-3烷基、C1-3烷氧基、C1-3卤代烷基和C1-3卤代烷氧基；
p在每次出现时独立地是0至40的整数；
x和y在每次出现时各自独立地是0至10的整数；
m是2至4的整数；并且
n是0至4的整数；
条件是m和n的总和是4。


6.权利要求5所述的方法，其中：
m是3并且n是1；
x是1并且L1选自由下列各项组成的组：-C1-6亚烷基-、-C1-6亚烯基-、-(O-C1-3亚烷基)p-和-(C1-3亚烷基-O-)p-；
每个p是1至20的整数；
R3选自由下列各项组成的组：H、-C1-3烷基、-OH、-C1-3烷氧基、-C1-3卤代烷基、-C1-3卤代烷氧基、-(O-C1-3亚烷基)p-H和-(C1-3亚烷基-O-)p-C1-3烷基；
每个y是0至5的整数，并且每个L2独立地选自C1-4亚烷基-、-O-、NH-和-C(＝O)-；并且
每个R4选自由下列各项组成的组：



其中(a)和(b)中的每一个被独立地选自由下列各项组成的组的1或2个取代基任选取代：-...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·加里·希尔菲格，B·拉格哈瓦·雷迪，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA