超支化聚賴氨酸作為頁巖抑制劑的用途
【專利摘要】本發(fā)明提出了超支化聚賴氨酸在地下礦物油和天然氣礦床的開發(fā)、開采和完井中以及在深井中的用途，尤其是在水基鉆井巖漿、完井液或增產(chǎn)液中作為頁巖抑制劑的用途。
【專利說明】超支化聚賴氨酸作為頁巖抑制劑的用途
[0001]本發(fā)明涉及超支化聚賴氨酸在地下礦物油和天然氣礦床的開發(fā)、開采和完井中以及在深井中作為頁巖抑制劑的用途。
[0002]頁巖是由粘土和其他礦物組成的精細(xì)防滲沉積巖。其為在油田中需將其鉆透以獲得油層的最常見巖石中的一種。由于其高比例的離子帶電粘土，頁巖在水存在下極易溶脹。這使其在含有水基鉆井巖漿的深井中成為帶來極大困難的巖石?！绊搸r抑制劑”具有防止頁巖在水存在下溶脹的作用。
[0003]EP0634468A1描述了鉆井泥漿的添加劑及防止粘土在地下井中溶脹的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，三羥基烷基胺與烷基鹵或水溶性季胺反應(yīng)以得到季銨化三羥基烷基胺。反應(yīng)產(chǎn)物還可以包括季銨化三羥基烷基胺的縮合反應(yīng)產(chǎn)物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，使用膽堿衍生物。所述季銨化反應(yīng)產(chǎn)物和膽堿衍生物因低毒性以及與陰離子鉆井泥漿組分良好的相容性而著稱。存在關(guān)于改善鉆井泥漿的流變性能以及改善環(huán)境相容性和與鉆井泥漿的相容性的報(bào)道。
[0004]US 6，484，821 BI描述了用于鉆透含有水溶脹頁巖的巖層(formations)的水基鉆井泥漿。其優(yōu)選包含水基連續(xù)相、加重料和式H2N-R-10R’ }X-Y的頁巖水合抑制劑，其中R和R’各自為具有1-6個(gè)碳原子的亞烷基，且X對(duì)應(yīng)于約I至約25的值。Y基團(tuán)應(yīng)為胺或烷氧基，優(yōu)選伯胺或甲氧基。頁巖水合抑制劑應(yīng)以足以降低頁巖溶脹的濃度存在。
[0005]ΕΡ1257610Β1——與 US6, 484, 821Β1 相似——更精確地說明了一種式 H2N-CH(CH3)CH2-1OCH2CH(CH3Mx-NH2的化合物作為頁巖抑制劑，其中χ具有低于15的值。
[0006]W02008/031806A1描述了 C4_1(l 二羧酸與烷醇胺、二胺或聚亞烷基胺的中性或鹽類縮合產(chǎn)物作為頁巖抑制劑。
[0007]US5, 149，690描述了呈聚酰胺和聚氨基酸的形式的抑制頁巖溶脹的鉆井巖漿添加劑，該聚酰胺和聚氨基酸為脂族酸與脂族多胺的反應(yīng)產(chǎn)物。其中提及的“聚氨基酸”與聚賴氨酸在結(jié)構(gòu)上不相容，尤其是因?yàn)榫郯被峋哂杏坞x酸官能，而聚賴氨酸具有游離胺官能。
[0008]用于離岸應(yīng)用的化學(xué)品必須符合嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)定。其必須為無毒且可生物降解的，并且不得為可生物體內(nèi)積累的；參見
[0009]http://www.cefas.defra.gov.uk,特別為
[0010]http://www.cefas.defra.gov.uk/industry-1nformation/offshore-chemical-notification-scheme.aspx、
[0011]http://www.cefas.defra.gov.uk/industry-1nformation/ofTshore-chemical-notification-scheme/ocns-ecotoxicology-testing.aspx 和
[0012]http://www.cefas.defra.gov.uk/industry-1nformation/offshore-chemical-notification-scheme/hazard-assessment.aspx (檢索于 2011 年 I 月 6 日)。
[0013]本發(fā)明涉及的問題為提供一種無毒、可生物降解且非生物體內(nèi)積累的有利的頁巖抑制劑。
[0014]該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及優(yōu)選的實(shí)施方案。
[0015]現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，出乎意料地是，超支化聚賴氨酸、尤其是季銨化超支化聚賴氨酸為極其良好的頁巖抑制劑且也可生物降解。
[0016]本發(fā)明提供超支化聚賴氨酸在地下礦物油和天然氣礦床的開發(fā)、開采和完井中以及在深井中的用途，尤其是在水基鉆井巖漿、完井液或用于地下礦物油和天然氣礦床增產(chǎn)的增產(chǎn)液中作為頁巖抑制劑的用途。
[0017]在本發(fā)明的上下文中，通用術(shù)語“聚賴氨酸”包括直鏈、支化、超支化和樹枝狀(dendrimeric)聚賴氨酸。聚賴氨酸是氨基酸賴氨酸的縮聚產(chǎn)物。聚賴氨酸可以為以下通式(I)，由于分子的末端ε-氨基官能比α-氨基更易于發(fā)生進(jìn)一步的縮合。
[0018]
【權(quán)利要求】
1.超支化聚賴氨酸在地下礦物油和天然氣礦床的開發(fā)、開采和完井中以及在深井中的用途，尤其是在水基鉆井巖漿、完井液或增產(chǎn)液中作為頁巖抑制劑的用途， 其中支化度(DB)定義為
DB[%]=100*(T+Z)/(T+Z+L) 其中，T是末端單體單元的平均數(shù)目，Z是支化單體單元的平均數(shù)目，L是線性單體單元的平均數(shù)目，支化度為10至99.9%，優(yōu)選20至99%，更優(yōu)選20至95%， 并且聚賴氨酸的分子量(Mw)為500至10000g/mol，優(yōu)選750至7500g/mol，更優(yōu)選750至 5000g/mol 以及特別為 750 至 1500g/mol。
2.權(quán)利要求1的用途，其特征在于，聚賴氨酸的氮原子用Cy烷基季銨化。
3.權(quán)利要求1或2的用途，其特征在于，聚賴氨酸的使用濃度為I至30g/l，優(yōu)選3至25g/l以及尤其5至10g/l的水。
4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的用途,其特征在于,通過“0E⑶Guidelinesfor Testingof ChemicalS-19920ECD306:Biodegradability in Seawater, Closed Bottle Method”中記載的方法測(cè)量的聚賴氨酸的生物降解性為在28天后為至少15%，且在60天后為至少50%。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的用途，其特征在于，聚賴氨酸與保水劑、流變改性劑、分散劑、稀釋劑、潤(rùn)滑劑和 /或通常用于鉆井泥漿、完井液或增產(chǎn)液中的其他組合物一起使用。
【文檔編號(hào)】C09K8/60GK103917623SQ201280036622
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月28日
【發(fā)明者】O·拉富恩特塞爾達(dá), B·布魯赫曼, S·邁特羅-沃格爾, M·萊諾索加西亞 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司