在液態(tài)下,諸如環(huán)氧樹脂系統(tǒng)的可固化樹脂系統(tǒng)的流變曲線可被描述為牛頓的并且?guī)缀鯖]有屈服點。對于井筒注水泥應用,常常需要向這些系統(tǒng)添加固體以便于井筒、套管或環(huán)中的流體的密度控制和有效布置。當前控制密度的方法避免了使用更大顆粒的加重劑,因為它們更難以懸浮,而相反依賴于更容易懸浮的微米級顆粒加重劑的添加。因此,加重劑的選項受到限制。
附圖簡述
繪圖(其未必按比例繪制)總體上通過舉例而不是以限制的方式示出本文檔中論述的各種實施方案。
圖1示出根據(jù)各種實施方案的用于將組合物遞送到地下地層的系統(tǒng)或設備。
圖2示出根據(jù)各種實施方案的于包含親有機改性粘土的可固化組合物中的支撐劑的懸浮液。
圖3示出根據(jù)各種實施方案的各種組合物的剪切應力對比剪切率。
圖4示出根據(jù)各種實施方案的各種組合物的有機改性粘土的屈服應力對比體積百分比。
發(fā)明詳述
現(xiàn)將詳細參考所公開主題的某些實施方案,其實例在附圖中部分地予以說明。雖然將會結合所枚舉權利要求書對所公開主題進行描述,但是應當理解,這些舉例說明的主題并不意圖將權利要求書限制于所公開主題。
以范圍格式表達的值應當以靈活的方式被理解為不僅包括如所述范圍的限值所明確列舉的數(shù)值,而且包括所述范圍內所涵蓋的所有單獨數(shù)值或子范圍,好像每個數(shù)值和子范圍被明確列舉一樣。例如,“約0.1%至約5%”或“約0.1%至5%”的范圍應當被解釋為不僅包括0.1%至約5%,而且包括指示范圍內的單獨值(例如,1%、2%、3%和4%)和子范圍(例如,0.1%至0.5%、1.1%至2.2%、3.3%至4.4%)。除非另外指明,否則語句“約X至Y”與“約X至約Y”具有相同含義。同樣,除非另外指明,否則語句“約X、Y或約Z”與“約X、約Y或約Z”具有相同含義。
在該文檔中,除非上下文另外清楚地規(guī)定,否則術語“一個”、“一種”或“所述”用來包括一個(種)或多于一個(種)。除非另外指明,否則術語“或”用來指非排他性“或”。語句“A和B中的至少一個”與“A、B或A和B”具有相同含義。另外,應當理解,本文中所采用并且并未另外定義的措辭或用辭僅出于描述而不是限制的目的。章節(jié)標題的任何使用意圖有助于文檔的閱讀并且不應當被解釋為限制性的;與章節(jié)標題相關的信息可發(fā)生在所述特定章節(jié)內或外。
在本文所述的制造方法中,除了在明確引用時間上或操作上的次序時,否則在不偏離本發(fā)明的原理的情況下可以任何順序執(zhí)行動作。此外,除非明確的權利要求書語言提及其應被分開地執(zhí)行,否則指定動作可被同時執(zhí)行。例如,要求保護的進行X的動作和要求保護的進行Y的動作可在單個操作內同時進行,并且所得過程可落在要求保護的過程的字面范圍內。
本文描述的化合物內的所選取代基以一定遞歸度存在。在此上下文中,“遞歸取代基”意指取代基可引用自身的另一個實例或者本身引用第一取代基的另一個取代基的另一個實例。遞歸取代基是所公開主題的預期方面。由于此類取代基的遞歸性質,理論上,任何給定權利要求書中可存在較大數(shù)目。有機化學領域的普通技術人員理解此類取代基的總數(shù)適當?shù)厥茴A期化合物的需要特性限制。此類特性包括(通過舉例但不限于)物理特性(諸如分子量、可溶性)和實際特性(諸如易于合成)。遞歸取代基可在其自身上回卷任何合適的次數(shù),諸如約1次、約2次、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、50、100、200、300、400、500、750、1000、1500、2000、3000、4000、5000、10,000、15,000、20,000、30,000、50,000、100,000、200,000、500,000、750,000或約1,000,000次或者更多次。
如本文使用的術語“約”可允許一定值或范圍中的變化程度,例如,指定值或者指定范圍極值的10%內、5%內或1%內。
如本文使用的術語“基本上”是指多數(shù)或者大多,如至少約50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%或者至少約99.999%或更多。
如本文使用的術語“有機基團”是指但不限于任何含碳官能團。例如,含氧基團諸如烷氧基基團、芳氧基基團、芳烷氧基基團、氧代(羰基)基團、羧基基團(包括羧酸、羧酸鹽和羧酸酯);含硫基團諸如烷基或芳基硫醚基團;和其他含雜原子基團。有機基團的非限制性實例包括OR、OOR、OC(O)N(R)2、CN、CF3、OCF3、R、C(O)、亞甲二氧基、亞乙二氧基、N(R)2、SR、SOR、SO2R、SO2N(R)2、SO3R、C(O)R、C(O)C(O)R、C(O)CH2C(O)R、C(S)R、C(O)OR、OC(O)R、C(O)N(R)2、OC(O)N(R)2、C(S)N(R)2、(CH2)0-2N(R)C(O)R、(CH2)0-2N(R)N(R)2、N(R)N(R)C(O)R、N(R)N(R)C(O)OR、N(R)N(R)CON(R)2、N(R)SO2R、N(R)SO2N(R)2、N(R)C(O)OR、N(R)C(O)R、N(R)C(S)R、N(R)C(O)N(R)2、N(R)C(S)N(R)2、N(COR)COR、N(OR)R、C(=NH)N(R)2、C(O)N(OR)R或C(=NOR)R,其中R可以是氫(在包括其他碳原子的實例中)或者碳基部分,并且其中碳基部分自身可被進一步取代。
如本文使用的術語“取代的”是指如本文定義的有機基團或者分子,其中分子中所含的一個或多個氫原子被一個或多個非氫原子替代。如本文使用的術語“官能團”或者“取代基”是指可以或者是取代到分子之上或有機基團之上的基團。取代基或官能團的實例包括但不限于鹵素(例如,F(xiàn)、Cl、Br和I);諸如羥基基團、烷氧基基團、芳氧基基團、芳烷氧基基團、氧代(羰基)基團、羧基基團(包括羧酸、羧酸鹽和羧酸酯)的基團中的氧原子;諸如硫醇基團、烷基或芳基硫醚基團、亞砜基團、砜基團、磺?;鶊F和磺酰胺基團的基團中的硫原子;諸如胺、羥胺、腈、硝基團、N-氧化物、酰肼、疊氮化物和烯胺的基團中的氮原子;和各種其他基團中的其他雜原子。可鍵合到取代的碳(或其他)原子的取代基J的非限制性實例包括F、Cl、Br、I、OR、OC(O)N(R)2、CN、NO、NO2、ONO2、疊氮基、CF3、OCF3、R、O(氧代)、S(硫羰基)、C(O)、S(O)、亞甲二氧基、亞乙二氧基、N(R)2、SR、SOR、SO2R、SO2N(R)2、SO3R、C(O)R、C(O)C(O)R、C(O)CH2C(O)R、C(S)R、C(O)OR、OC(O)R、C(O)N(R)2、OC(O)N(R)2、C(S)N(R)2、(CH2)0-2N(R)C(O)R、(CH2)0-2N(R)N(R)2、N(R)N(R)C(O)R、N(R)N(R)C(O)OR、N(R)N(R)CON(R)2、N(R)SO2R、N(R)SO2N(R)2、N(R)C(O)OR、N(R)C(O)R、N(R)C(S)R、N(R)C(O)N(R)2、N(R)C(S)N(R)2、N(COR)COR、N(OR)R、C(=NH)N(R)2、C(O)N(OR)R或C(=NOR)R,其中R可以是氫或碳基部分,并且其中碳基部分自身可被進一步取代;例如,其中R可以是氫、烷基、?;?、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、雜環(huán)基、雜芳基或雜芳烷基,其中任何烷基、?;?、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、雜環(huán)基、雜芳基或雜芳烷基或R可獨立地被J單取代或多取代;或者其中鍵合到氮原子或到鄰近氮原子的兩個R基團可與一個或多個氮原子一起形成雜環(huán)基,所述雜環(huán)基可獨立地被J單取代或多取代。
如本文使用的術語“烷基”是指直鏈和支鏈烷基基團以及具有1至40個碳原子、1至約20個碳原子、1至12個碳原子或者在一些實施方案中1至8個碳原子的環(huán)烷基基團。直鏈烷基基團的實例包括具有1至8個碳原子的那些,諸如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基和正辛基基團。支鏈烷基基團的實例包括但不限于異丙基、異丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基、異戊基和2,2-二甲基丙基基團。如本文使用,術語“烷基”涵蓋正烷基、異烷基和反異烷基基團以及其他支鏈形式的烷基。代表性的取代的烷基基團可被本文列出的基團(例如,氨基、羥基、氰基、羧基、硝基、硫代、烷氧基和鹵素基團)中的任一個取代一次或多次。
如本文使用的術語“烯基”是指如本文定義的直鏈和支鏈以及環(huán)狀烷基基團,除了以下情況:至少一個雙鍵存在于兩個碳原子之間。因此,烯基基團具有2至40個碳原子、或2至約20個碳原子、或2至12個碳原子、或在一些實施方案中2至8個碳原子。除了別的之外,實例包括但不限于乙烯基、-CH=CH(CH3)、-CH=C(CH3)2、-C(CH3)=CH2、-C(CH3)=CH(CH3)、-C(CH2CH3)=CH2、環(huán)己烯基、環(huán)戊烯基、環(huán)己二烯基、丁二烯基、戊二烯基和己二烯基。
如本文使用的術語“炔基”是指直鏈和支鏈烷基基團,除了以下情況:至少一個三鍵存在于兩個碳原子之間。因此,炔基基團具有2至40個碳原子、2至約20個碳原子、或2至12個碳原子、或在一些實施方案中2至8個碳原子。除了別的之外,實例包括但不限于–C≡CH、-C≡C(CH3)、-C≡C(CH2CH3)、-CH2C≡CH、-CH2C≡C(CH3)和-CH2C≡C(CH2CH3)。
如本文使用的術語“?;笔侵负恤驶糠值幕鶊F,其中所述基團經由羰基碳原子鍵合。羰基碳原子還被鍵合到另一個碳原子,所述另一個碳原子可以是烷基、芳基、芳烷基環(huán)烷基、環(huán)烷基烷基、雜環(huán)基、雜環(huán)基烷基、雜芳基、雜芳基烷基基團等的一部分。在其中羰基碳原子被鍵合到氫的特殊情況下,所述基團是“甲?;被鶊F,即如本文定義的術語?;鶊F。酰基基團可包含鍵合到羰基基團的0至約12-20個或者12-40個附加碳原子。在本文的意義內,?;鶊F可包含雙鍵或三鍵。丙烯?;鶊F是?;鶊F的實例。在本文的意義內,?;鶊F還可包含雜原子。在本文的意義內,煙?;鶊F(吡啶基-3-羰基)是?;鶊F的實例。其他實例包括乙?;?、苯甲?;?、苯乙?;⑦拎せ阴;⑷夤瘐;捅;鶊F等。當含有被鍵合到羰基碳原子的碳原子的基團含有鹵素時,所述基團被稱為“鹵代?;被鶊F。實例是三氟乙?;鶊F。
如本文使用的術語“環(huán)烷基”是指環(huán)狀烷基基團,諸如但不限于環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基和環(huán)辛基基團。在一些實施方案中,環(huán)烷基基團可具有3至約8-12個環(huán)成員,而在其他實施方案中,環(huán)碳原子的數(shù)目在3至4、5、6或7的范圍內。環(huán)烷基基團還包括多環(huán)環(huán)烷基基團,諸如但不限于降冰片基、金剛烷基、冰片基、莰烯基、異茨烯基和蒈烯基基團,以及稠環(huán)諸如但不限于十氫化萘基等。環(huán)烷基基團還包括被本文定義的直鏈或支鏈烷基基團取代的環(huán)。代表性的取代的環(huán)烷基基團可被單取代或者被取代不止一次,諸如但不限于2,2-、2,3-、2,4-2,5-或2,6-雙取代的環(huán)己基基團或者單取代、雙取代或三取代的降冰片基或環(huán)庚基基團,其可被例如氨基、羥基、氰基、羧基、硝基、硫代、烷氧基和鹵素基團取代。術語“環(huán)烯基”單獨或組合代表環(huán)狀烯基基團。
如本文使用的術語“芳基”是指環(huán)中不含雜原子的環(huán)狀芳香族。因此,芳基基團包括但不限于苯基、甘菊藍基、庚搭烯基、聯(lián)苯基、苯并二茚、芴基、菲基、三亞苯基、芘基、并四苯基、屈基、二亞苯基、蒽基和萘基基團。在一些實施方案中,芳基基團在基團的環(huán)部分中含有約6至約14個碳。芳基基團可以是未取代的或取代的,如本文所定義。代表性的取代的芳基基團可被單取代或者被取代不止一次,諸如但不限于2-、3-、4-、5-或6-取代的苯基或者2-8取代的萘基基團,其可被諸如本文列舉的那些的碳或非碳基團取代。
如本文使用的術語“雜環(huán)基”是指含有三個或更多個環(huán)成員的芳香族和非芳香族化合物,其中一個或多個環(huán)成員是雜原子,諸如但不限于N、O和S。
如本文使用的術語“胺”是指具有例如式N(基團)3的伯胺、仲胺或叔胺,其中每個基團可獨立地為H或非H,諸如烷基、芳基等。胺包括但不限于R-NH2,例如烷基胺、芳基胺、烷基芳基胺;R2NH,其中每個R被獨立地選擇,諸如二烷基胺、二芳基胺、芳烷基胺、雜環(huán)基胺等;以及R3N,其中每個R被獨立地選擇,諸如三烷基胺、二烷基芳基胺、烷基二芳基胺、三芳基胺等。術語“胺”還包括如本文使用的銨離子。
如本文使用的術語“氨基基團”是指形式-NH2、-NHR、-NR2、-NR3+和其中每一個(除了-NR3+,其不可被質子化)的質子化形式的取代基,其中每個R被獨立地選擇。因此,被氨基基團取代的任何化合物可被看做胺。本文的意義內的“氨基基團”可以是伯胺、仲胺、叔胺或季胺基團?!巴榛被被鶊F包括單烷基氨基、二烷基氨基和三烷基氨基基團。
除非另有說明,否則術語“鹵代”、“鹵素”或“鹵化物”本身或為另一個取代基的一部分意指氟、氯、溴或碘原子。
如本文使用的術語“鹵代烷基”包括單鹵代烷基基團、多鹵代烷基基團(其中所有鹵代原子可相同或不同)和全鹵代烷基基團,其中所有氫原子被鹵素原子諸如氟替代。鹵代烷基的實例包括三氟甲基、1,1-二氯乙基、1,2-二氯乙基、1,3-二溴-3,3-二氟丙基、全氟丁基等。
如本文使用的術語“烴”是指包含碳和氫原子的官能團或分子。術語還可指通常包含碳和氫原子兩者、但是其中所有氫原子被其他官能團取代的官能團或分子。
如本文使用的,術語“烴基”是指衍生自直鏈烴、支鏈烴或環(huán)狀烴的官能團,并且可以是烷基、烯基、炔基、芳基、環(huán)烷基、?;蛘咂淙魏谓M合。
如本文使用的術語“溶劑”是指可溶解固體、液體或氣體的液體。溶劑的非限制性實例是硅氧烷、有機化合物、水、醇、離子液體和超臨界流體。
如本文使用的術語“室溫”是指約15℃至28℃的溫度。
如本文使用的術語“標準溫度和壓力”是指20℃和101kPa。
如本文使用,術語“聚合物”是指具有至少一個重復單元并且可包括共聚物的分子。
如本文使用的術語“共聚物”是指包含至少兩個不同重復單元的聚合物。共聚物可包含任何合適數(shù)目的重復單元。
如本文使用的術語“井下”是指地球表層之下,諸如井筒內或者流體連接到井筒的位置。
如本文使用,術語“鉆井液”是指用于諸如井筒的形成期間的井下鉆井操作的流體、漿料或泥漿。
如本文使用,術語“增產流體”是指在可提高井的產量的井的增產活動(包括鉆孔活動)期間用于井下的流體或漿料。在一些實例中,增產流體可包括壓裂液或酸化液。
如本文使用,術語“凈化液”是指在井的凈化活動(諸如用來從地下地層去除阻塞需要材料的流動的材料任何處理)期間用于井下的流體或漿料。在一個實例中,凈化液可以是用來去除由一個或多個鉆孔處理形成的材料的酸化處理。在另一個實例中,凈化液可用來去除濾餅。
如本文使用,術語“壓裂液”是指在壓裂操作期間用于井下的流體或漿料。
如本文使用,術語“解卡液”是指在定點操作期間用于井下的流體或漿料,并且可以是設計用于對井下區(qū)域進行局部處理的任何流體。在一個實例中,解卡液可包括用于井筒的特定區(qū)段處理的堵漏材料,諸如用來密封井筒中的裂縫并且防止下垂。在另一個實例中,解卡液可包括控水材料。在一些實例中,解卡液可被設計來釋放一件卡住的鉆井或萃取設備、可降低與鉆井潤滑劑的轉矩和阻力、防止差動黏附、提升井筒穩(wěn)定性并且可有助于控制泥漿重量。
如本文使用,術語“完井液”是指在完井階段期間用于井下的流體或漿料,其包括注水泥組合物。
如本文使用,術語“補強處理液”是指在井的補強處理期間用于井下的流體或漿料。補強處理可包括設計來提高或維持井的生產率的處理,諸如增產或凈化處理。
如本文使用,術語“廢棄液”是指在井的廢棄階段期間或之前用于井下的流體或漿料。
如本文使用,術語“酸化液”是指在酸化處理期間用于井下的流體或漿料。在一個實例中,酸化液用于凈化操作中以便去除阻塞需要材料的流動的材料,諸如在鉆孔操作期間形成的材料。在一些實例中,酸化液可用于損壞去除。
如本文使用,術語“注水泥液”是指在井的注水泥操作期間使用的流體或漿料。例如,注水泥液可包括含有水泥和水泥窯粉末中的至少一種的含水混合物。在另一個實例中,注水泥液可包括呈至少部分地未固化狀態(tài)的可固化樹脂材料,諸如聚合物。
如本文使用,術語“控水材料”是指與井下含水材料相互作用的固體或液體材料,使得疏水材料可更容易地行進到表層并且使得親水材料(包括水)可能不太容易地行進到表層??厮牧峡捎脕碇T如通過以下方式處理井以便致使所采出水的比例減小并且致使所采出烴的比例增大:將產水地下地層與井筒之間的材料選擇性地粘結在一起,同時仍允許產烴地層維持輸出。
如本文使用,術語“封隔液”是指可置于封隔器上方的套管與外部殼體之間的井的環(huán)形區(qū)域中的流體或漿料。在各種實例中,封隔液可提供液體靜壓力以便降低跨密封元件的差值壓力、降低井筒和套管上的差值壓力以防塌縮、并且保護金屬和彈性體以免腐蝕。
如本文使用,除非另外指明,否則術語“流體”是指液體和凝膠。
如本文使用,術語“地下材料”或“地下地層”是指包括海底表層的地表以下的任何材料。例如,地下地層或材料可以是井筒的任何區(qū)段以及與井筒流體接觸的地下產石油或者產水地層或區(qū)域的任何區(qū)段。將材料置于地下地層中可包括使材料與井筒的任何區(qū)段或者與同井筒流體接觸的任何地下區(qū)域相接觸。地下材料可包括置于井筒中的任何材料,諸如水泥、鉆桿、襯管、油管、套管或篩;將材料置于地下地層中可包括與此類地下材料相接觸。在一些實例中,地下地層或材料可以是可產生液態(tài)或氣態(tài)石油材料、水的任何地下區(qū)域,或者地下與其流體接觸的任何區(qū)段。例如,地下地層或材料可以是需要壓裂的區(qū)域、裂紋或圍繞裂紋的區(qū)域、以及流動路徑或圍繞流動路徑的區(qū)域中的至少一個,其中裂紋或流動路徑可任選地被直接地或者通過一個或多個裂紋或流動路徑而流體連接到地下產石油或產水區(qū)域。
如本文使用,“地下地層的處理”可包括涉及從地下產石油或產水地層或區(qū)域中提取水或石油材料的任何活動,例如,包括鉆井、增產、水力壓裂、凈化、酸化、完井、注水泥、補強處理、廢棄等。
如本文使用,井底“流動路徑”可包括任何合適的地下流動路徑,兩個地下位置穿過所述地下流動路徑處于流體連接。流動路徑可足以供石油或水從一個地下位置流動到井筒,或反之亦然。流動路徑可包括以下中的至少一個:水力壓裂,以及跨篩、跨礫石充填、跨支撐劑(包括跨樹脂鍵合的支撐劑或沉積在裂紋中的支撐劑)和跨沙子的流體連接。流動路徑可包括流體可穿過其流動的天然地下通道。在一些實施方案中,流動路徑可以是水源并且可包括水。在一些實施方案中,流動路徑可以是石油源并且可包括石油。在一些實施方案中,流動路徑可足以使水、井下液或所采出烴中的至少一種從井筒、裂紋或連接到其的流動路徑轉向。
如本文使用,“載液”是指用于與一種或多種材料懸浮、溶解、混合或乳化以便形成組合物的任何合適的流體。例如,載液可以是以下中的至少一種:原油、二丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺、二乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丁基縮水甘油醚、碳酸丙烯酯、D-檸檬烯、C2-C40脂肪酸C1-C10烷基酯(諸如,脂肪酸甲酯)、甲基丙烯酸四氫糠酯、丙烯酸四氫糠酯、2-丁氧基乙醇、乙酸丁酯、乳酸丁酯、乙酸糠酯、二甲亞砜、二甲基甲酰胺、級分的石油蒸餾產物(例如,柴油、煤油、石腦油等)礦物油、烴油、烴(包括芳香族碳-碳鍵合)(例如,苯、甲苯)、烴(包括α烯烴、二甲苯)、離子液體、甲乙酮、草酸脂、順丁烯酸脂或琥珀酸脂、甲醇、乙醇、丙醇(異丙醇或正丙醇)、丁醇(異丁醇、叔丁醇或正丁醇)、脂肪族烴(例如,環(huán)己酮、己烷)、水、鹽水、采出水、回流水、含鹽水和海水。流體可形成約0.001重量%至約99.999重量%的組合物或包含所述組合物的混合物,或者約0.001重量%或更低、0.01重量%、0.1、1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、99、99.9、99.99或約99.999重量%或更多。
在各種實施方案中,本發(fā)明提供一種處理地下地層的方法。所述方法包括將可固化組合物置于地下地層中。可固化組合物包含可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種??晒袒M合物還包含親有機改性粘土。
在各種實施方案中,本發(fā)明提供一種處理地下地層的方法。所述方法包括將可固化組合物置于地下地層中,所述可固化組合物包含可固化環(huán)氧樹脂和親有機改性蒙脫石粘土。
在各個實施方案中,本發(fā)明提供一種包括可固化組合物的系統(tǒng)。可固化組合物包含可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種。可固化組合物還包含親有機改性粘土。所述系統(tǒng)還包括地下地層,所述地下地層其中包含可固化組合物。
在各種實施方案中,本發(fā)明提供用于地下地層的處理的可固化組合物??晒袒M合物包含可固化環(huán)氧樹脂和親有機改性蒙脫石粘土。
在各種實施方案中,本發(fā)明提供一種制備用于地下地層的處理的可固化組合物的方法。所述方法包括形成可固化組合物??晒袒M合物包含可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種。可固化組合物還包含親有機改性粘土。
本發(fā)明的各種實施方案提供與其他可固化組合物和以及用于在地下地層中使用所述可固化組合物的方法相比的某些優(yōu)點。例如,由于缺少屈服點或由于低屈服點,可固化組合物中的懸浮顆粒可能是困難的。因此,通常使用小顆粒,其比更大顆粒更易于懸浮。相比之下,本發(fā)明的各種實施方案提供具有包括來自親有機改性粘土組分的流變改性的可固化組合物,其提供比其他可固化組合物(其常常沒有屈服點)更高的屈服點,從而允許更大顆粒懸浮。在各種實施方案中,可固化組合物懸浮更大顆粒的能力可提供可懸浮在可固化樹脂組合物中的材料類型的增強選項,諸如加重劑、支撐劑或其他材料。
在各種實施方案中,可固化組合物可通過添加添加劑被輕易致密,同時在可固化組合物的安置期間或在這之后地下地層具有最低的沉降風險,從而為井控制提供更有效的可固化組合物或者出于封隔目的提供更好的流體驅替。在各種實施方案中,可固化組合物的屈服點可允許可固化組合物在泵送操作期間更好地維持流變層次,例如,其中流體液(例如,可固化組合物)比正被驅替的流體維持更高的屈服點和塑性粘度。在各種實施方案中,可固化組合物的屈服點可促進更好的流體驅替,并且可產生更佳的封隔和化學或者液壓密封井底。在各種實施方案中,可固化組合物的屈服點可有助于消除由于井筒內的流體由于重力導致的密度差而發(fā)生的動態(tài)或靜態(tài)流體逆轉。在各種實施方案中,可固化組合物的屈服點可幫助可固化組合物原處保持在需要位置中,例如直到完成指定化學反應以實現(xiàn)需要結果為止。在各種實施方案中,可固化組合物的屈服點可防止在混合、泵送期間及安置之后(當系統(tǒng)在靜態(tài)條件下時)固體沉淀在可固化組合物內。
處理地下地層的方法
在各種實施方案中,本發(fā)明提供一種處理地下地層的方法。所述方法可包括將可固化組合物置于地下地層中。將可固化組合物置于地下地層中可包括接觸可固化組合物和地下地層的任何合適的部分,或者接觸可固化組合物和地下材料,諸如任何合適的地下材料。地下地層可以是任何合適的地下地層??晒袒M合物可包含可固化樹脂,所述可固化樹脂包含可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種。只要可固化組合物包含可固化的至少一些組分,可固化組合物可包含不可固化的一些組分??晒袒M合物可包含親有機改性粘土。親有機改性粘土和可固化樹脂可基本平均地混合在可固化組合物中,使得粘土大致平均地分布在整個可固化樹脂上。親有機改性粘土可賦予可固化組合物以初始剪切應力或屈服點(YP)以便改善固體的懸浮并且防止或減少固體微粒在地下操作期間的沉淀,所述地下操作諸如井筒注水泥工藝、井筒修復操作、固結程序、補強處理程序、廢棄程序或壓裂程序。
在一些實施方案中,將可固化組合物置于地下地層中包括使可固化組合物與以下中的至少一個相接觸或者將所述可固化組合物置于以下中的至少一個中:裂紋、圍繞裂紋的區(qū)域的至少一部分、流動路徑、圍繞流動路徑的區(qū)域和需要被壓裂的區(qū)域。將可固化組合物置于地下地層中可以是任何合適的放置并且可包括地下地層與可固化組合物之間的任何合適的接觸。將可固化組合物置于地下地層中可包括使可固化組合物至少部分地沉積在裂紋、流動路徑或圍繞所述裂紋、流動路徑的區(qū)域中。在一些實施方案中,所述方法包括獲得或提供可固化組合物,其包含可固化樹脂和親有機改性粘土。可固化組合物的獲得或提供可在任何合適的時間并且在任何合適的位置處發(fā)生??晒袒M合物的獲得或提供可發(fā)生在地表(above-surface)??晒袒M合物的獲得或提供可發(fā)生在地下地層(例如,井底)中。
在各種實施方案中,所述方法包括在地下地層中注水泥或修復井筒。例如,可固化組合物可被置于套管與井筒之間或兩個套管之間的環(huán)中,并且隨后可被固化。在一些實施方案中,可固化組合物可包含水泥,或者可鄰近水泥組合物放置。在一些實例中,所述方法可包括將可固化組合物置于井筒的損壞區(qū)域中并且隨后固化可固化組合物??晒袒M合物可用于任何合適類型的注水泥,諸如初級注水泥(例如,井中的初始注水泥,通常在套管與套管外的環(huán)之間),或者諸如次級注水泥(例如,補注水泥,諸如由于失去層位封隔或失去套管完整性所致)。
在各種實施方案中,所述方法包括使用可固化組合物來在井中執(zhí)行廢棄程序。在廢棄期間,組合物可以任何合適的方式使用。例如,可固化組合物可用來填充或密封井,諸如填充或密封套管。
在各種實施方案中,所述方法包括使井下微粒固結。例如,所述方法可包括將可固化組合物置于地下地層的包括細粒、砂石或其他顆粒的區(qū)域中,并且允許可固化組合物固化,使得顆粒基本固定在原位。在各種實施方案中,所述方法可包括防漏管理,諸如通過將可固化組合物置于經歷流體損失的地下區(qū)域中,并且固化組合物。
所述方法可包括水力壓裂,諸如一種水力壓裂以便產生裂紋或流動路徑的方法。將可固化組合物置于地下地層中或者地下地層的接觸和水力壓裂相對于彼此可在任何時候發(fā)生;例如,水力壓裂可在接觸或放置之前、期間和之后的至少一處發(fā)生。在一些實施方案中,接觸或放置發(fā)生在水力壓裂期間,諸如水力壓裂的任何合適階段期間,諸如壓裂(例如,含有支撐劑的粘性流體)的前置階段(例如,在注射不含支撐劑的水、以及另外任選地的中強度至低強度酸的期間)、置液階段(例如,在注射僅不含支撐劑、但含有某種增粘劑的流體期間,諸如以便開始強行進入?yún)^(qū)域中并且使裂紋開始產生允許裝載支撐劑的后續(xù)階段進入的充足滲透和寬度)、或者漿料階段中的至少一個期間。所述方法包括在將可固化組合物置于地下地層中之前、期間和之后中的至少一個處在裂紋、流動路徑或圍繞所述裂紋、流動路徑的區(qū)域中執(zhí)行增產處理。增產處理可例如是清洗液的穿孔、酸化、注射、支撐劑的增產及水力壓裂中的至少一個。在一些實施方案中,增產處理可至少部分地產生其中放置或接觸可固化組合物的裂紋或流動路徑,或者可固化組合物被放置或接觸圍繞所產生的裂紋或流動路徑的區(qū)域。
可固化組合物可具有任何合適的屈服點。如本文使用,屈服點是指致使可固化組合物經受塑性變形或屈服所需的剪切應力的量,其中屈服在所施加剪切應力超過屈服點時發(fā)生。例如,可固化組合物可具有以下的屈服點:約1lbf/100ft2至約10,000lbf/100ft2、約15lbf/100ft2至約100lbf/100ft2、約1lbf/100ft2或更小或者約2lbf/100ft2、3、4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、150、200、250、500、750、1,000、1,500、2,000、2,500、5,000、7,500或者約10,000lbf/100ft2或更大。
可固化組合物可具有在特定剪切速率下的任何合適的剪切應力。例如,在約10℃至約40℃和標準壓力下、在約0.5s-1至約50s-1下,所述組合物可具有以下的剪切應力:約10lbf/100ft2至約300lbf/100ft2、約40lbf/100ft2至約220lbf/100ft2、或者約10lbf/100ft2或更小或者約15lbf/100ft2、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290或者約300lbf/100ft2或更大。例如,在約10℃至約40℃和標準壓力下、在約50s-1至約200s-1下,所述組合物可具有以下的剪切應力:約100lbf/100ft2至約1,000lbf/100ft2、約200lbf/100ft2至約500lbf/100ft2、或者約100lbf/100ft2或更小或者約110lbf/100ft2、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、350、400、450、500、600、700、800、900或者約1,000lbf/100ft2或更大。例如,在約50℃至約100℃和標準壓力下、在約0.5至約50s-1下,可固化組合物可具有以下的剪切應力:約10lbf/100ft2至約100lbf/100ft2、約15lbf/100ft2至約220lbf/100ft2、約10lbf/100ft2或更小或者約15lbf/100ft2、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或者約100lbf/100ft2。例如,在約50℃至約100℃和標準壓力下、在約50s-1至約200s-1下,可固化組合物可具有以下的剪切應力:約30lbf/100ft2至約150lbf/100ft2、約50lbf/100ft2至約200lbf/100ft2、約30lbf/100ft2或更小或者約35lbf/100ft2、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145或者約150lbf/100ft2。所述方法可包括使用任何合適的剪切速率,諸如約0s-1至約5,000s-1或者約10s-1至約1,500s-1。
可固化組合物可具有任何合適的密度??晒袒M合物可具有以下的密度:約50kg/m3至約5,000kg/m3、約200kg/m3至約3,000kg/m3、或者約50kg/m3或更小、或者約100kg/m3、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1,000、1,050、1,100、1,150、1,200、1,250、1,300、1,350、1,400、1,450、1,500、1,550、1,600、1,650、1,700、1,750、1,800、1,850、1,900、1,950、2,000、2,100、2,200、2,300、2,400、2,500、2,600、2,700、2,800、2,900、3,000、3,250、3,500、3,750、4,000、4,250、4,500、4,750或者約5,000kg/m3或更大。
可固化組合物或包含所述可固化組合物的混合物可包含加重劑。加重劑可以是任何合適的加重劑。例如,加重劑可以是以下中的至少一種:碳酸鈣、氧化鋁、鐵鎳礦、碳酸鋇、氧化鋇、硫酸鋇、重晶石、碳酸鈣、氧化鈣、煤胞、鉻鐵礦、氧化鉻、銅、氧化銅、白云石、方鉛礦、黑錳礦、赤鐵礦、空心玻璃微珠、鈦鐵礦、氧化鐵、菱鐵礦、磁鐵礦、氧化鎂、碳酸錳、二氧化錳、二氧化錳、氧化錳、四氧化三錳、一氧化錳、三氧化二錳、二氧化鉬、氧化鉬、三氧化鉬、波特蘭水泥、浮石、黃鐵礦、spherelite、菱鐵礦、硅石、銀、黑銅礦、二氧化鈦、一氧化鈦、三氧化二鈦、二氧化鈦、氧化鋯、硅酸鋯、氧化鋅、水泥窯灰、未膨脹和膨脹的珍珠巖、硅鎂土、膨土、沸石、彈性體、沙、微?;酆衔铩⑾灐⒕酆衔锢w維、無機纖維及其任意組合。加重劑可具有任何合適的密度,諸如約50kg/m3或更小、或者約100kg/m3、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1,000、1,050、1,100、1,150、1,200、1,250、1,300、1,350、1,400、1,450、1,500、1,550、1,600、1,650、1,700、1,750、1,800、1,850、1,900、1,950、2,000、2,100、2,200、2,300、2,400、2,500、2,600、2,700、2,800、2,900、3,000、3,250、3,500、3,750、4,000、4,250、4,500、4,750或者約5,000kg/m3或更大。加重劑可具有任何合適的粒度(例如,顆粒的最大尺寸),諸如約1nm至約10mm、約100nm至約5mm、約300nm至約600nm、或者約1nm或更小、約5nm、10nm、20nm、25nm、50nm、75nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或者約10mm或更大。加重劑可形成可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物的任何合適比例,諸如約0.001重量%至約80重量%、約0.01重量%至約50重量%、約1重量%至約40重量%、或者約0.001重量%或更小、或者約0.01重量%、0.1、0.5、1、1.5、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75或者約80重量%或更大。
可固化樹脂
可固化組合物包含可固化樹脂??晒袒瘶渲砂晒袒袡C樹脂和熱固性聚合物中的至少一種。如本文使用,“固化”是指允許經受導致硬化或者粘度增加的物理或化學反應。固化可以是聚合反應和交聯(lián)反應中的至少一種。可固化組合物可以是疏水性可固化組合物??晒袒瘶渲蚩晒袒M合物可包含多種組分,諸如固化劑組分(例如,胺或酸酐)、可聚合組分(例如,可固化有機樹脂諸如環(huán)氧化物)或者引發(fā)劑組分。一種或多種可聚合組分可形成可固化組合物或可固化樹脂的任何合適比例,諸如約1重量%至約99重量%、約5重量%至約95重量%、約40重量%至約90重量%、約1重量%或更小、或者約2、3、4、5、6、8、10、12、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、92、94、96、97、98或者約99重量%或更大??晒袒M合物或可固化樹脂的一種或多種固化劑或者引發(fā)劑組分可形成可固化組合物的任何合適比例,諸如約1重量%至約99重量%、約5重量%至約95重量%、約40重量%至約90重量%、約1重量%或更小、或者約2、3、4、5、6、8、10、12、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、92、94、96、97、98或者約99重量%或更大。
在各種實施方案中,所述方法包括固化可固化組合物以便提供可固化組合物的固化產物。可固化組合物的固化可至少部分地發(fā)生在地表,使得局部固化發(fā)生在將可固化組合物置于地下地層中之前??晒袒M合物的固化可至少部分地發(fā)生在地下地層中,使得固化的全部或部分在可固化組合物在井底時、諸如在可固化組合物在井底需要位置時發(fā)生。固化可持續(xù)發(fā)生任何合適的時間、在任何合適的溫度并且在任何合適的壓力下發(fā)生,諸如持續(xù)10分鐘、20分鐘、30分鐘、40分鐘、50分鐘、1小時、1.5小時、2小時、3小時、4小時、5小時、6小時、8小時、10小時、12小時、14小時、16小時、18小時、20小時、22小時、1天、1.5天、2天、3天、4天、5天、6天、1周、1.5周、2周、3周或者約1個月或更長,諸如在約0℃至約500℃、或者約20℃至約400℃、或者約0℃或更低、或者約10℃、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、125、150、175、200、225、250、275、300、350、400、450、或者約500℃或更高下。
只要可固化組合物可被固化,可固化組合物或可固化樹脂的任何合適比例可以是可固化有機樹脂、熱固性聚合物或其組合,諸如約1重量%至約99.99重量%、約30重量%至約98重量%、約50重量%至約95重量%、或者約1重量%或更小、或者約2重量%、3、4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、76、78、80、82、84、86、88、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、99.9或者約99.99重量%或更大。
可固化有機樹脂或熱固性聚合物可包括以下中的至少一種:蟲膠、聚酰胺、甲硅烷基改性聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚氨酯(urethane)、天然樹脂、環(huán)氧基樹脂(例如,環(huán)氧-胺或環(huán)氧酸酐)、呋喃基樹脂、酚醛基樹脂、脲-醛樹脂和苯酚-苯酚甲醛-糠醇樹脂。在一些實施方案中,可固化有機樹脂或熱固性聚合物可以是以下中的至少一種:雙酚A二縮水甘油醚樹脂、丁氧基甲基丁基縮水甘油醚樹脂、雙酚A表氯醇樹脂、雙酚F樹脂和雙酚S樹脂。在一些實施方案中,可固化有機樹脂或熱固性聚合物可以是以下中的至少一種:丙烯酸聚合物、丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯均聚物、聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(2-丙烯酸乙基己酯)、丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸衍生聚合物、甲基丙烯酸均聚物、甲基丙烯酸酯均聚物、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸2-乙基己酯)、丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸鹽聚合物或共聚物或者其衍生物、以及丙烯酸/丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸鹽共聚物。在一些實施方案中,可固化有機樹脂或熱固性聚合物可包括以下中的至少一種:三聚酸、脂肪酸、脂肪酸衍生物、馬來酸酐、丙烯酸、聚酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、醛、甲醛、二醛、戊二醛、半縮醛、釋放醛的化合物、二酸鹵、二鹵化物、二氯化物、二溴化物、聚酸酐、檸檬酸、環(huán)氧化物、糠醛、醛縮合物、甲硅烷基改性聚酰胺以及多元酸和聚胺的縮合反應產物。
在一些實施方案中,可固化組合物、可固化有機樹脂或熱固性聚合物可包括含胺聚合物。在一些實施方案中,可固化有機樹脂或熱固性聚合物可被以是疏水改性的。在一些實施方案中,可固化有機樹脂或熱固性聚合物可包括以下中的至少一種:聚胺(例如,亞精胺和精胺)、聚亞胺(例如,聚(乙烯亞胺)和聚(丙烯亞胺))、聚酰胺、聚(甲基丙烯酸2-(N,N-二甲基氨基)乙酯)、聚(甲基丙烯酸2-(N,N-二乙基氨基)乙酯)、聚(乙烯咪唑)和共聚物,所述共聚物包括前述中的至少一個的單體和至少一個非含胺聚合物的單體,諸如以下中的至少一種:聚乙烯、聚丙烯、聚氧化乙烯、聚環(huán)氧丙烷、聚乙烯基吡啶、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯。疏水性改性可以是任何合適的疏水性改性,諸如至少一個(C4-C30)烴基,其包括直鏈、支鏈、不飽和C-C鍵、芳基基團及其任意組合中的至少一個。
在一些實施方案中,可固化樹脂或可固化組合物可包含固化劑。固化劑可以是任何合適的固化劑。例如,固化劑可包括以下中的至少一種:胺、芳香族胺、脂肪族胺、環(huán)脂族胺、聚胺、酸酐、酰胺、聚酰胺、聚乙烯亞胺、哌啶、三乙胺、芐基二甲胺、N,N-二甲氨基吡啶、2-(N,N-二甲基氨甲基)苯酚、三(二甲基氨基甲基)苯酚、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、n-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、n-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、哌嗪、哌嗪的衍生物(例如,氨基乙基哌嗪)、吡咯、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、噠嗪、吲哚嗪、異吲哚、吲哚、吲唑、嘌呤、喹嗪、喹啉、異喹啉、酞嗪、萘啶、喹喔啉、間二氮雜萘、咔唑、咔唑、菲啶、吖啶、鄰二氮菲、吩嗪、咪唑啉啶、吩噁嗪、噌啉、吡咯烷、吡咯啉、咪唑啉、哌啶、吲哚啉、異吲哚啉、奎寧環(huán)(quinuclindine)、嗎啉、吖辛因、吖庚因、1,3,5-三嗪、噻唑、蝶啶、二氫喹啉、六亞甲基亞胺、吲唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1,1,3-三氯三氟丙酮及其組合。固化劑可形成可固化有機樹脂、熱固性聚合物或可固化組合物的任何合適的重量%,諸如約0.001重量%至約50重量%、約0.01重量%至約20重量%、或者約0.001重量%或更小、或者約0.01重量%、1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45或者約50重量%或更大。
在各種實施方案中,可固化有機樹脂包括以下中的至少一種:環(huán)氧胺樹脂(例如,具有環(huán)氧化物組分和胺組分,諸如胺固化劑組分)和環(huán)氧酸酐樹脂(例如,具有環(huán)氧組分和酸酐組分,諸如酸酐固化劑組分)。例如,可固化有機樹脂可包含為聚環(huán)氧化物取代的單-或多(C5-C20)芳基化合物的至少一種環(huán)氧化物組分,其中(C5-C20)芳基被取代或未被取代,其中聚環(huán)氧化物取代的單-或多(C5-C20)芳基化合物是可固化樹脂的任何合適比例,諸如約10重量%至約95重量%、約60重量%至約90重量%、約10重量%或更小、或者約15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或者約95重量%或更大。在本文中,環(huán)氧化物取代的或胺取代的有機基團(其中有機基團被取代或未被取代)可使環(huán)氧化物或胺在有機基團的取代基中的任何一個上取代或者直接在有機基團自身上取代。環(huán)氧化物組分可以是二環(huán)氧化物取代的苯基(C1-C10)烴基苯基,其中苯基和(C1-C10)烴基各自獨立地被取代或未取代。環(huán)氧化物組分可以是雙酚A(2-[[4-[2-[4-(環(huán)氧乙烷-2-基甲氧基)苯基]丙烷-2-基]苯氧基]甲基]環(huán)氧乙烷)的二縮水甘油醚。
可固化有機樹脂可包含為環(huán)氧化物取代的(C1-C10)烴基化合物的至少一種環(huán)氧化物組分,其中(C1-C10)烴基可獨立地被取代或未取代,其中環(huán)氧化物取代的(C1-C10)烴基化合物是可固化樹脂的任何合適比例,諸如約5重量%至約60重量%、10重量%至約30重量%、或者約5重量%或更小、或者約10重量%、15、20、25、30、35、40、45、50、55或者約60重量%或更大。在一些實施方案中,環(huán)氧化物組分可以是(C1-C10)烴基縮水甘油醚,縮水甘油醚。
可固化有機樹脂可包含為聚環(huán)氧化物取代的(C5-C20)環(huán)烷基化合物的至少一種環(huán)氧化物組分,其中(C5-C20)環(huán)烷基被取代或未取代,其中聚環(huán)氧化物取代的(C5-C20)環(huán)烷基化合物是可固化樹脂的任何合適比例,諸如約5重量%至約60重量%、約10重量%至約30重量%、或者約5重量%或更小、或者約10重量%、15、20、25、30、35、40、45、50、55或者約60重量%或更大。環(huán)氧化物組分可以是環(huán)己烷二甲醇二縮水甘油醚。在各種實施方案中,樹脂包括聚環(huán)氧化物取代的(C5-C20)環(huán)烷基化合物和聚環(huán)氧化物取代的單-或聚(C5-C20)芳基化合物的組合,諸如環(huán)己烷二甲醇二縮水甘油基醚和雙酚A二縮水甘油醚的組合。在一些實施方案中,樹脂包括聚環(huán)氧化物取代的(C5-C20)環(huán)烷基化合物、聚環(huán)氧化物取代的單-或聚(C5-C20)芳基化合物及環(huán)氧化物取代的(C1-C10)的烴基化合物組合,諸如環(huán)己烷二甲醇二縮水甘油基醚、雙酚A二縮水甘油醚和丁基縮水甘油醚的組合。
可固化有機樹脂或可固化組合物可包含為聚胺取代的(C1-C30)烴基的至少一種胺組分,其中(C1-C30)烴基和每個胺獨立地被取代或未取代,是可固化組合物的任何合適比例,諸如約5重量%至約50重量%、約10重量%至約30重量%、約5重量%或更小、或者約10重量%、15、20、25、30、35、40、45或者約50重量%或更大。胺組分可以是雙(氨基(C0-C5)烴基)(C6-C20)芳基化合物,其中(C6-C20)芳基、(C0-C5)烴基和每個胺各自獨立地被取代或未取代。胺組分可以是二乙基甲苯二胺??晒袒袡C樹脂或可固化組合物可包含為聚胺取代的聚((C2-C5)烴基氧基)的至少一種胺組分,其中每個(C2-C5)烴基氧基和每個胺獨立地被取代或未取代。胺組分可以是聚氧丙烯二胺??晒袒袡C樹脂或可固化組合物可包含為單-或聚氨基(C0-C10)烴基(C6-C20)芳基的胺組分,其中(C0-C10)烴基、(C6-C20)芳基和每個胺各自獨立地被取代或未取代。胺組分可以是三(氨基(C1-C3)烴基)苯,其中(C1-C3)烴基、苯和每個胺獨立地被取代或未取代。胺組分可以是2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚。
可固化樹脂或可固化組合物可包含酸酐組分,諸如酸酐固化劑。酸酐可以是任何合適的化合物,其包括酸酐部分并且可與可固化有機樹脂一起在可固化組合物中充當固化劑。酸酐組分可以是與取代的或未取代的(C5-C20)烴環(huán)稠合的馬來酸酐或琥珀酸酐,或經由被0、1、2或3個氧原子間斷的取代的或未取代的(C0-C30)烴基連接在一起的多個所述稠合馬來酸酐或琥珀酸酐。例如,酸酐可以是芳香族酸酐,諸如3,3′,4,4′-苯基四甲酸酐或者經由任選地被0-3個氧原子間斷的C0-C30取代的或未取代的烴基接頭在任何合適的位置處連接在一起的多個此類分子,諸如雙酚A二酐(BPADA、2,2-雙[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐)、聯(lián)苯二酐(BPDA、3,3',4,4'-聯(lián)苯基四甲酸二酐)或者苯酮-3,3′,4,4′-四甲酸二酐。例如,酸酐可以是與另一個環(huán)(例如,與C5-C10脂肪族或芳香族取代的或未取代的環(huán)稠合的馬來酸酐或琥珀酸酐)稠合的五員環(huán)酸酐,諸如甲基-5-降冰片烯-2,3-二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐或者甲基六氫鄰苯二甲酸酐。酸酐組分可形成可固化樹脂或可固化組合物的任何合適重量%,諸如約0.001重量%至約50重量%、約0.01重量%至約20重量%、或者約0.001重量%或更小、或者約0.01重量%、1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45或者約50重量%或更大。
親有機改性粘土
可固化組合物可包含親有機改性粘土。親有機改性粘土可以是具有親水性特征的任何粘土(例如,至少部分親水性粘土或親水性粘土)。在一些實施方案中,所述方法還包括以親有機的方式使粘土改性以便提供親有機改性粘土,而在其他實施方案中,在執(zhí)行方法之前使粘土改性。親有機改性可至少部分地發(fā)生在地表并且可至少部分地發(fā)生在地下地層中。
親有機改性粘土可以一定濃度存在于可固化組合物中,使得可固化組合物比其中基本上沒有親有機改性粘土的相應可固化組合物具有更高的屈服點。可固化組合物的任何合適比例可包括親有機改性粘土,諸如可固化組合物的約0.01重量%至約50重量%、約1重量%至約20重量%、或者約0.01重量%或更小、或者約0.01、1、2、3、4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、25、30、35、40、45或者約50重量%或更大。
親有機改性粘土可包括任何合適的一種或多種粘土。例如,親有機改性粘土可包括以下中的至少一種:高嶺石(例如,高嶺石、珍珠石、地開石和埃洛石)、蒙脫石(例如,蒙脫石、蒙脫石-綠土、膨潤土、皂石、綠脫石、鋰蒙脫石或鋅蒙脫石)、伊利石(例如,伊利石、水黑云母、海綠石、鈉伊利石(bramallite))和綠泥石(例如,綠泥石或鮞綠泥石)。親有機改性粘土可包括蛭石、凹凸棒石或海泡石。其他礦物組分可進一步與粘土相關聯(lián)。在一些實施方案中,親有機改性粘土包括蒙脫石。
粘土的親有機改性可以是使得粘土比不含親有機改性或者含更少親有機改性的相應粘土更親水的任何合適的親有機改性。親有機改性可以是表層改性,或者也發(fā)生在非表層區(qū)域中的改性。親有機改性可以是與具有疏水性或親油性基團的陽離子表面活性劑的離子交換。親有機改性可以是表面活性劑的靜電附著。親有機改性可以是陽離子取代、物理吸附(例如,鍵基本無變化)和化學吸附(例如,鍵變化)中的至少一種。陽離子可替換粘土中的其他陽離子以便形成親有機改性。陽離子可配位到粘土中的一個或多個陽離子以便形成親有機改性。
親有機改性粘土可包含至少一種親有機改性化合物或其離子(例如,親有機改性化合物是鹽或者形成中性電荷化合物的一對離子并且粘土包含來自鹽的至少一個離子)。至少一個親有機改性化合物或其離子可以是親有機改性粘土的任何合適比例,諸如親有機改性粘土的約0.01重量%至約80重量%、或者約10重量%至約50重量%、或者約0.01重量%或更小、或者約0.1重量%、1、2、3、4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75或者約80重量%或更大。
在各種實施方案中,親有機改性化合物是以下中的至少一種:取代的或未取代的(C10-C50)脂肪酸或其鹽、三-或四-(C1-C50)烴基銨鹽以及三-或四-(C1-C50)烴基鏻鹽,其中每個(C1-C50)烴基被獨立地選擇,被取代或未取代,并且被選自-O-、-S-和取代的或未取代的-NH-的0、1、2或3個原子間斷。
親有機改性化合物可包括(C10-C50)脂肪酸鹽,諸如硬脂酸鎂和硬脂酸鋅。親有機改性化合物可包括以下中的至少一種:三-或四-(C1-C50)烴基銨鹽以及三-或四-(C1-C50)烷基-或烯基鏻鹽,其中每個(C1-C50)烴基被獨立地選擇。親有機改性化合物可包括以下中的至少一種:三甲基硬脂銨鹽、十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨和四苯基溴化鏻。
親有機改性粘土可具有任何合適的密度。例如,親有機改性粘土可具有以下的密度:約50kg/m3至約5,000kg/m3、或者約200kg/m3至約500kg/m3、或者約50kg/m3或更小、或者約100kg/m3、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1,000、1,050、1,100、1,150、1,200、1,250、1,300、1,350、1,400、1,450、1,500、1,550、1,600、1,650、1,700、1,750、1,800、1,850、1,900、1,950、2,000、2,100、2,200、2,300、2,400、2,500、2,600、2,700、2,800、2,900、3,000、3,100、3,200、3,300、3,400、3,500、3,600、3,700、3,800、3,900、4,000、4,250、4,500、4,750或者約5,000kg/m3或更大。
親有機改性粘土可具有任何合適的粒度(例如,顆粒的最大尺寸),諸如1nm至約10mm、約100nm至約5mm、約300nm至約600nm、或者約1nm或更小、約5nm、10nm、20nm、25nm、50nm、75nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或者約10mm或更大。
對于本文所述的鹽,帶正電的抗衡離子(例如,在脂肪酸鹽中)可以是任何合適的帶正電抗衡離子,諸如銨(NH4+)或者堿金屬(諸如鈉(Na+)、鉀(K+)或鋰(Li+))。在一些實施方案中,抗衡離子可具有大于+1的正電荷,其在一些實施方案中可復合至多個電離基團,諸如Zn2+、Al3+或者堿土金屬(諸如Ca2+或Mg2+)。
在各種實施方案中,帶負電的抗衡離子(例如,在具有疏水性銨離子的銨鹽中)可以是任何合適的帶負電抗衡離子,諸如鹵離子(例如,氟離子、氯離子、碘離子或溴離子)、硝酸根、硫酸氫根、磷酸二氫根、碳酸氫根、亞硝酸根、高氯酸根、碘酸根、氯酸根、溴酸根、亞氯酸根、次氯酸根、次溴酸根、氰根、酰胺、氰酸根、氫氧根、高錳酸根、任何羧酸的共軛堿(例如,乙酸根或甲酸根)。在一些實施方案中,抗衡離子可具有大于-1的負電荷,其在一些實施方案中可復合至多個電離基團,諸如氧離子、硫離子、氮離子、砷酸根、磷酸根、亞砷酸根、磷酸氫根、硫酸根、硫代硫酸根、亞硫酸根、碳酸根、鉻酸根、重鉻酸根、過氧化氫根或草酸根。
其他組分
包含可固化樹脂和親有機改性粘土的可固化組合物或者包含可固化組合物的混合物可包含任何合適比例的任何合適附加組分,使得可如本文所述使用可固化組合物或者包括所述可固化組合物的混合物。
在一些實施方案中,可固化組合物包含一種或多種增粘劑。增粘劑可以是任何合適的增粘劑。增粘劑可影響可固化組合物或者在任何合適的時間和位置處接觸可固化組合物的溶劑的粘度。在一些實施方案中,增粘劑在以下中的至少一處提供增大的粘度:在注射到地下地層中之前、注射到地下地層中時、穿過設置在井底中的管行進期間、一旦可固化組合物到達特定地下位置時、或者可固化組合物到達特定地下位置之后的某一時間段。在一些實施方案中,增粘劑可以是可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物的約0.000,1重量%至約10重量%,可固化組合物或包括所述可固化組合物的混合物的約0.004重量%至約0.01重量%、或者約0.000,1重量%或更小、0.000,5重量%、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或者約10重量%或更大。
增粘劑可包括取代的或未取代的多糖以及取代的或未取代的聚烯(例如,聚乙烯,其中乙烯單元被取代或未取代、衍生自相應的取代的或未取代的乙烯)中的至少一種,其中多糖或聚烯是交聯(lián)的或未交聯(lián)的。增粘劑可包括聚合物,所述聚合物可包括衍生自選自由以下各項組成的組中的單體的至少一個重復單元:乙二醇、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、2-丙烯酰胺基甲基丙磺酸或其鹽、丙烯酸三甲基銨乙基酯鹵化物和甲基丙烯酸三甲基銨乙酯鹵化物。增粘劑可包括交聯(lián)凝膠或可交聯(lián)凝膠。增粘劑可包括直鏈多糖和聚((C2-C10)烯烴)中的至少一種,其中(C2-C10)烯烴被取代或未取代。增粘劑可包括以下中的至少一種:聚(丙烯酸)或其(C1-C5)烷基酯、聚(甲基丙烯酸)或其(C1-C5)烷基酯、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(乙二醇)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚丙烯酰胺、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、褐藻膠、殼聚糖、凝膠多糖、右旋糖酐、脂肪乳、半乳葡聚糖、膠凝糖、葡糖醛(glucuronan)、N-乙酰-葡糖胺、N-乙酰-肝素前體(heparosan)、透明質酸、開菲爾糖(kefiran)、香菇多糖、果聚糖、mauran、粘稠性多糖、硬葡聚糖、裂褶菌多糖、stewartan、琥珀酰聚糖、黃原膠、定優(yōu)膠、蘭膠、衍生淀粉、羅望子、黃芪膠、瓜爾豆膠、衍生瓜爾膠(例如,羥丙基瓜爾膠、羧甲基瓜耳膠或羧甲基羥丙基瓜爾膠)、茄替膠、阿拉伯樹膠、槐樹豆膠和衍生纖維素(例如,羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羥丙基纖維素或甲基羥乙基纖維素)。
在一些實施方案中,增粘劑可包括以下中的至少一種:聚(乙烯醇)均聚物、聚(乙烯醇)共聚物、交聯(lián)的聚(乙烯醇)均聚物和交聯(lián)的聚(乙烯醇)共聚物。增粘劑可包括聚(乙烯醇)共聚物或交聯(lián)的聚(乙烯醇)共聚物,包括乙烯醇的接枝共聚物、直鏈共聚物、支鏈共聚物、嵌段共聚物和無規(guī)共聚物中的至少一個以及其中具有至少一個脂肪族不飽和C-C鍵的取代的或未取代的(C2-C50)烴基和取代的或未取代的(C2-C50)烯烴中的至少一個。增粘劑可包括聚(乙烯醇)共聚物或交聯(lián)的聚(乙烯醇)共聚物,包括乙烯醇的接枝聚合物、直鏈共聚物、支鏈共聚物、嵌段共聚物和無規(guī)共聚物中的至少一個以及以下中的至少一個:乙烯基膦酸、亞乙烯基二膦酸、取代的或未取代的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、取代的或未取代的(C1-C20)鏈烯酸、敗脂酸、丁烯酸、戊烯酸、己烯酸、辛烯酸、壬烯酸、癸烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、羥丙基丙烯酸、丙烯酰胺、富馬酸、甲基丙烯酸、羥丙基丙烯酸、乙烯基膦酸、亞乙烯基二膦酸、衣康酸、巴豆酸、中康酸(mesoconic acid)、檸康酸、苯乙烯磺酸、丙烯磺酸、甲代烯丙基磺酸、乙烯基磺酸及其取代的或未取代的(C1-C20)烷基酯。增粘劑可包括聚(乙烯醇)共聚物或交聯(lián)的聚(乙烯醇)共聚物,包括乙烯醇的接枝共聚物、直鏈共聚物、支鏈共聚物、嵌段共聚物和無規(guī)共聚物中的至少一個以及以下中的至少一個:乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、2-甲基丁酸乙烯酯、3-乙基戊酸乙烯酯和3-乙基己酸乙烯酯、馬來酸酐、取代的或未取代的(C1-C20)烯酸、取代的或未取代的(C1-C20)鏈烷酸酐、取代的或未取代的(C1-C20)烯酸、取代的或未取代的(C1-C20)鏈烯酸酸酐、丙烯酸酐、丁烯酸酐、戊烯酸酐、己烯酸酐、辛烯酸酐、壬烯酸酐、癸烯酸酐、丙烯酸酐、富馬酸酐、甲基丙烯酸酐、羥丙基丙烯酸酐、乙烯基膦酸酐、亞乙烯基二膦酸酐、衣康酸酐、巴豆酸酐、中康酸酐、檸康酸酐、苯乙烯磺酸酐、烯丙基磺酸酐、甲代烯丙基磺酸酐、乙烯基磺酸酐以及含取代的或未取代的(C1-C10)雜環(huán)的N-(C1-C10)烯基氮。增粘劑可包括聚(乙烯醇)共聚物或交聯(lián)聚(乙烯醇)共聚物,包括以下中的至少一個:接枝共聚物、直鏈共聚物、支鏈共聚物、嵌段共聚物和無規(guī)共聚物,所述無規(guī)共聚物包括聚(乙烯醇/丙烯酰胺)共聚物、聚(乙烯醇/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)共聚物、聚(丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)共聚物或聚(乙烯醇/N-乙烯吡咯烷酮)共聚物。增粘劑可包括交聯(lián)聚(乙烯醇)均聚物或者共聚物,其包括交聯(lián)劑,所述交聯(lián)劑包括以下中的至少一種:鉻、鋁、銻、鋯、鈦、鈣、硼、鐵、硅、銅、鋅、鎂及其離子。增粘劑可包括交聯(lián)聚(乙烯醇)均聚物或者共聚物,其包括交聯(lián)劑,所述交聯(lián)劑包括以下中的至少一種:醛、醛形成化合物、羧酸或其酯、磺酸或其酯、膦酸或其酯、酸酐和表鹵代醇。
在各種實施方案中,可固化組合物可包含一種或多種交聯(lián)劑。交聯(lián)劑可以是任何合適的交聯(lián)劑。在一些實例中,交聯(lián)劑可摻入在交聯(lián)增粘劑中,而在其他實例中,交聯(lián)劑可與可交聯(lián)材料(例如,井底)相交聯(lián)。交聯(lián)劑可包括以下中的至少一種:鉻、鋁、銻、鋯、鈦、鈣、硼、鐵、硅、銅、鋅、鎂及其離子。交聯(lián)劑可包括以下中的至少一種:硼酸、硼砂、硼酸酯、(C1-C30)烴基硼酸、(C1-C30)烴基硼酸的(C1-C30)烴基酯、(C1-C30)烴基硼酸改性聚丙烯酰胺、氯化鐵、四水八硼酸二鈉、偏硼酸鈉、二硼酸鈉、四硼酸鈉、四硼酸二鈉、五硼酸鹽、硼鈉鈣石、硬硼鈣石、氧化鎂、乳酸鋯、三乙醇胺鋯、乳酸三乙醇胺鋯、碳酸鋯、乙酰丙酮鋯、蘋果酸鋯、檸檬酸鋯、二異丙胺乳酸鋯、羥乙酸鋯、三乙醇胺乙醇酸鋯、乳酸乙醇酸鋯、乳酸鈦、蘋果酸鈦、檸檬酸鈦、乳酸銨鈦、三乙醇胺鈦、乙酰丙酮鈦、乳酸鋁和檸檬酸鋁。在一些實施方案中,交聯(lián)劑可以是(C1-C20)亞烷基二丙烯酰胺(例如,亞甲基雙丙烯酰胺)、聚((C1-C20)烯基)取代的單-或聚-(C1-C20)烷基醚(例如,季戊四醇烯丙醚)和聚(C2-C20)烯基苯(例如,二乙烯基苯)。在一些實施方案中,交聯(lián)劑可以是以下中的至少一種:二丙烯酸烷酯、二丙烯酸乙二醇酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化甘油三丙烯酸酯、乙氧基化甘油三甲基丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四甲基丙烯酸酯、乙氧基化二季戊四醇六丙烯酸酯、聚甘油單環(huán)氧乙烷聚丙烯酸酯、聚甘油聚乙二醇聚丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三環(huán)癸基烷二甲醇二丙烯酸酯、三環(huán)癸基烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯。交聯(lián)劑可以是可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物的約0.000,01重量%至約5重量%、約0.001重量%至約0.01重量%、或者約0.000,01重量%或更小、或者約0.000,05重量%、0.000,1、0.000,5、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4或者約5重量%或更大。
在一些實施方案中,可固化組合物可包含一種或多種破壞劑。破壞劑可以是任何合適的破壞劑,使得周圍流體(例如,壓裂液)可被至少部分地破壞以便于其諸如在水力壓裂處理完結時更完全和更有效恢復。在一些實施方案中,破壞劑可被包封或以其他方式配制來給出破壞劑的延遲釋放或定時釋放,使得周圍液體可在破壞之前維持粘性持續(xù)合適量的時間。破壞劑可以是任何合適的破壞劑,例如,破壞劑可以是包括氯離子、氟離子、溴離子、磷酸根離子或硫酸根離子的Na+、K+、Li+、Zn+、NH4+、Fe2+、Fe3+、Cu1+、Cu2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+和Al3+鹽。在一些實例中,破壞劑可以是氧化破壞劑或酶促破壞劑。氧化破壞劑可以是以下中的至少一種:過硫酸根、過碳酸根、過硼酸根、過氧化氫根、過磷酸根(perphosphosphate)、高錳酸根、亞氯酸根或次亞氯酸根離子的Na+、K+、Li+、Zn+、NH4+、Fe2+、Fe3+、Cu1+、Cu2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+和Al3+鹽。酶促破壞劑可以是以下中的至少一種:α或β淀粉酶、淀粉轉葡糖苷酶、寡葡糖苷酶、轉化酶、麥芽糖酶、纖維素酶、半纖維素酶和甘露聚糖水解酶。破壞劑可以是可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物的約0.001重量%至約30重量%、或者約0.01重量%至約5重量%、或者約0.001重量%或更小、或者約0.005重量%、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28或者約30重量%或更大。
可固化組合物或包含所述可固化組合物的混合物可包括任何合適的流體。例如,流體可以是以下中的至少一種:原油、二丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺、二乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丁基縮水甘油醚、碳酸丙烯酯、D-檸檬烯、C2-C40脂肪酸C1-C10烷基酯(諸如,脂肪酸甲酯)、甲基丙烯酸四氫糠酯、丙烯酸四氫糠酯、2-丁氧基乙醇、乙酸丁酯、乳酸丁酯、乙酸糠酯、二甲亞砜、二甲基甲酰胺、級分的石油蒸餾產物(例如,柴油、煤油、石腦油等)礦物油、烴油、包含芳香族碳-碳鍵的烴(例如,苯、甲苯)、烴(包括α烯烴、二甲苯)、離子液體、甲乙酮、草酸脂、順丁烯酸脂或琥珀酸脂、甲醇、乙醇、丙醇(異丙醇或正丙醇)、丁醇(異丁醇、叔丁醇或正丁醇)、脂肪族烴(例如,環(huán)己酮、己烷)、水、鹽水、采出水、回流水、含鹽水和海水。流體可形成可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物的約0.001重量%至約99.999重量%,或者約0.001重量%或更小、0.01重量%、0.1、1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、99、99.9、99.99或者約99.999重量%或更大。
包含可固化樹脂和親有機改性粘土的可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物可包括任何合適的井底流體。包含可固化樹脂和親有機改性粘土的可固化組合物可在將可固化組合物置于地下地層中或者可固化組合物與地下材料相接觸之前、期間或之后與任何合適的井底流體合并。在一些實例中,在地表將包含可固化樹脂和親有機改性粘土的可固化組合物與井底流體合并,并且隨后將所合并組合物置于地下地層中或者與地下材料相接觸。在另一個實例中,將包含可固化樹脂和親有機改性粘土的可固化組合物注射到地下地層中以便與井底流體合并,并且使所合并的組合物與地下材料相接觸或者考慮將其置于地下地層中。將可固化組合物置于地下地層中可包括使地下材料與混合物相接觸。置于地下地層中或者與地下材料相接觸的可固化組合物或包含所述可固化組合物的混合物的任何合適的重量百分比可以是井底流體,諸如可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物的約0.001重量%至約99.999重量%、約0.01重量%至約99.99重量%、約0.1重量%至約99.9重量%、約20重量%至約90重量%、或者約0.001重量%或更小、或者約0.01重量%、0.1、1、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、99.9、99.99重量%或者約99.999重量%或更大。
在一些實施方案中,可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物可包括用于井底流體中的任何合適量的任何合適材料。例如,可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物可包含:水、鹽水、堿水溶液、酸、油、有機溶劑、合成液油相、水溶液、醇或多元醇、纖維素、淀粉、堿度控制劑、酸度控制劑、密度控制劑、密度改性劑、乳化劑、分散劑、聚合物穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑、聚丙烯酰胺、聚合物或聚合物組合、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、泡沫控制劑、溶劑、稀釋劑、增塑劑、填充劑或無機顆粒、顏料、染料、沉淀劑、流變改性劑、油潤濕劑、緩凝添加劑、表面活性劑、氣體(gas)、減重添加劑(weight reducing additive)、重質添加劑(heavy-weight additive)、堵漏材料(lost circulation material)、過濾控制添加劑、鹽(例如,任何合適的鹽,諸如鉀鹽,諸如氯化鉀、溴化鉀、甲酸鉀;鈣鹽,諸如氯化鈣、溴化鈣、甲酸鈣;銫鹽,諸如氯化銫、溴化銫、甲酸銫;或者其組合)、纖維、觸變添加劑、破壞劑、交聯(lián)劑、流變改性劑、固化促進劑、固化阻滯劑、pH改性劑、螯合劑、阻垢劑、酶、樹脂、控水材料、氧化劑、標記物、波特蘭水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高氧化鋁含量水泥、礦渣水泥、硅石水泥、飛灰、偏高嶺土、頁巖、沸石、晶體硅石化合物、無定形硅石、可水合粘土、微球、石灰或其組合。在各種實施方案中,可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物可包含一種或多種添加組分,諸如:OMC 2TM和OMC 42TM稀釋添加劑;RHEMODTM增粘劑和懸浮劑;用于提供臨時增加的粘度的TEMPERUSTM和添加劑;TAU-MODTM增粘劑/懸浮劑;HT、THERMO TONETM、BDFTM-366和BDFTM-454過濾控制劑;LIQUITONETM聚合物過濾劑和增粘劑;FACTANTTM乳化穩(wěn)定劑;LE SUPERMULTM、EZNT和乳化劑;用于重液的DRIL油潤濕劑;橋堵劑;加重劑;洞口打掃劑;打掃加重劑;BDF-508流變改性劑;和II有機粘土。在各種實施方案中,可固化組合物或者包含所述可固化組合物的混合物可包括一種或多種添加組分,諸如:II、PACTM-R、PACTM-L、EP、BRINEDRIL-VISTM、和增粘劑;N-DRILTM、N-DRILTM HT PLUS、FILTERCHEKTM、和過濾控制劑;GEMTM、CLAY和CLAY SYNCTM II頁巖穩(wěn)定劑;NXS-LUBETM、EP和DRIL-N-SLIDETM潤滑劑;IRON-THINTM和ENVIRO-THINTM稀釋劑;SOURSCAVTM清除劑;阻蝕劑;以及STOPPITTM、BAROFIBRETM、和堵漏管理材料??晒袒M合物或者包含所述可固化組合物的任何合適比例可包含此段落中列出的任何任選組分,諸如可固化組合物或混合物的約0.001重量%至約99.999重量%、約0.01重量%至約99.99重量%、約0.1重量%至約99.9重量%、約20重量%至約90重量%、或者約0.001重量%或更小、或者約0.01重量%、0.1、1、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、99.9、99.99重量%或者約99.999重量%或更大。
丸劑是用來達到常規(guī)鉆井液不能執(zhí)行的具體任務相對少量(例如,少于約500bbl或者小于約200bbl)的鉆井液。例如,丸劑可以是高粘度丸劑,以便例如有助于將切屑提升出豎直井筒。在另一個實例中,丸劑可以是例如用來溶解鹽層的淡水丸劑。另一個實例是例如用來破壞濾餅并且釋放差異粘附力的出氣管丸劑。在另一個實例中,丸劑是例如用來塞住漏失區(qū)的堵漏材料丸劑。丸劑可包含本文描述的任何組分作為鉆井液的組分。
注水泥液可包括水泥和水泥窯粉末中的至少一種的含水混合物。包含可固化樹脂和親有機改性粘土的可固化組合物可與水泥或水泥窯灰形成有用組合。水泥窯灰可以是任何合適的水泥窯灰。水泥窯灰可在水泥的制造期間形成并且可以是在制造工藝期間從氣流移除并且被收集在集塵器中的部分煅燒的窯進料。水泥窯灰可以劃算的方式有利地利用,因為窯灰常常被認為是水泥工業(yè)的低價值廢品。注水泥液的一些實施方案可包括水泥窯灰但不含水泥、水泥窯灰和水泥、或者水泥但沒有水泥窯灰。水泥可以是任何合適的水泥。水泥可以是水凝水泥。根據(jù)本發(fā)明的實施方案可利用多種水泥;例如包括鈣、鋁、硅、氧、鐵或硫的那些,其可通過與水反應而凝固并硬化。合適的水泥可包括波特蘭水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高氧化鋁含量水泥、礦渣水泥、硅石水泥及其組合。在一些實施方案中,適用于本發(fā)明的實施方案的波特蘭水泥根據(jù)1990年7月1日的American Petroleum Institute,API Specification for Materials and Testing for Well Cements,API Specification 10,第5版被分類為種類A、C、H和G水泥。水泥通常可以足以提供需要抗壓強度、密度或成本的量包含在注水泥液中。在一些實施方案中,水凝水泥可以以下范圍的量存在于注水泥液中:0重量%至約100重量%、約0重量%至約95重量%、約20重量%至約95重量%、或者約50重量%至約90重量%。水泥窯灰可以至少約0.01重量%、或者約5重量%至約80重量%、或者約10重量%至約50重量%的量存在。
任選地,可向本發(fā)明的實施方案的水泥或含窯灰組合物中添加其他添加劑,只要本領域技術人員得益于本公開而認為合適。可固化組合物中可存在或不存在此段落中列舉的任何任選的成分。例如,可固化組合物可包含飛灰、偏高嶺土、頁巖、沸石、緩凝劑、表面活性劑、氣體、促進劑、減重添加劑、重質添加劑、堵漏材料、過濾控制添加劑、分散劑及其組合。在一些實例中,添加劑可包括晶體硅石化合物、無定形硅石、鹽、纖維、可水合粘土、微珠、火山灰、觸變添加劑、其組合等。
在各種實施方案中,可固化組合物或混合物可包含支撐劑、樹脂涂覆的支撐劑、包封樹脂或者其組合。支撐劑是使誘發(fā)的水力裂紋在壓裂處理期間或之后至少部分地打開的材料。可使用流體(諸如壓裂液或另一種流體)將支撐劑運輸?shù)降叵碌貙?例如,井底)中而到達裂紋。更高粘度流體可通過更有效地使支撐劑在流體內保持懸浮狀態(tài)來更有效地將支撐劑(尤其是更大的支撐劑)運輸?shù)搅鸭y中的需要位置。支撐劑的實例可包括沙子、礫石、玻璃珠、聚合物珠、來自貝殼和種子的土地產品諸如胡桃皮、以及人造材料諸如陶粒支撐劑、鋁土礦、四氟乙烯材料(諸如TEFLONTM聚四氟乙烯)、果核材料、加工過的木材、由粘合劑制備的復合顆粒和二級精度顆粒諸如硅石、氧化鋁、熱解硅石、碳黑、石墨、云母、二氧化鈦、偏硅酸鹽、硅酸鈣、高嶺土、滑石、氧化鋯、硼、飛灰、空心玻璃微珠和實心玻璃、或者其混合物。在一些實施方案中,支撐劑可具有平均粒度,其中粒度是顆粒的最大尺寸,具有約0.001mm至約3mm、約0.15mm至約2.5mm、約0.25mm至約0.43mm、約0.43mm至約0.85mm、約0.85mm至約1.18mm、約1.18mm至約1.70mm、或者約1.70mm至約2.36mm。在一些實施方案中,支撐劑可具有圍繞多個平均值(諸如一個、兩個、三個或四個不同的平均粒度)聚類的粒度分布??晒袒M合物或混合物可包含任何合適量的支撐劑,諸如約0.01重量%至約99.99重量%、約0.1重量%至約80重量%、約10重量%至約60重量%、或者約0.01重量%或更小、或者約0.1重量%、1、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、約99.9重量%或者約99.99重量%或更大。
系統(tǒng)或設備
在各種實施方案中,本發(fā)明提供一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以是任何合適的系統(tǒng),其可使用地下地層中的本文描述的可固化組合物的實施方案或者可通過該實施方案的使用來產生,或者可執(zhí)行用于使用本文描述的可固化組合物的方法或通過該方法的執(zhí)行來產生。所述系統(tǒng)可包括可固化組合物,所述可固化組合物包含可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種??晒袒M合物還可包含親有機改性粘土。所述系統(tǒng)還可包括地下地層,所述地下地層其中包含可固化組合物。在一些實施方案中,系統(tǒng)中的可固化組合物還可包含井下液,或者所述系統(tǒng)可包括可固化組合物和井下液的混合物。在一些實施方案中,所述系統(tǒng)可包括管和泵,所述泵被配置來將可固化組合物泵送通過管而進入地下地層中。
各種實施方案提供系統(tǒng)和設備,所述系統(tǒng)和設備被配置用于將本文描述的可固化組合物遞送到地下位置并且用于使用其中的可固化組合物,諸如用于注水泥操作、修復操作(例如,補強處理)、廢棄操作、固結操作或壓裂操作。在各種實施方案中,系統(tǒng)或設備可包括流體耦接到管(例如,任何合適類型的油田管道,諸如管道、鉆桿、生產油管等)的泵,其中所述管含有包含本文描述的可固化樹脂和親有機改性粘土的組合物。在一些實施方案中,系統(tǒng)或設備可包括套管,其中可固化組合物在使得凝固之前位于套管與井筒之間或者位于套管與另一個套管之間。可固化組合物可以任何合適的方式被置于套管與井筒之間或者套管與另一個套管之間,諸如通過在井下泵送并且使得可固化組合物向上流動通過環(huán),或者通過從上方泵送到環(huán)中。
在一些實施方案中,所述系統(tǒng)可包括設置在井筒中的鉆柱,其中所述鉆柱包括鉆柱的井下末端處的鉆頭。所述系統(tǒng)還可包括鉆柱與井筒之間的環(huán)。所述系統(tǒng)還可包括泵,所述泵被配置來將可固化組合物循環(huán)通過鉆柱、通過鉆頭、并且通過環(huán)返回地表。在一些實施方案中,所述系統(tǒng)可包括流體處理單元,所述流體處理單元被配置來處理離開環(huán)的可固化組合物以便產生用于再循環(huán)通過井筒的凈化的鉆井液。
在一些實施方案中,泵可以是高壓泵。如本文使用,術語“高壓泵”將是指能夠在約1000psi或更大壓力下將流體遞送到地下地層(例如,井底)的泵。高壓泵可在需要在地下地層的壓裂梯度處或之上將可固化組合物引入到地下地層時使用,但是其還可在其中不需要壓裂的情形下使用。在一些實施方案中,高壓泵可能夠將顆粒物質(諸如支撐劑顆粒)流體輸送到地下地層中。合適的高壓泵對本領域的普通技術人員將是已知的并且可包括浮動活塞泵和正排量泵。
在其他實施方案中,泵可以是低壓泵。如本文使用,術語“低壓泵”將是指在約1000psi或更小壓力下運行的泵。在一些實施方案中,低壓泵可流體耦接到高壓泵,所述高壓泵流體耦接到管。也就是說,在此類實施方案中,低壓泵可被配置來將可固化組合物輸送到高壓泵。在此類實施方案中,低壓泵可在可固化組合物到達高壓泵之前“升高”其壓力。
在一些實施方案中,本文描述的系統(tǒng)或設備還可包括混合槽,所述混合槽位于泵的上游并且可固化組合物在其中配制。在各種實施方案中,泵(例如,低壓泵、高壓泵或其組合)可將可固化組合物從混合槽或可固化組合物的其他來源輸送到管。然而,在其他實施方案中,可固化組合物可在裝置外配制并被運輸?shù)焦さ?,在這種情況下可固化組合物可經由泵從其運輸容器(例如,卡車、鐵路車廂、駁船等)或者從運輸管道直接引入到管。在任一情況下,可固化組合物可被吸入到泵中,升高到適當壓力,并且隨后被引入到管中以便于遞送到地下地層。
圖1示出根據(jù)一個或多個實施方案可將本發(fā)明的可固化組合物的實施方案遞送到地下地層的系統(tǒng)和設備的示意圖。應注意,雖然圖1總體描繪基于地面的系統(tǒng)或設備,應當認識到相同系統(tǒng)和設備也可在海底位置處運行。本發(fā)明的實施方案可具有與圖1描繪的不同的比例。如圖1所描繪的,系統(tǒng)或設備1可包括混合槽10,其中可配制可固化組合物的實施方案??晒袒M合物可經由管線12輸送到井口14,其中可固化組合物進入管16,其中管16從井口14延伸到地下地層18中??晒袒M合物在被從管16噴出后可隨后滲入地下地層18中。泵20可被配置來在將可固化組合物引入到管16中之前使其壓力提高到需要程度。應當認識到系統(tǒng)或設備1在實質上僅是示例性的并且為了清楚起見可存在圖1中未必描繪的各種另外部件。在一些實例中,可存在的另外部件包括供給斗、閥、冷凝器、適配器、接頭、計量器、傳感器、壓縮機、壓力控制器、壓力傳感器、流速控制器、流速傳感器、溫度傳感器等。盡管圖1中未描繪,在一些實施方案中可固化組合物的至少一部分回流到井口14并且離開地下地層18。
還應當認識到所公開組合物還可直接或間接影響在操作期間可與可固化組合物發(fā)生接觸的各種井下或地下設備和工具。此類設備和工具可包括井筒套管、井筒襯管、完井管柱、插入管柱、鉆柱、連續(xù)油管、平直管線(slickline)、鋼絲、鉆管、鉆鋌、泥漿馬達、井下馬達和/或泵、表面安裝馬達和/或泵、定心器、渦流器(turbolizer)、刮泥器、浮體(例如,浮靴、浮箍、浮閥等)、測井工具以及相關遙測設備、致動器(例如,機電裝置、液力學裝置等)、滑動套筒、生產套筒、塞子、篩、過濾器、流量控制裝置(例如,流入控制裝置、自動流入控制裝置、流出控制裝置等)、聯(lián)軸器(例如,電動液壓濕連接件、干連接件、電感耦合器)、控制線路(例如,電線、光纖線路、液壓線路等)、監(jiān)視線路、鉆頭和擴孔器、傳感器或分布式傳感器、井下?lián)Q熱器、閥門和相應的致動裝置、工具密封件、封隔器(packer)、水泥塞、橋式塞以及其他井筒隔離裝置或部件等。這些部件中的任何部件可被包括在以上總體描述和圖1中描繪的系統(tǒng)和設備中。
用于地下地層的處理的組合物
各種實施方案提供用于地下地層的處理的組合物??晒袒M合物可以是可用來執(zhí)行用于本文描述的地下地層的處理的方法的實施方案的任何合適組合物。例如,可固化組合物可包含可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種??晒袒M合物包含親有機改性粘土??晒袒袡C樹脂可以是環(huán)氧樹脂,諸如環(huán)氧-胺樹脂或環(huán)氧-酸酐樹脂。親有機改性粘土可以是親有機改性蒙脫石粘土。各種實施方案提供本文描述的可固化組合物的實施方案的固化產物。
在一些實施方案中,可固化組合物還包含井下液。井下液可以是任何合適的井下液。在一些實施方案中,井下液可以是注水泥液、壓裂液、廢棄液、固結液或者補強處理液。
用于制備地下地層處理的組合物的方法
在各種實施方案中,本發(fā)明提供一種用于制備地下地層處理的組合物的方法。所述方法可以是產生本文描述的組合物的任何合適方法。例如,所述方法可包括形成可固化組合物,所述可固化組合物包含可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種,并且還包含親有機改性粘土。
實施例
可通過參考以下實施例(其通過例示而提供)更好地理解本發(fā)明的各種實施方案。本發(fā)明不限于本文給出的實施例。
實施例1
使用來自Nanocor Inc.的I.28E Nanoclay(NI28E)(其是AMCOL International Corporation,Hoffman Estates,IL的全資子公司)來研究親有機改性粘土改變流變性質的能力,所述親有機改性粘土包含約25-30重量%的三甲基甾基銨離子,具有約200至約500kg/m3的密度并且具有約8-10微米的平均粒度。使用具有Fann屈服應力適配器(FYSA)附件的35流變儀研究包括C1(約60重量%至約90重量%的雙酚A二縮水甘油醚和約10重量%至約30重量%的丁基縮水甘油醚)、C2(環(huán)己烷二甲醇二縮水甘油醚)和C3(二乙基甲苯二胺)以及親有機改性粘土的環(huán)氧樹脂系統(tǒng)的流變學。結果呈現(xiàn)于表1中。在其中使用親有機改性粘土的每個情況下,在流變學曲線中觀察到屈服點(YP)。另外,圖2示出所得環(huán)氧樹脂系統(tǒng)/粘土混合物使更大尺寸顆粒懸浮的能力。
表1.樹脂/親有機改性粘土系統(tǒng)的流變學。439+的測量結果是設備的最大端點。
實施例2
使用實施例1的NI28E進一步研究親有機改變粘土流變性質的能力。使用具有Fann屈服應力適配器(FYSA)附件的35流變儀研究包括C2、C4(聚氧化丙烯二胺)、C5(2,4,6三二甲基氨基甲基苯酚)和親有機改性粘土的環(huán)氧樹脂系統(tǒng)的流變學。可固化有機組合物由500g C2、224g C4、10g C5和不同量的NI28E組成。圖3示出經測試組合物的剪切應力對比剪切速率。圖4示出NI28E的屈服應力對比百分比體積。所有百分比被表達為百分比體積。在圖4中,觀察到賦予在5.3至6.9的NI28E的百分比體積之間的屈服應力。
已采用的術語和表達是用作描述而非限制的術語,并且并非旨在使用此類術語和表達排除所示出和描述的特征或其部分的任何等同物,但是應認識到,各種修改在本發(fā)明的實施方案的范圍內是可能的。因此,應理解,盡管本發(fā)明已由具體實施方案和任選特征具體公開,但是本領域普通技術人員可采用本文中公開的概念的修改和變化,并且應理解,此類修改和變化被視為在本發(fā)明的實施方案的范圍內。
額外的實施方案
提供了以下示例性的實施方案,其標號不應被解釋為指示重要性水平:
實施方案1提供處理地下地層的方法,所述方法包括:
將可固化組合物置于地下地層中,所述可固化組合物包含
可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種;以及
親有機改性粘土。
實施方案2提供實施方案1的方法,其中所述方法還包括獲得或提供可固化組合物,其中可固化組合物的獲得或提供發(fā)生在地表。
實施方案3提供實施方案1-2中的任一項的方法,其中所述方法還包括獲得或提供可固化組合物,其中可固化組合物的獲得或提供發(fā)生在地下地層中。
實施方案4提供實施方案1-3中的任一項的方法,其中所述方法包括在地下地層中注水泥和修復井筒中的至少一種。
實施方案5提供實施方案1-4中的任一項的方法,其中所述方法包括固結地下地層。
實施方案6提供實施方案1-5中的任一項的方法,其中所述方法包括壓裂地下地層。
實施方案7提供實施方案1-6中的任一項的方法,其中所述方法包括在地下地層中的井執(zhí)行廢棄程序。
實施方案8提供實施方案1-7中的任一項的方法,其還包括以親有機的方式使粘土改性以便提供親有機改性粘土。
實施方案9提供實施方案8的方法,其中所述親有機改性至少部分地發(fā)生在地表。
實施方案10提供實施方案8的方法,其中所述親有機改性至少部分地發(fā)生在地下地層中。
實施方案11提供實施方案1-9中的任一項的方法,其還包括使可固化組合物固化以便提供可固化組合物的固化產物。
實施方案12提供實施方案11的方法,其中所述固化至少部分地發(fā)生在地表。
實施方案13提供實施方案11-12中的任一項的方法,其中所述固化至少部分地發(fā)生在地下地層中。
實施方案14提供實施方案1-13中的任一項的方法,其中所述可固化組合物包括疏水性可固化組合物。
實施方案15提供實施方案1-14中的任一項的方法,其中可固化組合物的約1重量%至約99.99重量%是可固化有機樹脂、熱固性聚合物或者其組合。
實施方案16提供實施方案1-15中的任一項的方法,其中所述可固化有機樹脂或熱固性聚合物包括以下中的至少一種:蟲膠、聚酰胺、甲硅烷基改性聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚氨酯、天然樹脂、環(huán)氧基樹脂、呋喃基樹脂、酚醛基樹脂、脲-醛樹脂和苯酚-苯酚甲醛-糠醇樹脂。
實施方案17提供實施方案1-16中的任一項的方法,其中所述可固化有機樹脂包括環(huán)氧-胺和環(huán)氧-酸酐樹脂中的至少一種。
實施方案18提供實施方案1-17中的任一項的方法,其中所述可固化有機樹脂包含為聚環(huán)氧化物取代的單-或聚(C5-C20)芳基化合物的至少一種環(huán)氧化物組分,其中所述(C5-C20)芳基被取代或未取代。
實施方案19提供實施方案18的方法,其中所述環(huán)氧化物組分是雙環(huán)氧化物取代的苯基(C1-C10)烴基苯基,其中苯基和(C1-C10)烴基各自獨立地被取代或未取代。
實施方案20提供實施方案18-19中的任一項的方法,其中所述環(huán)氧化物組分是雙酚A的二縮水甘油醚。
實施方案21提供實施方案1-20中的任一項的方法,其中所述可固化有機樹脂包含為聚環(huán)氧化物取代的(C5-C20)環(huán)烷基化合物的至少一種環(huán)氧化物組分,其中所述(C5-C20)環(huán)烷基被取代或未取代。
實施方案22提供實施方案21的方法,其中所述環(huán)氧化物組分是環(huán)己烷二甲醇二縮水甘油醚。
實施方案23提供實施方案1-22中的任一項的方法,其中所述可固化組合物包含為聚胺取代的(C1-C30)烴基的至少一種胺組分,其中所述(C1-C30)烴基和每個胺獨立地被取代或未取代。
實施方案24提供實施方案23的方法,其中所述胺組分是雙(氨基(C0-C5)烴基)(C6-C20)芳基化合物,其中(C6-C20)芳基、(C0-C5)烴基和每個胺各自獨立地被取代或未取代。
實施方案25提供實施方案23-24中的任一項的方法,其中所述胺組分是二乙基甲苯二胺。
實施方案26提供實施方案1-25中的任一項的方法,其中所述可固化組合物包含為聚胺取代的聚((C2-C5)烴基氧基)的至少一種胺組分,其中每個(C2-C5)烴基氧基和每個胺獨立地被取代或未取代。
實施方案27提供實施方案26的方法,其中所述胺組分是聚氧基丙烯二胺。
實施方案28提供實施方案1-27中的任一項的方法,其中所述可固化組合物包含為單-或聚氨基(C0-C10)烴基(C6-C20)芳基的胺組分,其中所述(C0-C10)烴基、(C6-C20)芳基和每個胺各自獨立地被取代或未取代。
實施方案29提供實施方案28的方法,其中所述胺組分是三(氨基(C1-C3)烴基)苯,其中(C1-C3)烴基、苯和每個胺獨立地被取代或未取代。
實施方案30提供實施方案28-29中的任一項的方法,其中所述胺組分是2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚。
實施方案31提供實施方案1-30中的任一項的方法,其中所述可固化化合物包括酸酐組分,所述酸酐組分是與取代的或未取代的(C5-C20)烴環(huán)稠合的馬來酸酐或琥珀酸酐,或經由被0、1、2或3個氧原子間斷的取代的或未取代的(C0-C30)烴基連接在一起的多個所述稠合的馬來酸酐或琥珀酸酐。
實施方案32提供實施方案31的方法,其中所述酸酐組分是以下中的至少一種:雙酚A二酐、聯(lián)苯二酐、苯酮-3,3′,4,4′-四羧酸二酐、甲基-5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐和甲基六氫鄰苯二甲酸酐。
實施方案33提供實施方案1-32中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土以一定濃度存在于可固化組合物中,使得可固化組合物比其中基本上沒有親有機改性粘土的相應可固化組合物具有更高的屈服點。
實施方案34提供實施方案1-33中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土是可固化組合物的約0.01重量%至約50重量%。
實施方案35提供實施方案1-34中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土是可固化組合物的約1重量%至約20重量%。
實施方案36提供實施方案1-35中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土包括高嶺石、蒙脫石、伊利石和綠泥石中的至少一種。
實施方案37提供實施方案1-36中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土包括蒙脫石。
實施方案38提供實施方案1-37中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土包含為陽離子取代、物理吸附和化學吸附中的至少一種的親有機改性。
實施方案39提供實施方案1-38中的任一項的方法,其中至少一種親有機改性化合物或其離子是親有機改性粘土的約0.01重量%至約80重量%。
實施方案40提供實施方案1-39中的任一項的方法,其中至少一種親有機改性化合物或其離子是至少一種親有機改性粘土的約10重量%至約50重量%。
實施方案41提供實施方案1-30中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土包括至少一種親有機改性化合物或其離子,其中所述親有機改性化合物是以下中的至少一種:取代的或未取代的(C10-C50)脂肪酸或其鹽、三-或四-(C1-C50)烴基銨鹽以及三-或四-(C1-C50)烴基鏻鹽,其中每個(C1-C50)烴基被獨立地選擇,被取代或未取代,并且被選自-O-、-S-和取代的或未取代的-NH-的0、1、2或3個原子間斷。
實施方案42提供實施方案41的方法,其中所述親有機改性化合物包括(C10-C50)脂肪酸鹽。
實施方案43提供實施方案41-42中的任一項的方法,其中所述親有機改性化合物包括硬脂酸鎂和硬脂酸鋅。
實施方案44提供實施方案41-43中的任一項的方法,其中所述親有機改性化合物包括以下中的至少一種:三-或四-(C1-C50)烴基銨鹽以及三-或四-(C1-C50)烷基-或烯基鏻鹽,其中每個(C1-C50)烴基被獨立地選擇。
實施方案45提供實施方案41-44中的任一項的方法,其中所述親有機改性化合物包括以下中的至少一種:三甲基硬脂銨鹽、十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨和四苯基溴化鏻。
實施方案46提供實施方案1-45中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土的密度為約50kg/m3至約5,000kg/m3。
實施方案47提供實施方案1-46中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土的密度為約200kg/m3至約500kg/m3。
實施方案48提供實施方案1-47中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土的粒度為約1nm至約1mm。
實施方案49提供實施方案1-48中的任一項的方法,其中所述親有機改性粘土的粒度為約1微米至約500微米。
實施方案50提供實施方案1-49中的任一項的方法,其中所述可固化組合物還包含加重劑。
實施方案51提供實施方案50的方法,其中所述加重劑是可固化組合物的約0.001重量%至約80重量%。
實施方案52提供實施方案50的方法,其中所述加重劑的粒度為約1nm至約10mm。
實施方案53提供實施方案1-52中的任一項的方法,其中所述可固化組合物的屈服點為約1lbf/100ft2至約10,000lbf/100ft2。
實施方案54提供實施方案1-53中的任一項的方法,其中所述可固化組合物的屈服點為約15lbf/100ft2至約100lbf/100ft2。
實施方案55提供實施方案1-54中的任一項的方法,其中所述可固化組合物在約10℃至約40℃和標準壓力下、在約0.5s-1至約50s-1下的剪切應力為約10lbf/100ft2至約300lbf/100ft2。
實施方案56提供實施方案1-55中的任一項的方法,其中所述可固化組合物在約50℃至約100℃和標準壓力下、在約0.5s-1至約50s-1下的剪切應力為約10lbf/100ft2至約100lbf/100ft2。
實施方案57提供實施方案1-56中的任一項的方法,其中所述可固化組合物的密度為約50kg/m3至約5,000kg/m3。
實施方案58提供實施方案1-57中的任一項的方法,其中所述可固化組合物的密度為約200kg/m3至約3,000kg/m3。
實施方案59提供實施方案1-58中的任一項的方法,其中所述可固化組合物還包含:水、鹽水、堿水溶液、油、有機溶劑、合成液油相、水溶液、醇或多元醇、纖維素、淀粉、堿度控制劑、酸度控制劑、密度控制劑、密度改性劑、乳化劑、分散劑、聚合物穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑、聚丙烯酰胺、聚合物或聚合物組合、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、泡沫控制劑、溶劑、稀釋劑、增塑劑、填充劑或無機顆粒、顏料、染料、沉淀劑、流變改性劑、油潤濕劑、緩凝添加劑、表面活性劑、阻蝕劑、氣體、減重添加劑、重質添加劑、堵漏材料、過濾控制添加劑、鹽、纖維、觸變添加劑、破壞劑、交聯(lián)劑、流變改性劑、固化促進劑、固化阻滯劑、pH改性劑、螯合劑、阻垢劑、酶、樹脂、控水材料、聚合物、氧化劑、標記物、波特蘭水泥、火山灰水泥、石膏水泥、高氧化鋁含量水泥、礦渣水泥、硅石水泥、飛灰、偏高嶺土、頁巖、沸石、晶體硅石化合物、無定形硅石、纖維、可水合粘土、微球、火山灰石灰或其組合。
實施方案60提供實施方案1-59中的任一項的方法,其中將可固化組合物置于地下地層中包括壓裂地下地層的至少一部分以便形成至少一個地下裂縫。
實施方案61提供實施方案1-60中的任一項的方法,其中將可固化組合物置于地下地層中包括將可固化組合物泵送通過設置在井筒中的管并且進入地下地層中。
實施方案62提供實施方案1-61中的任一項的方法,其中將可固化組合物置于地下地層中包括將可固化組合物泵送通過設置在井筒中的套管并且進入套管與井筒之間的環(huán)中。
實施方案63提供用于執(zhí)行實施方案1-62中的任一項的方法的系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括:
管,其設置在地下地層中;以及
泵,其被配置來將地下地層中的可固化組合物泵送通過管。
實施方案64提供處理地下地層的方法,所述方法包括:
將可固化組合物置于地下地層中,所述可固化組合物包含
可固化環(huán)氧樹脂;以及
親有機改性蒙脫石粘土。
實施方案65提供一種系統(tǒng),其包括:
可固化組合物,其包含
可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種;以及
親有機改性粘土;以及
地下地層,其中包含可固化組合物。
實施方案66提供實施方案65的系統(tǒng),其還包括
管,其設置在地下地層中;以及
泵,其被配置來將地下地層中的可固化組合物泵送通過管。
實施方案67提供用于地下地層的處理的可固化組合物,所述可固化組合物包含:
可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種;以及
親有機改性粘土。
實施方案68提供實施方案67的可固化組合物,其中所述可固化組合物還包含井下液。
實施方案69提供制備用于地下地層處理的可固化組合物的方法,所述方法包括:
形成可固化組合物,其包含
可固化有機樹脂和熱固性聚合物中的至少一種;以及
親有機改性粘土。
實施方案70提供實施方案1-69中的任一項或任何組合的組合物、方法或系統(tǒng),其被任選地配置使得所引用的全部元件或選項可供使用或選擇。