酰胺支化的芳香族膠凝劑增強(qiáng)劑和破膠劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及酰胺支化的芳香族膠凝劑增強(qiáng)劑和破膠劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 苯甲酰胺膠凝劑已經(jīng)被提出應(yīng)用或已應(yīng)用在IXD顯示器中并作為酰胺成核劑。苯 四甲酰胺膠凝劑已經(jīng)被提出應(yīng)用或已應(yīng)用在組織工程、藥物遞送、液晶顯示器和催化劑中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明公開了一種井下液體，其包括基液和具有一個(gè)或多個(gè)芳香環(huán)的芳香核的膠 凝劑，所述膠凝劑具有圍繞芳香核分布的兩個(gè)或多個(gè)酰胺分支，兩個(gè)或多個(gè)酰胺分支的每 一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)有機(jī)基團(tuán)。凝膠增強(qiáng)劑、破膠劑、或兩者可被添加到這樣的液體。
[0004] 本發(fā)明公開了一種井下液體，其包括基液和苯四甲酰胺膠凝劑。苯四甲酰胺膠凝 劑可以具有如下的通式：
[0005]
[0006] 其中，Rp R2、R3、R4、R5、R6、M 5P R 8中的每個(gè)分別為氫或有機(jī)基團(tuán)。
[0007] 本發(fā)明還公開了一種井下液體，其包括基液、膠凝劑、和凝膠增強(qiáng)劑，其中膠凝劑 具有一個(gè)或多個(gè)芳香環(huán)的芳香核，所述膠凝劑具有圍繞芳香核分布的兩個(gè)或多個(gè)酰胺分 支，并且兩個(gè)或多個(gè)酰胺分支的每一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)有機(jī)基團(tuán)。
[0008] 本發(fā)明公開了一種方法，所述方法包括將井下液體引入到井下地層中。本發(fā)明還 公開了一種制備井下液體的方法，所述方法包括：將基液與膠凝劑相混合。本發(fā)明還公開了 一種用于膠凝井下液體的組合物，所述組合物包括酰胺支化的芳香族膠凝劑和潤濕劑。
[0009] 本發(fā)明還公開了一種用于井下液體的膠凝劑，所述膠凝劑具有如下的通式：
[0010]
[0011] 其中，Rp R2、R3、R4、R5、R6、&和R 8中的每個(gè)分別為氫或C7-24烷基基團(tuán)。
[0012] 本發(fā)明還公開了一種方法，包括將井下液體用作為鉆井液體或用作井下處理液 體。
[0013] 本發(fā)明公開了一種通過將基液、膠凝劑、和凝膠增強(qiáng)劑混合來制備井下液體的方 法。
[0014] 本發(fā)明還公開了一種井下液體，其包括基液、膠凝劑、和破膠劑，其中膠凝劑具有 一個(gè)或多個(gè)芳香環(huán)的芳香核，所述膠凝劑具有圍繞芳香核分布的兩個(gè)或多個(gè)酰胺分支，并 且兩個(gè)或多個(gè)酰胺分支的每一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)有機(jī)基團(tuán)。
[0015] 本發(fā)明還公開了一種井下液體，其包括基液、苯四甲酰胺膠凝劑、破膠劑和凝膠增 強(qiáng)劑。
[0016] 在各個(gè)實(shí)施例中，可包括以下特征中的任何一個(gè)或多個(gè)：每個(gè)酰胺分支經(jīng)由 碳-碳或碳-氮鍵連接到芳香核。一個(gè)或多個(gè)酰胺分支經(jīng)由碳-氮鍵連接到芳香核。每個(gè) 酰胺分支經(jīng)由碳-氮鍵連接到芳香核。存在三個(gè)或四個(gè)酰胺分支。每個(gè)有機(jī)基團(tuán)是烷基基 團(tuán)。每個(gè)烷基基團(tuán)是直鏈烷基基團(tuán)。每個(gè)烷基基團(tuán)具有6-24個(gè)碳原子。芳香核是苯環(huán)。每 個(gè)酰胺分支經(jīng)由碳-氮鍵連接到芳香核，每個(gè)有機(jī)基團(tuán)是具有6-24個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)。 一個(gè)或多個(gè)酰胺分支經(jīng)由碳-碳鍵連接到芳香核，以及一個(gè)或多個(gè)酰胺分支經(jīng)由碳-氮鍵 連接到芳香核。每個(gè)烷基基團(tuán)具有6-12個(gè)碳原子。芳香核是萘環(huán)。每個(gè)酰胺分支具有一 個(gè)有機(jī)基團(tuán)。膠凝劑排除苯四甲酰胺膠凝劑。所述膠凝劑為苯四甲酰胺膠凝劑膠。苯四甲 酰胺膠凝劑具有如下的通式：
[0017]
[0018] 其中，Rp R2、R3、R4、R5、R6、&和R 8中的每個(gè)分別為氫或有機(jī)基團(tuán)。R5、R6、&和R8 中的每個(gè)分別為氫，以及一個(gè)或多個(gè)札、R2、RjP R 4中的每個(gè)為烷基基團(tuán)。RpRyRjP R 4中 的每個(gè)分別為烷基基團(tuán)。R1=R2=R3=R^札、馬、馬和1? 4中的每個(gè)具有至少6個(gè)碳原子。 每個(gè)烷基基團(tuán)具有6-24個(gè)碳原子。每個(gè)烷基基團(tuán)具有6-10個(gè)碳原子。每個(gè)烷基基團(tuán)為一 個(gè)或多個(gè)的直鏈基團(tuán)、支鏈基團(tuán)、芳香基團(tuán)或環(huán)狀基團(tuán)。每個(gè)烷基基團(tuán)是直鏈基團(tuán)。R 5、R6、 &和R 8中的每個(gè)分別是氫，且R P R2、馬和R 4中的每個(gè)分別是具有6-10個(gè)碳原子的直鏈烷 基基團(tuán)。Rp R2、馬和R4具有6個(gè)碳原子。基液包括烴類化合物。烴類化合物具有3-8個(gè) 碳原子。烴類化合物具有3-24個(gè)碳原子。烴類化合物包括液化石油氣?；喊ǖ蚨?氧化碳中的一種或多種。還使用或設(shè)有破膠劑。所述破膠劑為水激活破膠劑，且井下液體 包括水合物。破膠劑進(jìn)一步包括離子鹽。所述離子鹽進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)溴化物、氯化 物、有機(jī)鹽和胺鹽。所述破膠劑包括一個(gè)或多個(gè)乙醇或醇鹽。一個(gè)或多個(gè)所述乙醇或醇鹽 具有2個(gè)或多個(gè)碳原子。設(shè)有醇鹽且醇鹽包括異丙醇鋁。設(shè)有醇鹽且井下液體包括水合 物。破膠劑包括哌啶鹽且井下液體包括水合物。破膠劑進(jìn)一步包括包覆層。所述包覆層進(jìn) 一步包括蠟。凝膠增強(qiáng)劑可以是交聯(lián)劑。凝膠增強(qiáng)劑包括有機(jī)分子，諸如雜環(huán)，其具有彼此 間隔開且各自具有一對或多對孤對電子的至少兩個(gè)雜原子。雜環(huán)形成6個(gè)原子的環(huán)，其具 有位于1位和4位處或位于始于1位和4位的相應(yīng)官能團(tuán)上的兩個(gè)非碳原子。雜環(huán)包括哌 嗪。凝膠增強(qiáng)劑包括金屬化合物，叔丁醇鉀，二乙醇胺，L-薄荷醇，乳酸，扁桃酸，乙酸銨，多 聚甲醛，對苯二酚，和氫氧化四甲銨中的一種或多種。設(shè)有金屬化合物且其包括一個(gè)或多個(gè) 鐵和鋁。井下液體具有用于將凝膠增強(qiáng)劑分散到基液內(nèi)的表面活性劑。所述金屬化合物包 括鐵（III)硫酸鹽。表面活性劑與基液中的凝膠增強(qiáng)劑形成絡(luò)合物。金屬化合物可以純品 形式溶于基液內(nèi)。所述金屬化合物包括金屬醇鹽。所述金屬醇鹽包括異丙醇鋁。凝膠增強(qiáng) 劑包括芳香族羧酸鹽。芳香族羧酸鹽包括布洛芬鹽。凝膠增強(qiáng)劑包括氯化銨，三聚氰胺，氯 化膽堿，和六亞甲基二氨基氯中的一種或多種。膠凝劑通過相鄰的膠凝劑分子的酰胺分支 之間的分子間氫鍵形成氫鍵結(jié)構(gòu)，并且其中凝膠增強(qiáng)劑將分子間氫鍵交聯(lián)或促進(jìn)分子間氫 鍵。井下液體具有選擇成將凝膠增強(qiáng)劑轉(zhuǎn)變成破膠劑的改性劑。設(shè)有低于閾值濃度的凝膠 增強(qiáng)劑，如果高于該閾值濃度，則凝膠增強(qiáng)劑就變成破膠劑，并且其中所述改性劑包括足以 將凝膠增強(qiáng)劑的濃度升高到高于閾值濃度的凝膠增強(qiáng)劑的附加源。凝膠增強(qiáng)劑包括哌啶或 哌嗪。凝膠增強(qiáng)劑包括哌啶以及改性劑包括芐胺。凝膠增強(qiáng)劑包括芳香族羧酸鹽，并且其 中所述改性劑包括質(zhì)子源或陽離子絡(luò)合劑。質(zhì)子源包括酸。陽離子絡(luò)合劑包括檸檬酸，以 及芳香族羧酸鹽包含布洛芬鹽。所述改性劑還包括包覆層。設(shè)有破膠劑和凝膠增強(qiáng)劑并且 彼此不同。破膠劑包括芳香族羧酸。破膠劑包括布洛芬和氫化肉桂酸中的一種或多種。破 膠劑包括二苯基乙酸、苯甲酸和苯乙酸中的一種或多種。設(shè)有陽離子絡(luò)合劑，其中芳香族羧 酸是鹽。芳香族羧酸包括布洛芬鹽，以及陽離子絡(luò)合劑包括檸檬酸。膠凝劑通過相鄰的膠凝 劑分子的酰胺分支之間的分子間氫鍵形成氫鍵結(jié)構(gòu)，并在其中破膠劑破壞分子間氫鍵。所 述破膠劑是與膠凝劑的酰胺分支形成氫鍵的氫鍵鍵合劑，所述氫鍵比相鄰的膠凝劑分子的 酰胺分支之間的分子間氫鍵更強(qiáng)。井下液體適于用作鉆井液體。井下液體適于用作井下處 理液體。將井下液體引入到井下地層內(nèi)。壓裂井下地層。從井下地層回收井下液體，并將 所回收的井下液體循環(huán)再利用。循環(huán)再利用還包括將破膠劑從所回收的井下液體去除。在 膠凝劑中添加有載體。所述載體包括乙二醇。所述膠凝劑中還添加有潤濕劑。所述膠凝劑 中還添加有助懸劑。在將井下液體引入到井下地層內(nèi)之前在口蓋上完成混合。
[0019] 通過參照并入本文的裝置以及方法的這些或其它方面在權(quán)利要求中提出。
【附圖說明】
[0020] 以下將參照附圖對實(shí)施例進(jìn)行描述；在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。 在附圖中：
[0021] 圖1示出氫鍵形成；
[0022] 圖IA示出酰胺支化的芳香族膠凝劑的基本結(jié)構(gòu)；
[0023] 圖IB示出分別經(jīng)由碳-氮鍵和碳-碳鍵連接到芳香核的左側(cè)和右側(cè)酰胺分支；
[0024] 圖2示出烷基溶劑與帶有直鏈烷基基團(tuán)的苯四甲酰胺膠凝劑之間所呈現(xiàn)的溶劑 化作用；
[0025] 表1 :所公開的膠凝劑的粘度試驗(yàn)的特性。粘度試驗(yàn)通過布氏粘度計(jì)（Brookfield viscometer)測定。ΤΒ、ΤΗ、Τ0 和 TD 分別指的是 N，N'，N"，N"'-四丁基苯基 _1，2,4， 5-四甲酰胺（TB)、N，f，N"，N^ -四己基苯基-1，2,4,5-四甲酰胺（TH)、N，f，N"， N"'-四辛基苯基-1，2,4,5-四甲酰胺（TO)和N，N'，N"，N"'-四癸基苯基-1，2,4， 5-四甲酰胺（TD);


[0029] 圖40為圖39的數(shù)據(jù)的曲線圖，示出不同剪切速率下的粘度；
[0030] 圖41為圖39剪切速率與剪切應(yīng)力的曲線圖，示出了非牛頓特性；
[0031] 圖42為在環(huán)己烷中的TB的粘度與濃度的曲線圖；
[0032] 圖43為各種苯四甲酰胺旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖44為TH的1H NMR光譜圖；
[0034] 圖45為TH的13C NMR光譜圖；
[0035] 圖46為TO的1H NMR光譜圖；
[0036] 圖47和圖48為TO的13CNMR光譜圖；其中，圖48是示出烷基峰值的圖47中光譜 的部分膨脹（expansion);
[0037] 圖49是圖46中TO的1H NMR光譜圖的膨脹；
[0038] 圖50為從底部光譜至頂部光譜分別為在25°C、30°C、50°C和70°C的不同溫度下TH 的1H NMR光譜圖；
[0039] 圖51為從底部光譜至頂部光譜分別為在25°C、30°C、50°C和70°C的不同溫度下TO 的1H NMR光譜圖；
[0040] 圖52為TO的酰胺氫變化隨溫度變化的曲線圖；
[0041] 圖53為TH的酰胺氫變化隨溫度變化的曲線圖；
[0042] 圖54為TG740壓裂液中加入不同量乙二醇所獲得的粘度的曲線圖；乙二醇溶液由 〇· 87g四己基苯四甲酰胺（TH)在具有DynolTM604表面活性劑（15mM的TH濃度）的IOOmL 乙二醇中形成。
[0043] 圖55為TG740中的5mM TH膠凝混合物在分別加入純品形式的四丁基溴化胺和包 覆有蠟形式（in wax form)的四丁基溴化銨后的粘度與時(shí)間的曲線圖；
[0044] 圖56為SD810中的5mM TH膠凝混合物在分別加入純品形式的四丁基溴化胺和包 覆有蠟形式的四丁基溴化胺后的粘度與時(shí)間的曲線圖；
[0045] 圖57為在SF840中的IOmM的N，N'，N"-三己基，N"' -芐基苯基-1，2,4,5-四甲 酰胺的粘度和溫度與時(shí)間的曲線圖；
[0046] 圖58為在具有Dynol 604的SF840中的15mM的TH在被放置整夜然后添加不同 量的鐵凝膠增強(qiáng)劑之后的粘度與時(shí)間的曲線圖；
[0047] 圖59為SF840和由TH(10mM的濃度）、Dynol 604,乙二醇和氨丁三醇的10毫升 組合物的混合物在最大程度上與添加到基液的不同量的鐵凝膠增強(qiáng)劑摻混的粘度與時(shí)間 的曲線圖；
[0048] 圖60為SF840和由TH(10mM的濃度）、Dynol 604,乙二醇和氨丁三醇的5毫升組 合物的混合物在最大程度上與所添加的不同量的鐵凝膠增強(qiáng)劑摻混的粘度與時(shí)間的曲線 圖；
[0049] 圖61為各種四丁基銨衍生物破膠劑的粘度與時(shí)間的曲線圖；
[0050] 圖62為制備井下液體的系統(tǒng)和方法以及應(yīng)用井下液體的方法的立體側(cè)視圖；
[0051] 圖63為鉆井的鉆頭的立體側(cè)視圖；
[0052] 圖64是各種1，2,4, 5-取代的四酰胺的粘度的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 在不背離權(quán)利要求所涵蓋的范圍的情況下可對本文所述的實(shí)施例進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性 的改進(jìn)。
[0054] 參照圖1A-B，在本發(fā)明中公開了為作為井下液體有用的膠凝劑的酰胺支化的芳香 族化合物。膠凝劑是增稠液體的一種試劑。這種膠凝劑具有如圖IA中所示的一個(gè)或多個(gè) 芳香環(huán)的芳香核。兩個(gè)或多個(gè)（例如三到六個(gè)或更多）