|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[**] 1. Способ определения секции трубопровода, содержащей точку входа текучего компонента в системе для транспортировки текучих сред нефтедобычи, содержащей нефтедобывающую скважину с несколькими добывающими секциями и точками входа и при этом содержащей трубопровод от первой части упомянутой системы к второй части упомянутой системы, где упомянутая первая часть упомянутой системы содержит две или более разных точек входа одного или нескольких текучих компонентов в упомянутый проточный трубопровод, упомянутая первая часть упомянутой системы разделена на секции трубопровода, где каждая секция трубопровода содержит одну или несколько упомянутых разных точек входа, согласно которому помещают в две или более из упомянутых различных секций трубопровода два или более индикаторных соединений, каждое из которых содержит различные комбинации одного или нескольких монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, при этом упомянутые одно или несколько монодисперсных полиэфирспиртовых соединений имеют одну или несколько функциональных групп, отбирают один или несколько образцов текучей среды нефтедобычи из упомянутой второй части упомянутой системы, определяют присутствие или отсутствие упомянутого одного или нескольких упомянутых монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в упомянутом одном или нескольких образцах текучей среды, тем самым определяя секцию трубопровода, содержащую точку входа текучего компонента, присутствующего в упомянутом образце. 2. Способ по п.1, где размещают упомянутые индикаторные соединения, содержащие указанное монодисперсное полиэфирспиртовое соединение с указанными одной или несколькими функциональными группами, для выделения упомянутого монодисперсного полиэфирспиртового соединения в упомянутую первую часть упомянутой системы. 3. Способ по п.1 или 2, который включает использование одного или нескольких упомянутых монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, готовых для выделения в первую часть упомянутой системы при заданном изменении условий упомянутой системы, таком как попадание воды в систему, изменение температуры, давления, солености, рН, композиции, только расположение или перенос данной текучей среды в системе. 4. Способ по п.3, где упомянутые монодисперсные полиэфирспиртовые соединения выделяются при заданном изменении условий упомянутой системы, происходящем в упомянутой первой части упомянутой системы. 5. Способ по п.1, где упомянутое монодисперсное полиэфирспиртовое соединение подмешивают в упомянутую первую часть упомянутой системы, когда приводят в контакт с упомянутой первой частью упомянутой системы. 6. Способ по п.1, включающий использование двух или более разных комбинаторных комбинаций одного или нескольких из упомянутых двух или более монодисперсных полиэфирспиртовых соединений. 7. Способ по п.1, где размещают упомянутые одно или несколько монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в одной или нескольких матрицах, помещая одну или несколько упомянутых матриц в контакт с упомянутой первой частью упомянутой системы. 8. Способ по п.1, где упомянутая первая часть упомянутой системы содержит расположенную выше по ходу часть проточного трубопровода, а упомянутая вторая часть упомянутой системы содержит расположенную ниже по ходу часть упомянутого проточного трубопровода. 9. Способ по п.3, где упомянутый проточный трубопровод представляет собой нефтедобывающую скважину для определения, какая из упомянутых точек входа подвергается упомянутому изменению упомянутых условий текучей среды. 10. Способ по п.9, где упомянутое изменение условий содержит внедрение воды в трубу нефтедобычи. 11. Способ по п.9, где упомянутое изменение условий содержит изменение композиции нефти и/или приток газа в трубу нефтедобычи. 12. Способ по п.1, где упомянутая система содержит одну или несколько скважин добычи нефтяной текучей среды и одну или несколько инжекционных скважин, и данный способ применяют для отслеживания переноса от скважины к скважине. 13. Способ по п.1, где вводят упомянутые одно или несколько монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в область или объем, которые подвергают мониторингу. 14. Способ по п.1, где упомянутый анализ содержит детектирование и идентификацию очень низких концентраций, по меньшей мере, до уровня частей на миллиард упомянутых монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в упомянутой второй части упомянутой системы. 15. Способ по п.14, где концентрируют образец путем пропускания упомянутого образца один или несколько раз через твердофазную экстракционную систему. 16. Способ по п.1, где упомянутые одно или несколько упомянутых монодисперсных полиэфирспиртовых соединений уникально идентифицируют, используя масс-спектрометр.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ определения секции трубопровода, содержащей точку входа текучего компонента в системе для транспортировки текучих сред нефтедобычи, содержащей нефтедобывающую скважину с несколькими добывающими секциями и точками входа и при этом содержащей трубопровод от первой части упомянутой системы к второй части упомянутой системы, где упомянутая первая часть упомянутой системы содержит две или более разных точек входа одного или нескольких текучих компонентов в упомянутый проточный трубопровод, упомянутая первая часть упомянутой системы разделена на секции трубопровода, где каждая секция трубопровода содержит одну или несколько упомянутых разных точек входа, согласно которому помещают в две или более из упомянутых различных секций трубопровода два или более индикаторных соединений, каждое из которых содержит различные комбинации одного или нескольких монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, при этом упомянутые одно или несколько монодисперсных полиэфирспиртовых соединений имеют одну или несколько функциональных групп, отбирают один или несколько образцов текучей среды нефтедобычи из упомянутой второй части упомянутой системы, определяют присутствие или отсутствие упомянутого одного или нескольких упомянутых монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в упомянутом одном или нескольких образцах текучей среды, тем самым определяя секцию трубопровода, содержащую точку входа текучего компонента, присутствующего в упомянутом образце. 2. Способ по п.1, где размещают упомянутые индикаторные соединения, содержащие указанное монодисперсное полиэфирспиртовое соединение с указанными одной или несколькими функциональными группами, для выделения упомянутого монодисперсного полиэфирспиртового соединения в упомянутую первую часть упомянутой системы. 3. Способ по п.1 или 2, который включает использование одного или нескольких упомянутых монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, готовых для выделения в первую часть упомянутой системы при заданном изменении условий упомянутой системы, таком как попадание воды в систему, изменение температуры, давления, солености, рН, композиции, только расположение или перенос данной текучей среды в системе. 4. Способ по п.3, где упомянутые монодисперсные полиэфирспиртовые соединения выделяются при заданном изменении условий упомянутой системы, происходящем в упомянутой первой части упомянутой системы. 5. Способ по п.1, где упомянутое монодисперсное полиэфирспиртовое соединение подмешивают в упомянутую первую часть упомянутой системы, когда приводят в контакт с упомянутой первой частью упомянутой системы. 6. Способ по п.1, включающий использование двух или более разных комбинаторных комбинаций одного или нескольких из упомянутых двух или более монодисперсных полиэфирспиртовых соединений. 7. Способ по п.1, где размещают упомянутые одно или несколько монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в одной или нескольких матрицах, помещая одну или несколько упомянутых матриц в контакт с упомянутой первой частью упомянутой системы. 8. Способ по п.1, где упомянутая первая часть упомянутой системы содержит расположенную выше по ходу часть проточного трубопровода, а упомянутая вторая часть упомянутой системы содержит расположенную ниже по ходу часть упомянутого проточного трубопровода. 9. Способ по п.3, где упомянутый проточный трубопровод представляет собой нефтедобывающую скважину для определения, какая из упомянутых точек входа подвергается упомянутому изменению упомянутых условий текучей среды. 10. Способ по п.9, где упомянутое изменение условий содержит внедрение воды в трубу нефтедобычи. 11. Способ по п.9, где упомянутое изменение условий содержит изменение композиции нефти и/или приток газа в трубу нефтедобычи. 12. Способ по п.1, где упомянутая система содержит одну или несколько скважин добычи нефтяной текучей среды и одну или несколько инжекционных скважин, и данный способ применяют для отслеживания переноса от скважины к скважине. 13. Способ по п.1, где вводят упомянутые одно или несколько монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в область или объем, которые подвергают мониторингу. 14. Способ по п.1, где упомянутый анализ содержит детектирование и идентификацию очень низких концентраций, по меньшей мере, до уровня частей на миллиард упомянутых монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в упомянутой второй части упомянутой системы. 15. Способ по п.14, где концентрируют образец путем пропускания упомянутого образца один или несколько раз через твердофазную экстракционную систему. 16. Способ по п.1, где упомянутые одно или несколько упомянутых монодисперсных полиэфирспиртовых соединений уникально идентифицируют, используя масс-спектрометр.
Евразийское 020535 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2014.11.28
(21) Номер заявки 201170177
(22) Дата подачи заявки 2009.07.10
(51) Int. Cl. G01M3/20 (2006.01) E21B 47/10 (2012.01)
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧКИ ВХОДА ТЕКУЧЕГО КОМПОНЕНТА В ТРУБОПРОВОД
(31) 20083095
(32) 2008.07.10
(33) NO
(43) 2012.01.30
(86) PCT/NO2009/000260
(87) WO 2010/005319 2010.01.14
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
РЕСМАН АС (NO)
(72) Изобретатель:
Салсен Колбьорн, Килос Ларс (NO)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) WO-A-02075307 WO-A-0181914 US-A1-2006052251
(57) Индикаторная система, содержащая индикаторное соединение для текучей системы, где данное индикаторное соединение содержит одно или несколько полиэфирспиртовых соединений. Данные одно или несколько полиэфирспиртовых соединений размещают так, что они находятся в контакте с первой частью упомянутой текучей системы. Данные одно или несколько полиэфирспиртовых соединений являются действительно монодисперсными. Полиэфирспиртовые соединения содержат одну или несколько функциональных групп. Данные одно или несколько действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений расположены так, что детектируются во второй части текучей системы, находящейся в проточном сообщении с упомянутой первой частью упомянутой текучей системы. Данные индикаторные соединения детектируются в очень низких концентрациях.
Индикаторные материалы имеют большую и расширяющуюся область применения, так как они сейчас могут использоваться в ряде направлений и в большом числе областей. Использование индикаторов можно найти почти во всех областях техники, и они представляют интерес для точного измерения в промышленности и других областях. Разработка новых индикаторных материалов, таким образом, имеет большой практический интерес, и настоящее изобретение представляет новый класс индикаторных материалов.
Разведка и добыча нефти остается основой современной мировой экономики и является одним из определяющих экономических факторов во всем мире. Большое число нефтяных полей однако состарилось и приближается к окончанию их добывающего цикла. Это часто заметно по ряду изменений в условиях скважин, таких как падение давления и, более важно, увеличение притока воды в получаемые жидкости. Приток воды в получаемые жидкости важен, так как это увеличивает стоимость производства и необходимость в больших и дорогостоящих установках разделения для надлежащей переработки полученной жидкости. Следовательно, было бы очень важно с практической точки зрения установить, происходит ли прорыв воды в трубах или патрубках нефтедобычи и, не последнее, определить, в какой точке этот приток имеет место. Индикаторы могут, в частности, служить для детектирования таких случаев, и, в частности, использование нижеописанного нового класса индикаторных материалов будет иметь особый интерес.
Получение воды является одной из основных технических, экологических и экономических проблем, связанных с получением нефти и газа. Приток воды может ограничивать срок службы нефтяных и газовых скважин и может вызывать серьезные производственные проблемы, включая коррозию труб, миграцию тонких частиц, получение песка и гидростатическую нагрузку. В экологически чувствительных областях, таких как Баренцево море, надежные системы мониторинга являются критическими. Утечка нефти или сточных вод недопустима. Таким образом, будущие системы мониторинга должны быть простыми и надежными. Хотя многие разработки полей планируются с технологией мониторинга, только небольшое число полей подвергается, в действительности, мониторингу из-за отсутствия доступной технологии и/или дороговизны. Чаще всего применяемыми технологиями мониторинга являются каротаж скважин (PLT) с использованием обычных проводных инструментов, различные постоянные скважинные системы, например DST (распределенный температурный контроль) и постоянные датчики, основанные на оптоволоконной технологии. Общей проблемой является то, что скважинные сенсоры и датчики не работают должным образом, принуждая оператора запускать частые операции проводного каротажа или устанавливать другие решения с дорогостоящей модернизацией.
Современные установки в открытом море обычно соединяются с довольно большим числом производящих скважин, и каждая скважина может содержать ряд вспомогательных скважин. Мониторинг работы скважин, то есть определение притока текучей среды, например получение нефти, газа и воды вдоль скважины, становится все более и более сложным и важным. Чтобы гарантировать оптимизацию извлечения в данном поле, очень важно знать получение нефти, газа и воды вдоль скважины. Течения внутри резервуара и их детектирование часто трудны для обнаружения. При получении необходимых инструментов, однако, понимание резервуара сильно улучшится и увеличится экономический выход от скважины. Поскольку операции сверления являются очень дорогими, понимание резервуара является ключевым, чтобы корректировать расположение вторичных скважин, дренажных схем, контроля давления в резервуаре, короче говоря, чтобы адекватно контролировать резервуар.
Хотя можно определить, что имеет место внедрение воды, трудно локализовать место прорыва воды вдоль ствола скважины и возможно внутри вспомогательной скважины, чтобы принять адекватные меры. Меры могут включать в себя отключение конкретной длины трубы, которая подверглась воздействию, или отключение полных производственных трубчатых секций, если необходимо выполнять капитальный ремонт. Однако информация, необходимая, чтобы определить точное положение точки входа текучей среды, такой как вода, нефть, газ или смесь этих текучих сред, до настоящего времени была недоступна. Настоящее изобретение стремится разрешить этот вопрос, используя упомянутый новый класс индикаторных материалов.
Настоящее изобретение описывает применение новых индикаторных материалов, содержащих действительно монодисперсные полиэфирспиртовые соединения, например полиэтиленгликоль (ПЭГ)/ полипропиленгликоль (ППГ) и др., и их производные в качестве индикаторов. Преимущества новых индикаторных материалов будут обсуждены, и выгоды их применения будут описаны.
Уровень техники
Было много попыток применения индикаторов для характеризации углеводородных скважин, наиболее значимые кратко обсуждаются ниже.
Современные способы детектирования внедрения воды включают в себя применение флуоресцентных материалов, радиоактивных материалов, пептидов и аминокислот среди прочих. Однако эти соединения не всегда легко детектировать в низких концентрациях.
WO 0181914 описывает способ мониторинга добычи углеводородов и воды из разных зон добычи в углеводородном резервуаре или нагнетательных скважинах и детектирования различных явлений, таких как, например, локальные изменения рН, солености, композиции углеводородов, температуры, давления,
микроорганизмов и разницы/отношения между добычей из формации и/или внедрением воды из различных зон в углеводородном резервуаре. Данный способ содержит разделение областей вокруг скважин в резервуаре на ряд секций и впрыскивание или помещение особых индикаторов с уникальными характеристиками для каждой секции в формацию в этих областях. Индикаторы химически фиксируются/интегрируются в формации или конструкциях/фильтрах вокруг формации, причем данные индикаторы (индикаторные переносчики) являются химически разумными и высвобождаются под действием конкретных событий. Детектирование индикаторов после точки входа обеспечивает информацию о различных зонах. Есть только упоминание о ПЭГ-материалах, являющихся частью материалов-носителей.
Патент США 4555489 описывает способ определения структуры потока внутри подземной формации, пронизанной распределенной инжекционной системой и добывающей системой, который содержит впрыскивание в формацию на заданной глубине из инжекционной системы раствора, содержащего небольшое количество одного или нескольких водорастворимых индикаторных соединений, извлечение упомянутого индикатора в добывающей системе, определение глубины извлечения и идентификацию упомянутого индикатора с помощью газовой хроматографии и пламенно-ионизационного детектора; причем упомянутые индикаторные соединения являются водорастворимыми органическими соединениями, содержащими фосфор, азот или серу в молекуле.
WO 2007132137 описывает способ характеризации углеводородных резервуаров, используя биологические метки.
Патент США 5077471 описывает способ, в котором потоки текучей среды формации в земных формациях напротив зоны сверления перфорированной скважины измеряют и контролируют путем впрыскивания радиоактивных индикаторов в перфорации, блокировки перфорации, чтобы удерживать индикаторы в формации, мониторинга видимой скорости распада внедренных индикаторов и затем определения скорости, с которой данные индикаторы выводятся путем движения текучей среды в формации. Из этой скорости потока текучих сред в соседних земных формациях находят интервал бурения скважин.
Патент США 6670605 описывает способ, в котором модуль анализа текучих сред формации использует скважинный масс-спектрометр для определения молекулярных составляющих текучих сред формации, отличающихся от примесей сверления, и обеспечения информации о физических и химических свойствах образца.
Патент США 5789663 описывает способ количественного измерения характерных физических параметров пористой среды, такой как водоносный слой, который сначала заряжают при некоторой скорости заряжения и затем разряжают при некоторой скорости разряжения нагнетаемой текучей средой, используя одну скважину, в которую впрыскивают индикатор во время заряжения и в которой данный индикатор затем детектируют во время разряжения. Обеспечивается измерение истекшего времени вместе с формулами, основанными на конвективной физической модели, связывающими характерные параметры со временами измерения.
Использование ПЭГ индикаторов в некоторой степени обсуждалось в различных журналах. Ana-lytica Chimica Acta Volume 611, Issue 2, "A solid-phase extraction and size-exclusion liquid chromatographic method for polyethylene glycol 25 p-aminobenzoic acid determination in urine: Validation for urinary excretion studies of users of sunscreens", например, описывает детектирование производного ПЭГ в солнцезащитном креме, так что становится возможным определение уровней солнцезащитного крема в человеческой моче. Однако ПЭГ-соединение не используется в качестве индикатора, оно является естественно присутствующим соединением в солнцезащитном креме.
Коммерчески доступные полимерные продукты обычно готовят способом, который дает широкий диапазон молекулярной массы. Молекулярная масса может измеряться как средняя по массе или числу, и отношение между ними, Mw/Mn, называют выражением распределения. Большинство полимеров, полученных с помощью свободно-радикальной или координационной полимеризации виниловых мономеров, имеют отношения от 2 до приблизительно 10, тогда как очень сильно разветвленные полимеры, подобные полиэтилену, полученные с помощью свободно-радикальных процессов при высоком давлении, будут иметь отношения 20 и больше.
Полиэтиленгликоль (ПЭГ) является коммерчески наиболее важным типом простого полиэфира. Полипропиленгликоль (ППГ) является другим полиэфиром, многие свойства которого общие с ПЭГ. ПЭГ имеет следующую структуру: НО-(СН2-СН2-О)П-И. Большинство ПЭГ включают в себя молекулы с некоторым распределением молекулярной массы, т.е. они являются полидисперсными. Сокращение (ПЭГ) обычно применяется в комбинации с числовым суффиксом, например "ПЭГ 300", который обозначает среднюю молекулярную массу. Для иллюстрации такого полидисперсного ПЭГ см. приложенную фиг. 1, которая представляет собой масс-спектр ПЭГ 300 полного сканирования, взятый из J. Zhang, Int. J. of Pharm. 282, pp. 183-187. Фиг. 1 показывает композицию и распределение ПЭГ 300, имеющего среднюю молекулярную массу 300, который, главным образом, включает в себя олигомеры с n=5-9. Коммерчески доступны продукты ПЭГ 200, 300, 400 и т.д. до более чем 20000.
US 2006/0154297 от Gauchel, "Marked substance and the use of the same in diagnostic methods" описывает способ использования ПЭГ-маркеров в качестве не участвующих в метаболизме индикаторных веществ вместе с участвующим в метаболизме веществом в диагностическом способе, касающемся, на
пример, наркоманов. Два разных типа маркеров, присутствующих в растворе для питья, принимаются пациентом с последующим анализом мочи, отбираемым через 60 мин. Данный способ дополнительно описывает анализ образца мочи путем применения ВЭЖХ хроматографического разделения в комбинации с RI-детектированием ПЭГ-фракции с последующим УФ-детектированием участвующего в метаболизме маркера. Во всей заявке Gauchel ссылается на ПЭГ-маркер во множественной форме, что подразумевает использование ПЭГ/ПЭГ-фракций. Это ясно видно при использовании таких терминов, как "добавленные к не участвующим в метаболизме индикаторным веществам вместе с ПЭГ-маркерами" и "смесь, содержащая 1-3 г ПЭГ маркера". Хроматограмма ПЭГ 300, показанная на фиг. 2 из Gauchel, ясно указывает, что ПЭГ вещество состоит из более чем 9 разных ПЭГ олигомеров с разной молекулярной массой. Gauchel также касается применения "монодисперсных ПЭГ фракций". Таким образом, Gauchel использует термин "монодисперсный" немного иначе, чем используется в полимерной химии.
Патентная заявка США US 2006/0008850 А1 описывает способ создания библиотеки монодисперсных ПЭГ-производных. Этот способ использования "комбинаторной химии или комбинаторного синтеза" является хорошо известной технологией и общим подходом к созданию большого числа разных молекул, например, для получения библиотек пептидов. Такой же подход для создания функционализиро-ванных ПЭГ и с гидрофильными, и с гидрофобными концевыми группами также упоминается. Полученные таким образом библиотеки используют для нахождения влияния длины ПЭГ, функциональных концевых групп и типа лекарства, прикрепленного к ПЭГ-фрагменту, чтобы находить действенные вещества для использования в качестве терапевтических средств.
Таким образом, ни одна из вышеуказанных заявок не описывает новый индикаторный материал, содержащий, в целом, монодисперсные полиэфирспирты, для маркировки и детектирования низких концентраций, как будет описано ниже. Чтобы отличать соединения настоящего изобретения от действительно не монодисперсных или полидисперсных полиэфирспиртовых соединений предшествующего уровня техники, авторы выбрали для применения термин "действительно монодисперсный" при описании полиэфирспиртовых соединений.
Краткая сущность изобретения
В первом аспекте настоящее изобретение описывает индикаторную систему, содержащую индикаторное вещество для текучей системы, где данное индикаторное соединение содержит одно или несколько полиэфирспиртовых соединений и где одно или несколько полиэфирспиртовых соединений приводят в контакт с первой частью упомянутой текучей системы. Дополнительно каждое из одного или нескольких полиэфирспиртовых соединений является действительно монодисперсным, и полиэфирспиртовые соединения содержат одну или несколько функциональных групп. Данные одно или несколько действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений детектируют во второй части упомянутой текучей системы, находящейся в проточном сообщении с упомянутой первой частью упомянутой текучей системы.
В предпочтительном варианте осуществления данная индикаторная система содержит индикаторное соединение для текучей среды, где данная текучая среда подвергается потенциальному изменению условий. Индикаторное соединение находится в контакте с текучей средой, и индикаторное соединение выделяется из текучей среды в ответ на изменение условий текучей среды. Индикаторное соединение содержит одну или несколько функциональных групп в одном или нескольких, действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений.
В одном варианте осуществления индикаторное соединение находится в матрице, которая может находиться в контакте с текучей средой.
В предпочтительном варианте осуществления данного изобретения индикаторная система содержит две или более отдельных комбинаций монодисперсных полиэфирспиртовых соединений.
В другом аспекте данное изобретение представляет собой способ отслеживания индикаторного соединения в текучей системе. Индикаторное соединение содержит одно или несколько полиэфирспирто-вых соединений. Данный способ включает в себя обеспечение одного или нескольких действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, где данные одно или несколько, действительно монодисперсные полиэфирспиртовые соединения имеют одну или несколько функциональных групп. Данный способ дополнительно включает в себя помещение одного или нескольких из данных одного или нескольких действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в контакт с первой частью упомянутой текучей системы, отбор образца из второй части упомянутой текучей системы и анализ данного образца с использованием аппарата для определения присутствия или отсутствия данных одного или нескольких действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в образце текучей среды.
В предпочтительном варианте осуществления согласно данному изобретению данный способ включает в себя размещение одной или нескольких функциональных групп для выделения действительно монодисперсного полиэфирспиртового соединения в первую часть текучей системы.
Дополнительно способ согласно данному изобретению может включать в себя приготовление одного или нескольких действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений для выделения в первую часть текучей системы при заданном изменении условий текучей системы. Заданное изменение условий текучей системы может происходить в первой части упомянутой текучей системы.
В одном варианте осуществления данного изобретения действительно монодисперсное полиэфир-спиртовое соединение подмешивают в первую часть текучей системы, когда приводят в контакт с первой частью текучей системы.
Число действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений может быть два или больше. В преимущественном варианте осуществления данного изобретения данный способ может дополнительно включать в себя приготовление двух или более отдельных комбинаторных комбинаций одного или нескольких из двух или более действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений.
В преимущественном варианте осуществления данного изобретения данный способ включает в себя размещение одного или нескольких действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в одной или нескольких матрицах, при нахождении одной или нескольких упомянутых матриц в контакте с упомянутой первой частью упомянутой текучей системы.
Заданное изменение условий может содержать внедрение воды в трубу нефтедобычи.
Данное изобретение дополнительно описывает применение индикаторной системы для контроля целостности скважины в нефтедобывающей скважине.
Данное изобретение дополнительно содержит применение индикаторной системы для отслеживания переноса от скважины к скважине.
Данное изобретение дополнительно описывает применение индикаторной системы согласно формуле изобретения для определения точки входа текучего компонента в трубопровод,
где упомянутый трубопровод организован для приема текучих сред и передачи упомянутых текучих сред в желаемую точку,
где упомянутый трубопровод разделен на секции трубопровода,
где каждая секция трубопровода обеспечена особой комбинацией действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, размещенных вдоль длины трубопровода согласно желаемой схеме,
где упомянутая особая комбинация частиц действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений организована так, что выделяется при контакте с детектируемым текучим компонентом,
где каждая комбинация содержит два или больше различных действительно монодисперсных поли-эфирспиртовых соединений,
где упомянутая особая комбинация действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений увлекается потоком текучей среды внутри трубопровода,
где детектирующий аппарат установлен для детектирования упомянутой особой комбинации действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в потоке текучей среды, таким образом, детектируя данный текучий компонент в трубопроводе и определяя секцию трубопровода, позволяющую ввод упомянутого текучего компонента.
Краткое описание чертежей
Кое-что из уровня техники и данного изобретения иллюстрируется на приложенных чертежах, где
фиг. 1 представляет собой упрощенное изображение полносканового масс-спектра ПЭГ 300, перерисованное из J. Zhang, Int. J. of Pharm. 282, pp. 183-187,
фиг. 2 - аналогичное упрощенное изображение сканированного масс-спектра действительно монодисперсного полиэтиленгликоля с молекулярной массой 326,1 (НО-(СН2СН2О)7-Н,
фиг. 3 - упрощенное изображение кодированной комбинации [5, 7, 10] при k=3 действительно монодисперсных полиэтиленгликольных соединений из n=7 доступных, которые могут отражать особый маркерный код "0101001",
фиг. 4а^ - упрощенные изображения разных текучих систем, в которых может применяться индикаторная система данного изобретения: а) обобщенная текучая система, b) нефтяная текучая система с инжектором и добывающей скважиной, с) добывающая скважина с несколькими добывающими секциями и точками входа и d) речная система.
Описание вариантов осуществления данного изобретения
Индикаторные соединения для текучих сред должны, в общем, демонстрировать ряд желаемых свойств и по меньшей мере два основных критерия.
Они должны выделяться вследствие заранее определенного или заданного условия, которое хотят детектировать.
Они должны детектироваться в низких концентрациях.
Дополнительно индикатор должен демонстрировать другие желательные свойства, некоторые из которых перечислены ниже:
он должен легко концентрироваться до желаемых концентраций,
он должен кодироваться согласно настоящему изобретению,
он должен демонстрировать низкую токсичность,
он должен иметь разумную цену,
он должен демонстрировать предсказуемые свойства.
Монодисперсность представляет собой состояние однородности по молекулярной массе всех молекул вещества или полимерной системы. Моно, т.е. один, и дисперсность, т.е. распределение или диапазон, означает, что все молекулы в продукте имеют одинаковую молекулярную массу. Действительно мо
нодисперсный полимер имеет Mw/Mn близко к 1,0, см. фиг. 2, которая представляет собой изображение сканированного масс-спектра действительно монодисперсного полиэтиленгликоля, имеющего чистоту более чем 95%. В данном масс-спектре полностью преобладает олигомер номер 7. Индикаторная система согласно данному изобретению содержит индикаторную систему, содержащую индикаторное соединение для текучей системы, где данное индикаторное соединение содержит одно или несколько полиэфир-спиртовых соединений. Данные одно или несколько полиэфирспиртовых соединений организованы так, чтобы находиться в контакте с первой частью упомянутой текучей системы. Фиг. 4а иллюстрирует в общем виде текучую систему, в которой может быть использована индикаторная система данного изобретения. Одно или несколько полиэфирспиртовых соединений являются действительно монодисперсными. Действительно монодисперсные полиэфирспиртовые соединения имеют одну или несколько функциональных групп. Одно или несколько чисто монодисперсных полиэфирспиртовых соединений организованы так, чтобы детектироваться во второй части текучей системы, находящейся в проточном сообщении с первой частью текучей системы. Индикаторная система согласно данному изобретению обнаруживает все вышеуказанные свойства. В противоположность Gauchel, настоящее изобретение предписывает использовать действительно монодисперсные ПЭГ олигомеры/полимеры в качестве индикаторов, где монодисперсность позволяет сконструировать уникальные индикаторы благодаря их особому размеру и, следовательно, уникальным молекулярным массам.
Термин "текучая среда", применяемый в данном описании, содержит жидкости, газы или их смеси и возможно твердые компоненты, если некоторые из компонентов текучих систем находятся ниже их температуры замерзания.
Полиэфирспиртовые соединения были описаны, хотя и не в качестве индикаторных материалов. Одно новшество настоящего изобретения состоит в том, что можно детектировать очень низкие уровни индикаторных материалов. Это позволяет проводить мониторинг очень больших потоков текучих сред или объемов без замены индикаторного материала после короткого времени или без обеспечения значительных объемов индикаторного материала. В этой связи определение обеспечения очень низких концентраций может достигать долей ч./млрд. Способы детектирования будут описаны подробнее ниже.
Индикаторная система должна располагаться так, чтобы откликаться на изменение условий, вследствие чего упомянутые одно или несколько действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений размещаются в первой части текучей системы или в контакте с первой частью текучей системы. Индикатор согласно данному изобретению может преимущественно находиться в матрице или на материальном компоненте, таком как стенка канала, чтобы выделяться из матрицы или механического компонента в текучую среду, так что происходит детектирование упомянутых действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений при упомянутом изменении условий. Эти изменения условий могут содержать ряд различных событий, включая ввод воды в текучую систему, изменение температуры, давления, солености, рН, композиции, смещение или перенос текучей среды в текучей системе или подобное, но не ограничиваясь ими.
В одном варианте осуществления данного изобретения упомянутые одно или несколько действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений могут содержать полиэтиленгликоль ПЭГ или его производные.
ПЭГ как таковой использовали в качестве носителя для других молекул и используют для различных фармацевтических применений. Многие из свойств ПЭГ, полезных в фармацевтике, такие как его низкая токсичность и его растворимость в воде, полезны для индикаторных молекул.
ПЭГ соединения демонстрируют все вышеуказанные свойства в отношении индикаторов. Он очень хорошо приспосабливается для отслеживания воды и может, кроме того, адаптироваться так, что он демонстрирует эти преимущественные свойства также относительно других соединений.
Кроме того, было замечено, что ПЭГ может получаться таким образом, что он является монодисперсным, позволяя получение полимерных молекул, имеющих особые заданные молекулярные массы. Наконец, было доказано, что пегилирование других молекул является очень простым и таким, что функциональные группы разных типов могут прикрепляться к ПЭГ полимерам, так что делают данные молекулы гидрофобными или гидрофильными.
ПЭГ соединения подробно изучены в данной области техники, и их свойства хорошо известны. Заявитель ранее использовал ПЭГ индикаторы для детектирования притока воды в нефтедобывающие скважины, и было доказано, что они работают удовлетворительным образом.
Хотя способ согласно данному изобретению будет фокусироваться, главным образом, на монодисперсных ПЭГ производных, другие химикаты внутри класса полиэфирспиртов охватываются данным изобретением, пока они являются действительно монодисперсными. Монодисперсные полимерные химические вещества получают сегодня с очень узкими распределениями молекулярной массы, так что они практически являются монодисперсными, и хотя ПЭГ является преимущественным с разных точек зрения, способ согласно данному изобретению не ограничивается применением ПЭГ. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения индикаторная система, содержащая упомянутые одно или несколько действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, содержит, главным образом, полипропиленгликоль или его производные.
В одном варианте осуществления согласно данному изобретению может быть обеспечена такая полимерная матрица, что индикаторная система закрепляется внутри матрицы и высвобождается только при выполнении особых условий. Матрица как таковая может быть образована из любого подходящего материала и, таким образом, не является объектом настоящего изобретения. Матрица будет защищать индикаторную систему так, чтобы она не вымывалась раньше времени, или матрица может быть организована так, что она только отзывается на определенные условия, и когда данные условия выполняются, индикатор высвобождается.
Согласно одному варианту осуществления данного изобретения число мономерных групп [-(СН2СН2О)-], содержащихся в одном или нескольких действительно монодисперсных полимерных соединениях, превышает 3. Увеличение числа повторяющихся звеньев будет в некоторой степени изменять свойства индикаторного материала, но также будет позволять обеспечивать увеличенное число индикаторных материалов. Это представляет практический интерес, так как увеличение числа индикаторных материалов делает возможным увеличенное индикаторное разрешение. Это может далее позволить уменьшить число комбинаций материалов, облегчая анализ образца в детектирующем аппарате. Подстраивая свойства полиэфирспиртов увеличенной длины путем добавления функциональных групп, можно снижать их недостатки из-за мало различающихся свойств от числа их повторяющихся звеньев.
В настоящей заявке применяются такие термины, как увеличение или уменьшение гидрофильно-сти/липофильности индикаторного соединения. Следует понимать, что описанное увеличение/уменьшение относится к сравнениям с соответствующими естественными полиэфирспиртовыми соединениями.
Большинство природных полиэфирспиртовых соединений, таких как ПЭГ, легко растворимо в воде и может быть, таким образом, хорошо приспособлено для мониторинга притока воды. Это представляет особый интерес для мониторинга, например, нефтедобывающих скважин на приток воды, позволяя, таким образом, оператору идентифицировать приток воды, так что некоторая секция трубы может быть отключена, чтобы уменьшить последующие требуемые операции по разделению нефти и воды. Однако природные ПЭГ имеют также определенную растворимость в нефти, и для этого класса способов детектирования следует предпринимать усилия, чтобы сделать ПЭГ производные не растворимыми в нефти. Из-за этого разделения можно также использовать природные ПЭГ, которые частично растворимы в нефти, чтобы контролировать добычу нефти, пока система высвобождения обеспечивает достаточные количества индикатора в нефтяную фазу в отсутствие водяной фазы.
Для решения этой проблемы можно модифицировать упомянутые ПЭГ производные так, что они содержат функционально очень разные ПЭГ-производные, имеющие функционально различные группы, такие как карбоновые кислоты, сульфоновые кислоты, фосфоновые кислоты или их комбинации. Другие функциональные группы могут быть добавлены по необходимости, как будет понятно специалисту в данной области техники. Соли таких производных особенно хорошо приспосабливаются для индикаторов для индикации воды. И монокислоты, и бикислоты упомянутых ПЭГ производных могут быть использованы, и это будет очевидно увеличивать число ПЭГ производных и, таким образом, индикаторов, которые могут применяться и детектироваться по массе.
Для гидрофильных индикаторов монодисперсные полимерные соединения могут, таким образом, содержать функциональные группы, выбранные, среди прочего, из одной или нескольких следующих групп первичных, вторичных, третичных и/или четвертичных аминов, амфотерных молекул, гидрокси-лов, карбоновых кислот, сульфоновых кислот, фосфоновой кислоты, амидов или их солей. Данное изобретение охватывает вышеуказанные химические группы, но не ограничивается ими.
Ниже показаны некоторые примеры производных, которые могут быть получены.
Xi-Cn-O[CH2-CH2-O]m-Cy-Zj
В этой конфигурации X и Z могут обозначать функциональные группы одинаковой конфигурации или различаться, n и у являются целыми, большими или равными 0, m должно быть целым, обычно находится внутри 1-50, но также может быть больше. Группы X и Z в одном варианте осуществления данного изобретения являются гидрофобными группами, если желают иметь нефтерастворимые индикаторы, однако они являются гидрофильными, если имеются в виду водорастворимые группы. Группы X и Z очевидно не должны быть идентичными. Группы X и Z могут также присутствовать в числе, большем чем 1, как указывается целыми числами i и j. Cn и Су могут также иметь ароматическую природу с гидрофильными заместителями для водорастворимых индикаторов или ароматическую природу с гидрофобными заместителями для нефтерастворимых индикаторов. Другим примером Cn и Су являются триа-золины. Любые типы гидрофильных или гидрофобных групп могут быть использованы. Однако действительно монодисперсный полиэфирспиртовой фрагмент составляет "тело" данных молекул.
Более общая формула для индикаторных молекул может быть
Х-А-О-[CH2-CH2-O]m-B-Z,
где А и В могут быть органическими, или неорганическими, или гибридными фрагментами.
Согласно одному варианту осуществления данного изобретения функциональные группы индикаторов могут быть гидрофильными, такими как монодисперсные аминированые ПЭГ-группы, где аминогруппы могут реагировать с другими группами соответственно примеру, показанному ниже, образуя
гидрофильные молекулы. И симметричные, и несимметричные молекулы могут быть использованы, а также функционализированные моно- ОН-ПЭГ. Не исчерпывающие примеры даны ниже.
Группа Z-NH-Cn-O-[CH2-CH2-O]m-Cy-NH-группа Z
Группа Z-CONH-Cn-O- [CH^CH^OL-Cy-NHCO-группа Z
Группа X-NИ-Cn-O-[CИ2-CИ2-O]m-Cy-NИ-группа Z
Группа Х-CONH-Cn-O-[СН2-СН2-О]m-Cy-NHCO-группа Z
Н-O-[CИ2-CИ2-O]m-Cy-NИ-группа Z
Н-O-[СН2-СН2-О]m-Cy-NHCO-группа Z
Группа Z и/или X может представлять собой органическое, неорганическое соединение или их комбинацию, например -(C)KCOOH, -(C)KSO3H, -(C)KPO3H или соли указанных лигандов, но не ограничивается ими.
Согласно одному варианту осуществления данного изобретения функциональные группы индикаторов могут быть гидрофобными. Гидрофобные группы могут быть ароматическими углеводородами, такими как бензол и его производные, гетероциклическими ароматическими соединениями (гетероаро-матиками), например пиридином, имидазолом, пиразолом, оксазолом, тиофеном и их бензанулирован-ными аналогами (например, бензимидазол). Другие типы лигандов могут быть полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ). Примеры могут содержать нафталин, антрацен и фенантрен. Таким образом, различные нефтерастворимые соединения/индикаторы могут быть изготовлены, и детектирование притока нефти будет возможно.
Согласно настоящему изобретению можно добавлять липофильные группы, такие как алканы или ароматические группы, и даже можно адаптировать такие молекулы соответственно к сырой нефти, которую необходимо детектировать. Неожиданным эффектом данного изобретения является то, что исходно гидрофильный индикатор становится липофильным путем добавления функциональных групп, так что он может детектировать другие соединения, не водорастворимые, до удаления функциональных групп для последующего анализа.
Степень гидрофобности может регулироваться путем добавления очень гидрофобных соединений к полимерной цепи. Хотя гидрофобные соединения не очень хорошо приспособлены для разделения и детектирования в ЖХ/МС системе, можно использовать разрушаемые связи между гидрофобными соединениями и функциональными концевыми группами. Таким образом, может требоваться предварительная обработка образца нефти для перестройки естественных ПЭГ производных. Это можно выполнять на месте или in vitro в лабораториях. Образец нефти можно, кроме того, экстрагировать, используя воду для изоляции водорастворимых ПЭГ производных для дальнейшей концентрации и детектирования.
Таким образом, данные индикаторы могут служить в качестве индикаторов для детектирования и мониторинга притока углеводородов, таких как нефть и/или газ, позволяя проводить мониторинг резервуара в степени, не известной ранее в данной области техники. Так как детектирование индикаторов может выполняться даже при очень низких уровнях индикатора, это означает, что индикаторные материалы могут быть долговечными относительно нефти, так что индикаторы будут дольше оставаться и обеспечивать продолжительный мониторинг притока нефти в скважину.
В общем, все типы гидрофобных лигандов (R1 и R2) могут быть использованы.
R1-O-[СН2-СН2-О]m-R2,
где R1 и R2 могут быть одинаковыми или разными и m обозначает целое число.
Так как гидрофобные группы труднее детектировать, используя один из способов детектирования согласно данному изобретению, целью настоящего изобретения является описать модифицированные полиэфирспиртовые соединения, которые были модифицированы путем введения гидрофобных защитных групп. Гидрофобные защитные группы должны удовлетворять ряду критериев, одним из которых является то, что они должны отделяться от гидрофильного базового индикаторного соединения при использовании известных химических методов, таких как отделение путем обработки кислотой или основанием.
Защитные группы определяются согласно настоящему изобретению как промежуточные функциональные группы, которые размещены для защиты одной или нескольких групп соединения во время этапа или этапов синтеза. В этом контексте защитные группы могут размещаться для защиты полиэфир-спиртовых соединений или других частей индикаторного материала. Защитные группы, как таковые, хорошо описаны в данной области техники, и любое их применение, понятное специалисту в данной области техники, следует рассматривать как норму данного изобретения.
В органическом синтезе эффективное применение защитных групп очень важно для стратегии синтеза. Пригодные защитные группы должны иметь следующие свойства:
защитный агент должен избирательно реагировать с функциональной группой, которая требует защиты,
защитная группа должна вводиться с высокими выходами без побочных реакций, защитные функциональные группы должны быть устойчивыми к множеству реакций, защитная группа должна быть способной к избирательному снятию защиты в конкретных условиях, которые не влияют вредно на целостность защищаемого соединения.
Список ниже охватывает широкий диапазон защитных агентов от агентов, которые обеспечивают обычные защитные группы (TMS, Boc, тритил среди прочих), до особого защитного агента 1,2-бис(хлордиметилсилил)этана, который реагирует только с алифатическими первичными аминами, образуя производные азадисилациклопентана. Можно рассматривать спиртовые защитные группы, такие как ацетил (удаляется кислотой или основанием) или р-метоксиэтоксиметиловый эфир (удаляется кислотой), или аминозащитные группы, содержащие карбобензилоксигруппу (удаляется гидрогенолизом), или трет-бутилоксикарбонил (удаляется концентрированной сильной кислотой), карбонилзащитные группы, содержащие ацетали или кетали (удаляются кислотой), группы защиты карбоновой кислоты, содержащие метиловые сложные эфиры (удаляются кислотой или основанием), или бензиловые сложные эфиры (удаляются гидрогенолизом), или другие защитные группы. Интересующийся читатель отсылается к значимой литературе или информации, свободно доступной на таких сайтах, как
http://en.wikipedia.org/wiki/Protecting_group#cite_note-0#cite_note-0, из которого частично получена вышеприведенная информация.
Способ согласно данному изобретению дополнительно содержит использование внедрения флуоресцентных индикаторов, основанных, например, на фенилах, бифенилах, нафталиновых группах и т.д., где к ним химически присоединяются различные полиэфирспиртовые группы, такие как производные ПЭГ. Таким образом, можно получать комбинацию флуоресцентных свойств с легкостью детектирования с использованием масс-спектрометрии
Группа карбоновой кислоты может быть замещена, например, сульфоновой кислотой, фосфоновой кислотой и их солями. Амидная группа также может быть введена в данные молекулы. Монодисперсный ПЭГ фрагмент может присоединяться посредством любого типа соединения (связи). Лиганд, имеющий, например, флуоресцентные свойства, может быть органического или гибридного типа структуры.
Эксперименты показали, что производные карбоновых кислот и сульфоновых кислот демонстрируют удивительно хорошее разделение на С18 колонках, равное или даже превосходящее разделение природных ПЭГ производных.
Вышеописанным образом очень большое число индикаторов может быть получено, если комбинация различных полиэфирспиртовых производных, таких как ПЭГ производные, используется в комбинации вместо применения единственного конкретного индикаторного соединения. При использовании отдельных соединений, имеющие химически подобные свойства, они будут вести себя, в первом приближении, одинаковым образом, и исходное количество каждого индикатора будет поддерживаться во время всей фазы мониторинга.
В одном варианте осуществления данного изобретения функциональная группа содержит второй полимер. Этот второй полимер должен содержать определенное число мономеров, и, таким образом, ясно идентифицироваться оператором. Добавление второго полимера, как определено здесь, будет увеличивать число возможных перестановок индикаторного материала и будет следовать характерной формуле. Так как разница масс между индикаторами определяется полиэфирспиртовой длиной, добавление дополнительных полимеров к полиэфирспиртовому соединению просто увеличивает число возможных перестановок. В некоторых случаях защитные группы могут быть обеспечены для защиты этих вторичных полимеров.
Способы детектирования
Настоящая заявка описывает способ детектирования различных монодисперсных соединений, таких как производные полиэтиленгликоля или подобные, где данный способ приспособлен для измерения присутствия особых комбинаций данных соединений. Действительно монодисперсные полимерные соединения находятся в проточном контакте с потоком, для которого можно предполагать, что в данное время может происходить приток соединения, которое желательно контролировать. Если происходит приток, должна быть возможность детектирования комбинации индикаторных соединений так, чтобы можно было достаточно точно указать место притока. Если основной контролируемый поток имеет большое течение текучей среды, это означает, что способ детектирования должен быть очень точным и, не в последнюю очередь, он должен быть способен детектировать очень низкие концентрации индикатора, находящегося в месте притока. Эта ситуация имеет место при мониторинге добываемых текучих сред, например в нефтяных скважинах.
Таким образом, одной из основных проблем при мониторинге текучих сред из скважины является
обеспечение комбинации аналитического способа и индикатора, которая позволит детектировать очень низкие концентрации. Природные ПЭГ и их производные очень хорошо отзываются на масс-спектрометрию (МС).
Под природными ПЭГ подразумеваются ПЭГ группы, имеющие две гидроксильные концевые функциональные группы. Производные могут образовывать комплексы с различными ионами, и эти ад-дукты непосредственно измеряются при уровнях до долей ч/млрд с использованием МС, например в электрораспыляющем источнике. Было показано, что аммоний в особенности обеспечивает благоприятные свойства в аммоний-ПЭГ производных, в особенности, в отношении детектирования упомянутых аддуктов.
Способ мониторинга текучих сред скважины с использованием действительно монодисперсных полимерных материалов, таких как ПЭГ производные, в качестве индикаторов представляет собой, таким образом, цель настоящего изобретения. Можно использовать ЖХ, ЖХ/МС, ГХ ГХ/МС или подобное или комбинацию вышеуказанного способа с флуоресцентной методологией, однако настоящее изобретение описывает применение твердофазной экстракционной системы для изоляции детектируемых соединений. Этот способ позволит концентрировать данные соединения до такой степени, что концентрации соединений настолько низкие, как 10Л (-15) М становятся возможными.
Чтобы достичь необходимого разрешения индикаторов, часто присутствующих в очень низких концентрациях, полезно использовать комбинацию способов измерения и разделения. Одним из способов, подающих самые большие надежды в этом отношении, является масс-спектрометрия. Масс-спектрометр может детектировать такие низкие концентрации. Масс-спектрометр хорошо известен в данной области техники, однако согласно настоящему изобретению позволяет и точное детектирование небольших различий в молекулярной массе анализируемых соединений. Это является центральным аспектом данного изобретения, так как это позволяет детектирование соединений, имеющих, главным образом, одинаковые химические свойства, но разные массы. Так как индикаторы должны реагировать одинаковым образом на внешнее воздействие, такое как внедрение воды, химические свойства должны быть, в основном, идентичными, чтобы они высвобождались одинаковым образом. Способ, который теперь позволяет детектирование разных масс, будет затем предоставлять требуемую информацию простым образом.
Дополнительным преимуществом использования масс-спектрометра является то, что молекулы могут разрушаться, так что каждый фрагмент также может детектироваться. Это позволит получать еще большее число индикаторов, увеличивая, таким образом, разрешение сетки детектирования.
Вместе с использованием полиэфирспиртов согласно данному изобретению было доказано преимущество изоляции полиэфирспиртов с использованием твердофазной экстракционной системы. Эксперименты показали, что полиэфирспирты регенерируются почти полностью, так что при последующем вымывании полиэфирспирты можно регенерировать почти полностью. Это позволяет дополнительно концентрировать образец, пока позволяет размер образца. Таким образом, доказана возможность детектирования концентраций индикатора до концентраций настолько низких, как доли ч./млрд и ниже. Ни одна из ранее известных комбинаций индикаторной системы и способа концентрирования не позволяет детектировать такие низкие концентрации индикаторов.
В одном варианте осуществления данного изобретения полиэфирспирты функционализируют, используя одну из ряда различных функциональных групп. Некоторые функциональные группы, приспособленные для добавления к полиэфирспиртам, позволят производным полиэфирспиртов быть менее чувствительными к удерживанию в ТФЭ (твердофазной экстракции). Таким образом, согласно одному варианту осуществления данного изобретения образцы могут предварительно обрабатываться так, что функциональные группы удаляются до анализа. Если, как описывается все время, используется достаточное число уникальных единственных полиэфирспиртовых индикаторов, будет возможно отличить каждое выделившееся соединение с помощью уникальной комбинации полиэфирспиртовых индикаторов или в простых случаях с помощью самих полиэфирспиртовых индикаторов.
Объединение использования ТФЭ систем с масс-спектрометрией позволит определять каждый класс действительно монодисперсного соединения, так как ТФЭ колонка будет изолировать соединения, тогда как масс-спектрометр будет позволять определение каждого соединения. Это делает возможным детектирование и маркировку очень низких концентраций индикаторов, и, таким образом, индикаторы могут использоваться в потоках текучих сред, имеющих очень высокую интенсивность. Дополнительно это позволит делать индикаторы, очень устойчивые к событиям, которые они должны измерять. Так как измеримы очень малые количества, индикаторы могут дольше сохраняться или меньше индикатора может использоваться в каждом приложении. Это является одним из ряда основных преимуществ настоящего изобретения.
Данный способ позволяет не только детектировать ввод текучей среды скважины в скважину, но, кроме того, выяснять, из какой секции скважины происходит данный ввод. Это становится возможным путем использования кодов, содержащих комбинации монодисперсных молекул с разными массами, легко различимых с помощью описанных способов.
Путем использования действительно монодисперсных ПЭГ и их производных может быть получено
большое число разных индикаторов, где разные индикаторные материалы ведут себя аналогичным образом с химической точки зрения.
Возможные области применения
Так как индикаторы предназначены для мониторинга различных текучих сред скважин при разных температурах, таких как нефтедобывающие скважины, при высокой температуре может быть важно, что индикаторы защищены до высвобождения в детектируемую текучую среду. Это может быть достигнуто путем введения в матрицу, которая может содержать неорганическую или органическую полимерную систему. Матрица может иметь разные формы, такие как частицы, которые окружены вторичным полимером или в которые индикатор введен однородным или неоднородным образом в монолитную структуру, имеющую заданный объем. Когда индикаторы вводят в матрицу, они будут в некоторой степени защищены от разложения. Матрица в одном варианте осуществления данного изобретения может быть приспособлена для растворения при контакте с детектируемой текучей средой. После высвобождения время пребывания внутри скважины будет при нормальных рабочих условиях ограничиваться немногими часами, таким образом, период между высвобождением и детектированием будет довольно коротким. Внутри скважины индикаторы будут довольно устойчивыми, так как в текучих средах скважины мало кислорода, так что индикатор не будет разлагаться.
Одним из основных преимуществ данного изобретения является то, что оно обеспечивает способность определять точку входа текучей среды в трубопровод точным и эффективным образом. Фиг. 4с изображает добывающую скважину с четырьмя возможными точками входа в скважинной первой части добывающей скважины. Под трубопроводом подразумевается любое средство, изготовленное таким образом, при котором текучая среда течет между двумя точками. Современные трубы, применяемые сейчас в скважинах, могут содержать множество слоев, часто содержащих две концентрические трубы, где внешняя труба является перфорированной и где точка входа из внешней трубы во внутренний и основной трубопровод контролируется клапаном или подобным. Это позволяет отдельно контролировать каждую секцию трубы, и секции и подсекции труб могут, таким образом, отключаться. Когда нефтяные поля стареют, появляется увеличивающийся приток воды в добывающие линии, приводящий к необходимости больших количеств разделения добытых текучих сред. Для этой современной трубчатой системы сейчас можно отключать отдельные секции труб при необходимости. Фиг. 4с представляет изображение текучей системы, содержащей добычу, в которой индикаторная система данного изобретения находится у различных точек входа скважины и в которой из текучей системы отбирают образцы в устье скважины или далее по ходу.
Так как поверхность раздела нефти и воды в скважине не находится на одном уровне во всех точках вследствие сдвигов или других геологических явлений, важно, таким образом, иметь возможность идентифицировать секцию, из которой происходит самый большой приток воды. Очевидно, можно использовать нефтерастворимые индикаторы для детектирования углеводородного притока и соответствующим образом, как описано ниже, можно использовать эти индикаторы для определения областей, из которых происходит самый высокий приток нефти.
Чтобы достичь этой цели, настоящее изобретение описывает способ, в котором используется кодирующая система, где каждая секция трубы может быть обеспечена особой комбинацией индикаторных материалов. Чтобы достичь желаемых особых кодов, необходимо иметь действительно монодисперсные полиэфирспиртовые производные, однако их получение не является задачей настоящего изобретения. При использовании этих действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений может быть применен следующий принцип.
Действительно монодисперсные полиэфирспиртовые звенья, имеющие различные молекулярные массы, готовят для размещения в конкретных местах или запекают в индикаторную матрицу для размещения в конкретных местах в заданных комбинациях. Число возможных комбинаций действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений при использовании стандартных формул комбинаторики задается как
n*(n-1)*(n-2)*....*(n-(k-D)
Число комбинаций =
В этом уравнении n обозначает число различных индикаторных соединений, здесь действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, из которых можно выбирать. Число k обозначает количество таких выбранных различных индикаторных соединений. Взяв, например, комбинацию из трех различных, действительно монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, взятых из множества, содержащего всего 7 таких разных соединений, получим в результате число возможных комбинаторных комбинаций, равное 35. Фиг. 3 изображает такую кодированную комбинацию [5, 7, 10] из k=3 действительно монодисперсных полиэтиленгликолевых соединений из n=7 доступных, которую можно представить кодом "0101001". Это позволит иметь сетку, содержащую 35 разных секций, которые могут быть различимы. Используя n=14 и k=3, получаем целых 364 комбинации, и путем увеличения k до 4 добиваемся 1001 разных кодов. Количество различных комбинаторных индикаторных кодов, таким образом,
увеличивается очень быстро, и, таким образом, каждая секция скважины может быть обеспечена особым кодом.
Вместо увеличения k также просто увеличивать n, получая большое число уникальных индикаторных комбинаций. Это приведет к системе, более легкой для анализа и, таким образом, для интерпретации полученных данных. Имея большое число "базовых" индикаторов, например n=25 или больше, и небольшое k, например k=2, получим в результате 300 уникальных индикаторов. При n=50 могут быть получены 1225 различных индикаторов.
При анализе можно, таким образом, точно определить область, из которой происходит приток воды в нефтяную скважину, и выполнить соответствующее действие, например, путем закрывания секции, из которой происходит приток воды. Аналогично, но в обратной ситуации, используя липофильные ПЭГ, можно точно определить точку притока, из которой происходит приток нефти или примеси в одну или несколько скважин добычи воды или линию подачи воды.
Используя производные полиэфирспиртов, таких как ПЭГ, можно, как указано выше, изменять характеристики действительно монодисперсных полиэфирспиртовых полимеров, добавляя функциональность в индикаторы.
Согласно настоящему изобретению множество индикаторных комбинаций может дополнительно вводиться, так что каждая комбинаторная индикаторная система приспосабливается для детектирования отдельной текучей среды. Таким образом, можно отслеживать, например, воду, нефть и природный газ в трубе.
Таким образом, согласно настоящему изобретению здесь описывается способ определения точки введения текучей среды в трубопровод, где упомянутый способ содержит использование индикаторных комбинаций, где каждая секция трубопровода обеспечивается особой комбинацией индикаторов. Следует заметить, что для некоторых приложений индикаторные комбинации могут содержать единственное соединение в каждой точке, что эквивалентно выбору k=1. Эта комбинация является особой комбинацией, которая должна рассматриваться как составляющая часть данного изобретения. В качестве примера такой "комбинации" см. единственный пик действительно монодисперсного ПЭГ, показанный на фиг. 2, имеющего почти исключительно олигомер номер 7.
Способ согласно настоящей заявке может, таким образом, служить в ряде областей, включая скважины, добывающие скважины, транспорт от скважины до скважины, трубопроводы для транспортировки и даже реки или подобное. Фиг. 4d изображает текучую систему, содержащую область водосбора осадков речной текучей системы, где индикаторная система находится на потоках разных притоков и где из данной текучей системы отбирают образцы в устье реки. Первая часть текучей системы может содержать часть проточного водовода выше по ходу, а вторая часть текучей системы может содержать часть проточного водовода ниже по ходу. Применяемый здесь термин "выше по ходу" означает относительно ближе к источнику или источникам текучей системы (или позади), а термин "ниже по ходу" обозначает часть текучей системы, в которой текучая среда в текучей системе проходит позднее. Вследствие изменчивости данного способа практически нет ограничения на детектируемую текучую среду, и можно легко рассмотреть применение данного способа для детектирования точек входа примесей в потоки или подобного.
Расположение индикаторов также является важным, и могут быть рассмотрены несколько различных подходов. Выдавливание индикаторных материалов в формацию с использованием известных способов представляет собой альтернативу, хотя из этого могут вытекать некоторые проблемы, касающиеся устойчивости данных материалов. Лучшим подходом может быть расположение индикаторных материалов внутри труб или, если используют концентрические трубы, между двумя трубами, или подобное. Индикатор может, например, помещаться внутри гравийного фильтра трубы нефтедобычи. Индикаторный материал также может помещаться в устье скважины или помещаться иным образом по необходимости. Заявитель ранее зарегистрировал несколько заявок, описывающих расположение и применение индикаторов, таких как ЕР1277051, описывающая способы размещения индикаторных материалов в скважине. Способы, описанные в этом и других документах, позволяют специалисту в данной области техники использовать способ согласно данному изобретению.
Способ согласно данному изобретению очень хорошо адаптируется для применения в нефтедобывающих трубах, однако из-за изменчивости действительно монодисперсных полиэфирспиртовых производных можно легко рассматривать применение этого кодировочного способа для множества приложений. Можно, например, маркировать различные промышленные выбросы в реку так, что каждое соединение имеет особый код. Таким образом, будет легко детектировать конкретную примесь и определить, является ли некий промышленный завод источником нежелательного стока конкретной примеси. Действительно монодисперсные полиэфирспиртовые полимеры могут приспосабливаться до такой степени, что они могут отзываться на разные примеси или нежелательные события, так что достигаются точные результаты, относящиеся к значимой секции трубопровода, в которой происходит данное событие.
Отдельная область применения содержит использование данной индикаторной системы для контроля целостности скважины в нефтедобывающей скважине. Целостность скважины представляет собой очень большую область, которая согласно Norsok Standard D-010 может быть определена как "примене
ние технических, функциональных и организационных решений для снижения риска неконтролируемого выделения текучих сред формации на протяжении всего срока службы скважины и, конечно, аспекты безопасности". Очевидно, что это очень широкое определение, и для срока службы скважины это означает, что индикаторные системы должны быть стойкими и долгосрочными. Дополнительно из-за большого числа параметров, которые необходимо контролировать все время, необходимо обязательно обеспечивать большое число разных индикаторов. Согласно настоящему изобретению число индикаторов, имеющих похожие химические свойства, очень велико, таким образом, индикаторная система настоящего изобретения особенно хорошо адаптируется для мониторинга целостности скважины.
Отдельная область применения содержит использование данной индикаторной системы для отслеживания переноса от скважины к скважине. Фиг. 4b представляет собой изображение текучей системы, содержащей инжекционную скважину (слева), в которой может впрыскиваться индикаторная система данного изобретения, и добывающую скважину (справа), из которой берутся образцы текучей системы. Отслеживание переноса от скважины к скважине имеет сегодня особый интерес в нефтедобыче, так как увеличение числа нефтедобывающих скважин зависит, по меньшей мере, частично от поддержания давления, чтобы достигать удовлетворительного уровня добычи. Давление в резервуаре может поддерживаться путем впрыскивания текучей среды через инжекционную скважину с образованием фронта давления, который более или менее выталкивает добываемые текучие среды сквозь линии добычи. Однако существует опасность, связанная с поддержанием давления в скважинах, а именно то, что впрыскиваемая текучая среда будет разрушать геологическую формацию, в которую ее впрыскивают, и возможно даже образовывать проскок от инжекционной скважины к добывающей трубе. Эта ситуация приведет к большому притоку впрыскиваемой текучей среды в добывающую трубу, вызывая потерю эффективности. Кроме того, трудно обнаружить, какая инжекционная скважина ответственна за утечку впрыскиваемой текучей среды сквозь формацию в добывающую трубу, если используется множество инжекционных скважин. Настоящее изобретение позволяет решить эту проблему путем обеспечения ряда индикаторных материалов, легко детектируемых в низких концентрациях. Будет просто обеспечить каждый индикатор в каждую инжекционную скважину, так что будет просто выяснить, какая инжекционная скважина ответственна за утечку.
Из-за изменяемости индикаторных соединений легко рассмотреть ряд других областей применения, таких как маркировка текучих сред в танкерах, детектирование выбросов в реку или любая другая область, где должны использоваться индикаторы. Как описано выше, индикаторный материал может быть модифицирован рядом способов, так что он может детектировать ряд разных событий, и даже служить в качестве кодирующего материала.
Таким образом, здесь предлагается новый класс индикаторных материалов, где упомянутые индикаторы образованы из группы действительно монодисперсных полиэфирспиртов, где упомянутые индикаторы содержат одну или несколько функциональных групп для детектирования некоторого события, где области применения охватывают многие приложения и где детектирование и отделение индикаторов позволяют детектировать очень низкие концентрации индикаторных материалов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ определения секции трубопровода, содержащей точку входа текучего компонента в системе для транспортировки текучих сред нефтедобычи, содержащей нефтедобывающую скважину с несколькими добывающими секциями и точками входа и при этом содержащей трубопровод от первой части упомянутой системы к второй части упомянутой системы, где упомянутая первая часть упомянутой системы содержит две или более разных точек входа одного или нескольких текучих компонентов в упомянутый проточный трубопровод, упомянутая первая часть упомянутой системы разделена на секции трубопровода, где каждая секция трубопровода содержит одну или несколько упомянутых разных точек входа, согласно которому
помещают в две или более из упомянутых различных секций трубопровода два или более индикаторных соединений, каждое из которых содержит различные комбинации одного или нескольких монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, при этом упомянутые одно или несколько монодисперсных полиэфирспиртовых соединений имеют одну или несколько функциональных групп,
отбирают один или несколько образцов текучей среды нефтедобычи из упомянутой второй части упомянутой системы,
определяют присутствие или отсутствие упомянутого одного или нескольких упомянутых монодисперсных полиэфирспиртовых соединений в упомянутом одном или нескольких образцах текучей среды, тем самым определяя секцию трубопровода, содержащую точку входа текучего компонента, присутствующего в упомянутом образце.
2. Способ по п.1, где размещают упомянутые индикаторные соединения, содержащие указанное монодисперсное полиэфирспиртовое соединение с указанными одной или несколькими функциональными группами, для выделения упомянутого монодисперсного полиэфирспиртового соединения в упомянутую первую часть упомянутой системы.
2.
3. Способ по п.1 или 2, который включает использование одного или нескольких упомянутых монодисперсных полиэфирспиртовых соединений, готовых для выделения в первую часть упомянутой системы при заданном изменении условий упомянутой системы, таком как попадание воды в систему, изменение температуры, давления, солености, рН, композиции, только расположение или перенос данной текучей среды в системе.
4. Способ по п.3, где упомянутые монодисперсные полиэфирспиртовые соединения выделяются при заданном изменении условий упомянутой системы, происходящем в упомянутой первой части упомянутой системы.
5. Способ по п.1, где упомянутое монодисперсное полиэфирспиртовое соединение подмешивают в упомянутую первую часть упомянутой системы, когда приводят в контакт с упомянутой первой частью упомянутой системы.
6. Способ по п.1, включающий использование двух или более разных комбинаторных комбинаций одного или нескольких из упомянутых двух или более монодисперсных полиэфирспиртовых соединений.
7. Способ по п.1, где размещают упомянутые одно или несколько монодисперсных полиэфирспир-товых соединений в одной или нескольких матрицах, помещая одну или несколько упомянутых матриц в контакт с упомянутой первой частью упомянутой системы.
8. Способ по п.1, где упомянутая первая часть упомянутой системы содержит расположенную выше по ходу часть проточного трубопровода, а упомянутая вторая часть упомянутой системы содержит расположенную ниже по ходу часть упомянутого проточного трубопровода.
9. Способ по п.3, где упомянутый проточный трубопровод представляет собой нефтедобывающую скважину для определения, какая из упомянутых точек входа подвергается упомянутому изменению упомянутых условий текучей среды.
10. Способ по п.9, где упомянутое изменение условий содержит внедрение воды в трубу нефтедобычи.
11. Способ по п.9, где упомянутое изменение условий содержит изменение композиции нефти и/или приток газа в трубу нефтедобычи.
12. Способ по п.1, где упомянутая система содержит одну или несколько скважин добычи нефтяной текучей среды и одну или несколько инжекционных скважин, и данный способ применяют для отслеживания переноса от скважины к скважине.
13. Способ по п.1, где вводят упомянутые одно или несколько монодисперсных полиэфирспирто-вых соединений в область или объем, которые подвергают мониторингу.
14. Способ по п.1, где упомянутый анализ содержит детектирование и идентификацию очень низких концентраций, по меньшей мере, до уровня частей на миллиард упомянутых монодисперсных поли-эфирспиртовых соединений в упомянутой второй части упомянутой системы.
15. Способ по п.14, где концентрируют образец путем пропускания упомянутого образца один или несколько раз через твердофазную экстракционную систему.
16. Способ по п.1, где упомянутые одно или несколько упомянутых монодисперсных полиэфир-спиртовых соединений уникально идентифицируют, используя масс-спектрометр.
10.
10.
10.
Фиг. 4а
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
020535
- 1 -
(19)
020535
- 1 -
(19)
020535
- 1 -
(19)
020535
- 1 -
(19)
020535
- 2 -
(19)
020535
- 14 -
|
