EA 009950B1 20080428

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000009950b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

1. Способ извлечения материалов из подземного продуктивного пласта, согласно которому осуществляют нагнетание жидкости в подземный продуктивный пласт для перемещения материалов, находящихся внутри продуктивного пласта, к эксплуатационной скважине, причем указанная нагнетаемая жидкость содержит

первый полимерный материал и второй полимерный материал, которые вступают в реакцию с образованием третьего полимерного материала, и/или указанный третий полимерный материал;

при этом первый полимерный материал включает:

(i) первый полимерный материал, содержащий повторяющийся мономер с формулой

где радикалы А и В, одинаковые или различные, выбраны из факультативно замещенных ароматических и гетероароматических групп и по меньшей мере один из них содержит относительно полярный атом или группу, a R ¹ и R ² независимо друг от друга содержат относительно неполярные атомы или группы; или

(ii) первый полимерный материал, который получен посредством растворения соединения общей формулы

где А, В, R ¹ и R ² являются такими, как описано выше, в водном растворителе, и обеспечения реагирования групп C=C в указанном соединении друг с другом с образованием первого полимерного материала;

второй полимерный материал включает функциональную группу, способную реагировать в присутствии первого полимерного материала с образованием третьего полимерного материала; а

третий полимерный материал содержит продукт реакции, включающей:

(а) первый полимерный материал, описанный в (i) или (ii); и

(б) второй полимерный материал, включающий функциональную группу, способную реагировать в присутствии первого полимерного материала с образованием третьего полимерного материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что А и В независимо выбраны из факультативно замещенных 5- или 6-членных ароматических и гетероароматических групп.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что А и В представляют собой различные группы.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что одна из групп А или В представляет собой факультативно замещенную ароматическую группу, а другая группа представляет собой факультативно замещенную гетероароматическую группу.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что группа А представляет собой факультативно замещенную ароматическую группу, а группа В представляет собой факультативно замещенную гетероароматическую группу.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что группа В представляет собой факультативно замещенную пиридинильную группу.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из групп А или В содержит функциональную группу, которая может вступать в реакцию конденсации.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что функциональную группу, которая может вступать в реакцию конденсации, содержит группа А.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что одна из групп А или В содержит факультативный заместитель, который содержит карбонильную или ацетальную группу, тогда как вторая из групп А или В содержит факультативный заместитель, который является алкильной группой.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что группа А представляет собой ароматическую группу, замещенную формильной группой или группой с общей формулой

где х является числом от 1 до 6, а каждый из R ³ независимо является алкильной или фенильной группой, или они совместно образуют алкаленовую группу.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что В представляет собой факультативно замещенную азотсодержащую гетероароматическую группу.

12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что В представляет собой группу с общей формулой

где R ⁴ представляет собой атом водорода или алкильную или аралкильную группу, R ⁵ представляет собой атом водорода или алкильную группу, a X ^- представляет собой ион, обладающий выраженными кислотными свойствами.

13. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что R ¹ и R ² независимо выбраны из атома водорода или факультативно замещенной алкильной группы.

14. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что R ¹ и R ² являются одинаковыми атомами или группами.

15. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что R ¹ и R ² являются атомами водорода.

16. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый и второй полимерные материалы включают функциональные группы, которые расположены так, что могут реагировать с образованием третьего полимерного материала.

17. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что второй полимерный материал содержит функциональную группу, выбранную из спиртовой группы, группы карбоновой кислоты, группы, производной от группы карбоновой кислоты, и аминной группы.

18. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что второй полимерный материал выбран из факультативно замещенных поливинилового спирта, поливинилацетата и полиалкиленгликоля.

19. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для получения третьего полимерного материала используют смесь, содержащую 0,3 мас.% или менее первого полимерного материала.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что смесь содержит 3 мас.% или менее второго полимерного материала.

21. Способ по п.19 или 20, отличающийся тем, что смесь содержит не менее 80 мас.% воды.

22. Способ по любому из пп.19 или 20, отличающийся тем, что смесь содержит не менее 0,0001 мас.% первого полимерного материала и не менее 0,01 мас.% второго полимерного материала.

23. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что третий полимерный материал содержит группу с формулой

где R ¹ , R ² и В являются такими, как описано выше, А ¹ представляет собой остаток группы А, описанной выше, после реакции, включающей первый и второй полимерные материалы, Y представляет собой остаток второго полимерного материала после указанной реакции, включающей первый и второй полимерные материалы, a X представляет собой соединительный атом или группу, расположенные между остатками первого и второго полимерных материалов.

24. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что нагнетаемая жидкость приготовлена так, что имеет большую вязкость, чем вязкость воды.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что вязкость нагнетаемой жидкости больше 1 и меньше 10 сП.

26. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что после накачивания нагнетаемой жидкости через нагнетательные средства в продуктивный пласт закачивают вторую нагнетаемую жидкость.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:
Способ извлечения материалов из подземного продуктивного пласта, согласно которому осуществляют нагнетание жидкости в подземный продуктивный пласт для перемещения материалов, находящихся внутри продуктивного пласта, к эксплуатационной скважине, причем указанная нагнетаемая жидкость содержит

при этом первый полимерный материал включает:

(i) первый полимерный материал, содержащий повторяющийся мономер с формулой

(ii) первый полимерный материал, который получен посредством растворения соединения общей формулы

третий полимерный материал содержит продукт реакции, включающей:

(а) первый полимерный материал, описанный в (i) или (ii); и

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что А и В представляют собой различные группы.

15. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что R ¹ и R ² являются атомами водорода.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что смесь содержит 3 мас.% или менее второго полимерного материала.

21. Способ по п.19 или 20, отличающийся тем, что смесь содержит не менее 80 мас.% воды.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что вязкость нагнетаемой жидкости больше 1 и меньше 10 сП.

009950
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу добычи материалов, и более конкретно, хотя не исключительно, оно относится к способу извлечения материалов, например органических жидкостей, таких как нефть, смола или газ, из подземных пластовых резервуаров.
Предшествующий уровень техники
Органические жидкости, например нефть, обнаруженную в подземном продуктивном пласте, например в пластовом резервуаре, извлекают через эксплуатационные скважины, которые пробуривают в подземный продуктивный пласт. Обычно после добычи с применением первичных методов добычи, при которых для нагнетания нефти в эксплуатационные скважины используются только природные силы, существующие в продуктивном пласте, в пласте остается большое количество нефти. Если начальная энергия продуктивного пласта недостаточна или была исчерпана в процессе добычи из скважины, для получения большего процента нефти используют дополнительные способы, которые называют вторичными, третичными и четвертичными.
К известным вторичным технологиям добычи относятся нагнетание в пласт пара и заводнение пласта. При этих технологиях в нагнетательную скважину, независимую от эксплуатационной скважины, нагнетают пар или воду. Нагнетаемая вода заставляет нефть, находящуюся внутри пласта, двигаться через эксплуатационную скважину, из которой она может быть извлечена.
При третичном способе добычи для дальнейшего повышения эффективности выделения нефти из нефтеносных пластов используются химические вещества. Известные используемые химические вещества обычно бывают двух типов. К первому типу относятся поверхностно-активные вещества или сходные продукты, которые изменяют поверхностное натяжение на границе раздела нефть/вода/горная порода. Вещества второго типа являются относительно вязкими и обеспечивают повышение вязкости, в результате чего замедляется прохождение воды через горную породу, а свободная нефть вытесняется. Также использовались такие вещества, как диоксид углерода, которые способствуют процессу добычи нефти, обеспечивая увеличение добычи нефти из подземных продуктивных пластов.
В связи с высокой стоимостью нефти и потенциальной финансовой выгодой, которую можно будет получить, если количество добываемой нефти удастся увеличить в экономически значимых масштабах, существует большое количество патентов и других публикаций, которые описывают так называемые "технологии повышенной добычи нефти". Однако многие из описанных технологий имеют значительные недостатки. Например, использование поверхностно-активных веществ может привести к изменению смачиваемости нефтеносных пластов, что может потенциально повредить пласты-резервуары. Кроме того, поверхностно-активные вещества часто имеют низкую вязкость и поэтому неэффективно "проталкивают" нефть через пласты. Поверхностно-активные вещества также могут быть нетермостойкими или могут каким-либо иным образом изменяться при высоких температурах (до 180°C) или давлениях (20000-30000 фунтов на кв.дюйм), действию которых они могут подвергаются в ходе их использования.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения связана с проблемами извлечения органических жидкостей из подземных месторождений, в частности с проблемой четвертичной добычи нефти.
Согласно первому аспекту изобретения, предусмотрен способ извлечения (добычи) материалов из подземного продуктивного пласта, например из пласта-резервуара, причем этот способ включает:
(a) (i) выбор первого полимерного материала, содержащего повторяющийся мономер с формулой
В А
где радикалы А и В, одинаковые или различные, выбраны из ароматических и гетероароматических групп, которые могут быть замещены, и по меньшей мере один из них содержит относительно полярный атом или группу, a R1 и R2 независимо друг от друга содержат относительно неполярные атомы или группы; или
(ii) выбор первого полимерного материала, который получен или может быть получен с использованием соединения с общей формулой
R2 ЧВ
где А, В, R1 и R2 являются такими, как описано выше, в водном растворителе, и обеспечение реакции групп C=C в указанном соединении друг с другом с образованием первого полимерного материала;
(б) выбор второго полимерного материала, который включает функциональную группу, способную
- 1 -
009950
реагировать в присутствии первого полимерного материала с образованием третьего полимерного материала;
(в) образование третьего полимерного материала посредством реакции, включающей первый и второй полимерные материалы; и
(г) обеспечение контакта подземного продуктивного пласта с третьим полимерным материалом. Согласно второму аспекту изобретения предусмотрен способ извлечения (добычи) материалов из
подземного продуктивного пласта, например из пласта-резервуара, причем этот способ включает контакт продуктивного пласта с полимерным материалом (далее "третий полимерный материал"), который является продуктом реакции, включающей:
(a) (i) первый полимерный материал, содержащий повторяющийся мономер с формулой
где радикалы А и В, одинаковые или различные, выбраны из ароматических и гетероароматических групп, которые могут быть замещены, и по меньшей мере один из них содержит относительно полярный атом или группу, a R1 и R2 независимо друг от друга содержат относительно неполярные атомы или группы; или
(ii) первый полимерный материал, который получен или может быть получен с использованием соединения с общей формулой
где А, В, R1 и R2 являются такими, как описано выше, в водном растворителе, и обеспечение реакции групп C=C в указанном соединении друг с другом с образованием первого полимерного материала; и
(б) второй полимерный материал, который включает функциональную группу, способную реагировать в присутствии первого полимерного материала с образованием третьего полимерного материала.
Предпочтительно в указанных первом и втором аспектах первый полимерный материал выбран так, как описано в (a) (i).
А и/или В могут быть мультициклическими ароматическими или гетероароматическими группами. Предпочтительно А и В независимо выбраны из факультативно замещенных 5- или, что более предпочтительно, 6-членных ароматических и гетероароматических групп. Предпочтительные гетероатомы в указанных гетероароматических группах включают атомы азота, кислорода и серы, из которых предпочтительны кислород и особенно азот. Предпочтительные гетероароматические группы включают только 1 гетероатом. Предпочтительно гетероатом должен быть расположен как можно дальше от места связи гетероароматической группы с основной цепью полимера. Например, если гетероароматическая группа содержит 6-членное кольцо, то гетероатом предпочтительно должен быть расположен в 4-м положении относительно места связи кольца с основной цепью полимера.
Предпочтительно А и В представляют собой различные группы. Предпочтительно одна из групп, т. е. А или В, представляет собой факультативно замещенную ароматическую группу, а вторая группа представляет собой факультативно замещенную гетероароматическую группу. Предпочтительно А представляет собой факультативно замещенную ароматическую группу, а В представляет собой факультативно замещенную гетероароматическую группу, в частности группу, включающую гетероатом азота, например пиридинильную группу.
Если не указано иное, факультативно замещенные группы, описанные в данной работе, например группы А и В, могут быть замещены атомами галогена или факультативно замещенными алкильной, ацильной, ацетальной, хемиацетальной группами, ацетальалкилоксигруппой, хемиацетальалкилокси-группой, нитрогруппой, цианогруппой, алкоксигруппой, гидроксигруппой, аминогруппой, алкиламино-группой, сульфинильной, алкилсульфинильной, сульфонильной, алкилсульфонильной, сульфонатной группами, амидогруппой, алкиламидогруппой, алкилкарбонильной, алкоксикарбонильной, галокарбо-нильной и галоалкильной группами. Предпочтительно на одной факультативно замещенной группе может присутствовать до 3 факультативных заместителей, более предпочтительно до 1.
Если не указано иное, алкильная группа может содержать до 10, предпочтительно до 6, более предпочтительно до 4 атомов углерода, причем особо предпочтительными являются метильная и этильная группы.
Предпочтительно обе группы А и В представляют собой полярные атомы или группы, то есть предпочтительно в группах А и В есть некоторое разобщение зарядов, и/или группы А и В содержат не толь
- 2 -
009950
ко атомы углерода и водорода.
Предпочтительно по меньшей мере одна из групп А или В содержит функциональную группу, которая может вступать в реакцию конденсации, например в реакцию со вторым полимерным материалом. Предпочтительно указанную функциональную группу, которая может вступать в реакцию конденсации, содержит группа А.
Предпочтительно одна из групп А и В содержит факультативный заместитель, который содержит карбонильную или ацетальную группу, причем особо предпочтительной является формильная группа. Оставшаяся группа из групп А и В может включать факультативный заместитель, который является ал-кильной группой, причем особо предпочтительной является факультативно замещенная, а предпочтительно не замещенная, ^^алк^ьная группа, например метильная группа.
Предпочтительно А представляет собой группу, например ароматическую группу, в частности фе-нильную группу, замещенную (предпочтительно в положении 4 относительно основы полимерной молекулы, если А представляет собой факультативно замещенную фенильную группу) формильной группой или группой с общей формулой
^OR3
-0(СН2)х-СН
OR3 ||
где х является целым числом от 1 до 6, а каждый из R3 независимо является алкильной или фенильной группой или они совместно образуют алкаленовую группу.
Предпочтительно В представляет собой факультативно замещенную гетероароматическую группу, в частности азотсодержащую гетероароматическую группу, замещенную по гетероатому атомом водорода или алкильной или аралкильной группой. Более предпочтительно В представляет собой группу с общей формулой
где R4 представляет собой атом водорода или алкильную или аралкильную группу, R5 представляет собой атом водорода или алкильную группу, a X- представляет собой ион, обладающий выраженными кислотными свойствами.
Предпочтительно R1 и R2 независимо выбраны из атома водорода или факультативно замещенной,
предпочтительно незамещенной, алкильной группы. Предпочтительно R и R являются одинаковыми атомами или одинаковыми группами. Предпочтительно R1 и R2 являются атомами водорода.
Предпочтительные первые полимерные материалы могут быть получены из любого из соединений, описанных на стр. 3 (строчки с 8 по 39) GB 2030575 В, по способу, описанному в WO98/12239; содержание упомянутых документов включено в данную работу посредством ссылки. Первый полимерный материал может иметь формулу
где А и В, R1 и R2 являются такими, как описано выше, а n является целым числом. Число n может быть равно 10 или менее, предпочтительно 8 или менее, более предпочтительно 6 или менее, особо предпочтительно 5 или менее. Число n может быть равно по меньшей мере 1, предпочтительно по меньшей мере 2, более предпочтительно по меньшей мере 3. Предпочтительно образование третьего полимерного материала из первого и второго полимерных материалов включает реакцию конденсации. Предпочтительно образование третьего полимерного материала включает реакцию, катализируемую кислотой. Предпочтительно первый и второй полимерные материалы включают функциональные группы, которые расположены так, что вступают в реакцию, например в реакцию конденсации, с образованием при этом третьего полимерного материала. Предпочтительно первый и второй полимерные материалы включают функциональные группы, которые расположены так, что вступают в реакцию, например в реакцию, катализируемую кислотой, с образованием третьего полимерного материала.
Предпочтительно второй полимерный материал содержит функциональную группу, выбранную из спиртовой группы, группы карбоновой кислоты, группы, производной от карбоновой кислоты, например сложноэфирной группы, и аминной группы. Второй полимерный материал предпочтительно включает основную цепь, предпочтительно состоящую преимущественно из атомов углерода. Основная цепь
- 3 -
009950
предпочтительно является насыщенной. От основной цепи отходят одна или несколько указанных функциональных групп. Указанный полимер может иметь молекулярную массу по меньшей мере 10000. Второй полимерный материал предпочтительно является поливиниловым полимером. Предпочтительно вторые полимерные соединения включают факультативно замещенные, предпочтительно незамещенные, поливиниловые спирты, поливинилацетат, полиалкиленгликоли, например полипропиленгликоль, и коллаген (и любые их компоненты).
При получении третьего полимерного материала можно использовать смесь, содержащую 0,3 мас.% или меньше, предпочтительно 0,25 мас.% или меньше, более предпочтительно 0,2 мас.% или меньше первого полимерного материала. Указанная смесь может содержать 3 мас.% или меньше, предпочтительно 2,5 мас.% или меньше, более предпочтительно 2 мас.% или меньше второго полимерного материала. Предпочтительно смесь включает растворитель, прежде всего воду. Смесь может содержать по меньшей мере 80 мас.%, может также содержать по меньшей мере 85 мас.%, а предпочтительно содержит по меньшей мере 92 мас.%, более предпочтительно она содержит по меньшей мере 95 мас.%, и наиболее предпочтительно содержит по меньшей мере 98 мас.% воды. Смесь может включать другие минорные компоненты, например катализатор, прежде всего кислоту, для катализа образования третьего полимерного материала из первого и второго полимерных материалов. В некоторых случаях вода может быть получена из морской воды, и, соответственно, смесь может включать соли (например, хлорид натрия) и другие компоненты, обнаруживаемые в морской воде. В общем случае, вода для использования в соответствии с данным описанием может быть получена из любого удобного источника. Это может быть питьевая вода, поверхностная вода, морская вода, вода из подземных водоносных пластов, деионизиро-ванная производственная вода и фильтрованная вода, полученная из любого из указанных источников. Вода может быть обработана так, чтобы она была пригодна для использования в качестве воды, нагнетаемой в продуктивный пласт. Например, она может быть обработана посредством добавления поглотителей кислорода, биоцидов, ингибиторов коррозии, ингибиторов образования отложений, пеногасителей и средств, улучшающих течение. Морская вода и/или вода из других источников может быть дезоксиге-нирована и/или десульфуризирована.
Указанная смесь предпочтительно содержит по меньшей мере 0,0001 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,001 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 0,01 мас.%, главным образом по меньшей мере 0,05 мас.% третьего полимерного материала. Указанная смесь может содержать по меньшей мере 0,01 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,1 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 1 мас.% второго полимерного материала.
Третий полимерный материал может включать компонент, имеющий формулу
где R1, R2 и В являются такими, как описано выше, А1 представляет собой остаток группы А, описанной выше, после реакции, включающей первый и второй полимерные материалы, Y представляет собой остаток второго полимерного материала после указанной реакции, включающей первый и второй полимерные материалы, a X представляет собой соединительный атом или группу, расположенные между остатками первых и вторых полимерных материалов. В одной из предпочтительных форм осуществления изобретения А1 представляет собой факультативно замещенную фенильную группу, X представляет собой группу
которая связана через атомы кислорода с остатком второго полимерного материала. Например, группа X может быть связана с основной цепью второго полимерного материала.
Подземный продуктивный пласт может содержать средства производства, например эксплуатационную скважину, через которую материалы, например органические жидкости, такие как нефть, могут быть извлечены из подземного продуктивного пласта. Предпочтительно контакт подземного продуктивного пласта с третьим полимерным материалом обеспечивают через средства производства. Подземный продуктивный пласт может содержать одно или несколько средств производства.
- 4 -
009950
Подземный продуктивный пласт может содержать нагнетательные средства, например нагнетательную скважину, через которую в подземный продуктивный пласт может нагнетаться жидкость для продвижения материалов внутри пласта к указанным средствам производства. Подземный продуктивный пласт может включать одно или несколько нагнетательных средств.
Средства производства и нагнетательные средства соответствующим образом расположены на определенном расстоянии поперек резервуара, содержащего материалы, например подлежащую извлечению нефть.
Способ согласно указанным первому и второму аспектам предпочтительно включает стадию нагнетания первой нагнетаемой жидкости в подземный продуктивный пласт через нагнетательные средства. Первая нагнетаемая жидкость предпочтительно включает растворитель, который предпочтительно является водой. Вода может быть получена из морской воды.
Может быть приготовлена первая нагнетаемая жидкость, которая содержит третий полимерный материал, и после приготовления она может быть закачана в подземный продуктивный пласт. Альтернативно, может быть приготовлена первая нагнетаемая жидкость, которая содержит первый и второй полимерные материалы, и такая первая нагнетаемая жидкость может быть закачана в подземный продуктивный пласт, и может быть обеспечено получение третьего полимерного материала ниже места нагнетания нагнетаемой жидкости в подземный продуктивный пласт. Предпочтительно первая нагнетаемая жидкость, которая образует третий полимерный материал in situ, включает кислоту и/или катализатор, как описано выше, для ускорения получения третьего полимерного материала.
Соответственно, первая нагнетаемая жидкость предпочтительно переносит третий полимерный материал внутри подземного продуктивного пласта, независимо от того, получен ли третий полимерный материал до или после нагнетания нагнетаемой жидкости в пласт.
Первая нагнетаемая жидкость может быть получена так, чтобы она имела вязкость (соответственно, если она содержит третий полимерный материал) большую, чем вязкость воды. Отношение вязкости первой нагнетаемой жидкости (когда она содержит третий полимерный материал) к вязкости воды может быть равно по меньшей мере 1,5, предпочтительно по меньшей мере 2, более предпочтительно по меньшей мере 3, особенно предпочтительно по меньшей мере 4. Отношение может быть меньше 100. Полезно то, что состав первой нагнетаемой жидкости может быть составлен с различными коэффициентами вязкости за счет изменений относительных количеств и/или концентраций первого и второго полимерных материалов, используемых для получения третьего полимерного материала. Вязкость первой нагнетаемой жидкости (если она содержит третий полимерный материал) может быть меньше 10 сП. Благоприятно, если она больше 1 сП, предпочтительно больше 2 сП, более предпочтительно больше 3 сП, особо предпочтительно больше 4 сП.
При некоторых обстоятельствах может быть желательно понизить вязкость первой нагнетаемой жидкости после того, как она закачана в подземный продуктивный пласт. Более конкретно, существует возможность того, что нагнетаемая жидкость может задержаться в подземном продуктивном пласте и/или вызвать закупорку или оказать другой отрицательный эффект на пласт. Следует учитывать, что частичная блокада подземного продуктивного пласта может привести к тяжелым финансовым последствиям, если из-за этого значительные количества потенциально извлекаемых материалов, таких как нефть, станут неизвлекаемыми. Вследствие этого, может быть рискованно (и существует риск того, что нефтедобывающие компании могут во многих случаях не захотеть этого делать) закачивать в пласт вязкий состав, если не будет возможности обеспечить антидот для этого состава при возникновении проблем. Полезно то, что третий полимерный материал согласно предпочтительным формам осуществления настоящего изобретения можно обработать с расщеплением его полимерных цепей. Предпочтительно третий полимерный материал для его расщепления обрабатывают окислителем, предпочтительно водным раствором окислителя. Предпочтительно третий полимерный материал, более предпочтительно его часть, являющаяся производной второго полимерного материала, может быть обработана перйодатом, например перйодатом натрия или калия, для ее расщепления и, следовательно, для снижения молекулярной массы третьего полимерного материала. Предпочтительные третьи полимерные материалы, которые можно расщепить так, как описано выше, включают 1,2-диоловые связи. Предпочтительные третьи полимерные материалы включают компоненты поливинилового спирта. Например, часть третьего полимерного материала, являющаяся производной второго полимерного материала, может включать компоненты поливинилового спирта. Вследствие вышеописанного расщепления полимерных цепей вязкость первой нагнетаемой жидкости в подземном продуктивном пласте может быть снижена по меньшей мере до 0,5, предпочтительно по меньшей мере до 1, более предпочтительно по меньшей мере до 2 сП. Выгодно, если вязкость можно снизить до 2 сП или менее. Соответственно, расщепление третьего полимерного материала, описанное выше, является необратимым.
Первую нагнетаемую жидкость (соответственно, если она содержит третий полимерный материал) преобразуют так, что межфазное поверхностное натяжение на границе раздела воды и нефти снижается. Соответственно, межфазное поверхностное натяжение между водой, которую можно использовать для перемещения материалов к средствам производства, и нефтью в отсутствие третьего полимерного материала может быть меньше, чем в присутствии третьего полимерного материала.
- 5 -
009950
Первая нагнетаемая жидкость предпочтительно нагнетается в пласт при температуре окружающей среды. Соответственно, она нагнетается под давлением меньшим, чем давление гидравлического разрыва продуктивного пласта.
После нагнетания первой нагнетаемой жидкости через нагнетательные средства может быть накачана вторая нагнетаемая жидкость. Нагнетаемая жидкость предназначена для контакта с вязкоупругой жидкостью первой нагнетаемой жидкости и проталкивания жидкости и содержащегося в составе материала к эксплуатационной скважине. Вторая нагнетаемая жидкость может быть выбрана из любых жидкостей такого рода, известных специалистам в данной области техники. Например, она может содержать морскую воду или газ, такой как диоксид углерода. Вторая нагнетаемая жидкость, соответственно, имеет меньшую вязкость, чем первая нагнетаемая жидкость.
Согласно третьему аспекту изобретения предусмотрен состав, содержащий:
(а) первый полимерный материал, описанный выше;
(б) второй полимерный материал, описанный выше;
(в) воду и
(г) соль.
Соль может быть хлоридом натрия. Вода может быть получена из морской воды, содержащей указанную соль. Состав предпочтительно включает кислоту, прежде всего протонную кислоту. Согласно четвертому аспекту предусмотрен состав, содержащий:
(а) третий полимерный материал, описанный выше;
(б) воду и
(в) соль.
Указанные соль и вода могут быть такими, как описано выше.
Согласно пятому аспекту предусмотрен состав, содержащий соленую воду и перйодат, прежде всего перйодат щелочного металла, например перйодат натрия или калия. Описанный состав пригоден для использования с целью расщепления третьего полимерного материала, описанного в предыдущих аспектах изобретения.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ обработки подземного продуктивного пласта, включающий в себя
контакт подземного продуктивного пласта с составом, обладающим первым коэффициентом вязкости, причем указанный состав содержит полимерный материал, имеющий 1,2-диольные связи; и
контакт полимерного материала с расщепляющей композицией, которая способна расщеплять 1,2-диольные связи полимерного материала и за счет этого снижать вязкость состава.
Полезным является то, что расщепляющая композиция способна разрушать полимерный материал, и за счет этого облегчается перемещение или извлечение состава и/или полимерного материала из подземного продуктивного пласта. Расщепляющая композиция предпочтительно содержит перйодат, как описано выше. Полимерный материал в указанном составе предпочтительно содержит полимер многоатомного спирта, который сшит сшивающим агентом. Полимерный материал в указанном составе предпочтительно содержит в качестве компонента поливиниловый спирт. Состав может включать компонент в виде поливинилового спирта как часть гомополимера или сополимера. Компонент в виде поливинилового спирта может быть поперечно-сшитым. Предпочтительно он сшит за счет первого полимерного материала, описанного в первом аспекте изобретения.
В предпочтительных формах осуществления изобретения состав, имеющий первый коэффициент вязкости, является составом, содержащим третий полимерный материал согласно первому аспекту изобретения.
Любой признак любого аспекта изобретения, описанный в данной работе, может быть скомбинирован с любым признаком любого аспекта любого другого изобретения, описанного в данной работе с соответствующими изменениями.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Далее будут описаны специфические формы осуществления изобретения с помощью примеров со ссылкой на прилагаемую фигуру, которая является схематическим изображением поперечного сечения через подземный нефтеносный слой, включающий эксплуатационную и нагнетательную скважины.
Если обратиться к фигуре, то на ней изображен подземный продуктивный слой 2, содержащий жидкость (например, нефть/газ), включая газовый резервуар 3, в который пробурены эксплуатационные скважины (например, эксплуатационная скважина 4), имеющие эксплуатационные перфорации 6. Также показаны трещины в горной породе 8, которые проникают в первичную скважину. В ходе первичной добычи природное давление, имеющееся в пласте 2, перемещает нефть через поры в породе в трещины 8 и в эксплуатационные скважины.
Нагнетательные скважины 10 со связанными с ними нагнетательными перфорациями 12 пробуривают в продуктивный пласт 2 для использования при внедрении вторичных (и последующих) способов добычи. В ходе вторичного способа в нагнетательную скважину 10 может закачиваться вода или пар. Нагнетаемая жидкость проходит через перфорации в нагнетательной скважине в нефтеносный пласт 2, при этом она перемещает нефть к эксплуатационной скважине 4 и в нее.
- 6 -
009950
В третичном способе добычи в нагнетательную скважину закачивают водную композицию, содержащую полимеры, описанную ниже, и заставляют ее двигаться к эксплуатационной скважине. Состав обладает вязкостью и другими физическими и химическими свойствами, которые обеспечивают ему возможность способствовать выделению нефти из нефтеносного пласта и стимулируют приложение гидростатических сил к нефти, что обеспечивает его перемещение к эксплуатационной скважине.
Водный полимерсодержащий состав содержит поли-1,4-ди(4-(К-метилпиридинил))-2,3-ди(4-(1-формилфенил)бутилиден и поливиниловый спирт. Эти два полимера реагируют между собой в реакции, катализируемой кислотой, и продукт реакции обладает полезными свойствами, которые способствуют выделению нефти и продвижению ее к эксплуатационной скважине.
В примерах 1-3 описано получение полимера бутилидена, смеси полимера с поливиниловым спиртом и продукта реакции двух полимеров.
Пример 1. Получение поли(1,4-ди(4-(К-метилпиридинил))-2,3-ди(4-(1-формилфенил))бутилидена.
Он был получен так же, как описано в примере 1 PCT/GB97/02529, содержание которой включено в данную работу посредством ссылки. В способе водный раствор, содержащий более 1 мас.% 4-(4-формил-фенилэтенил)-1-метилпиридиния метосульфоната (SbQ), получали посредством смешивания SbQ с водой при комнатной температуре. При таких условиях молекулы SbQ образуют агрегаты. Затем раствор облучали ультрафиолетовым излучением. Это приводит к фотохимической реакции между углерод-углеродными двойными связями соседних молекул 4-(4-формилфенилэтенил)-1-метилпиридиния метосульфона-та(1) в агрегате с образованием полимера - поли-1,4-ди(4-(К-метилпиридинил))-2,3-ди(4-(1-формилфе-нил))бутилидена метосульфоната(П), как показано в схеме реакции, приведенной ниже. Следует учесть, что анионы соединений I и II были опущены в интересах ясности.
Пример 2. Получение смеси полимеров.
Была получена смесь, содержащая 0,125 мас.% полимера бутилидена из примера 1 и 2 мас.% гидро-лизованного на 88% поливинилового спирта с молекулярной массой 300000 в воде. Соответственно, поливиниловый спирт медленно при постоянном перемешивании добавляли к водному раствору бутилиде-нового полимера, чтобы диспергировать поливиниловый спирт. Окончательного растворения можно добиться посредством выдерживания раствора при температуре 60° C в течение 6 ч.
Пример 3. Получение вязкоупругой жидкости.
К водному раствору смеси полимеров, описанному в примере 2, было добавлено 0,001 мас.% 0,25М соляной кислоты. Это приводит к реакции бутилиденового и поливинилспиртового полимеров по схеме, приведенной ниже.
Водный раствор с концентрацией > 1масс. % + УФ излучение
- 7 -
009950
он он он он он он он
он он о^ я он он он
Концентрация кислоты влияет на скорость реакции и, за счет этого, на развитие вязкоупругих свойств.
В третичном способе добычи можно приготовить вязкоупругий состав (так, чтобы предварительно была получена вязкоупругая жидкость из примера 3), а затем ее можно накачать в нагнетательную скважину обычным способом. Состав составлен так, чтобы внутри подземного продуктивного слоя, например в его нефтеносных зонах, образовывался "закупоривающий материал" или "пробка" из материала. Закупоривающий материал имеет большую вязкость, чем вода, и может оказывать два эффекта: первый эффект состоит в том, что он может способствовать выделению нефти из пласта за счет снижения межфазного поверхностного натяжения; второй состоит в том, что он помогает вытеснению нефти из пласта в эксплуатационную скважину. В качестве альтернативы предварительному получению вязкоупругой жидкости в нагнетательную скважину может быть закачана смесь, содержащая бутилиденовый полимер, поливиниловый спирт и кислоту. В процессе проникновения в подземный продуктивный пласт через перфорации нагнетательной скважины происходит реакция с образованием in situ вязкоупругого раствора, который может затем извлекать нефть и способствовать ее перемещению к эксплуатационной скважине, как описано выше. Нефть выталкивается в эксплуатационную скважину жидкостью, накачанной в продуктивный пласт через нагнетательную скважину, после образования вязкоупругой жидкости in situ. Жидкостью может быть морская вода, диоксид углерода или любая другая доступная жидкость.
Следует учитывать, что подземные продуктивные пласты очень сильно отличаются друг от друга. Полезным является то, что используемые вязкоупругие составы могут быть приспособлены для использования в конкретном продуктивном пласте так, чтобы оптимизировать добычу нефти из него и свести к минимуму повреждение пласта. Например, вязкость состава может быть отрегулирована посредством изменения относительных количеств и/или концентраций бутилиденового и поливинилспиртового полимеров, а в случае образования вязкоупругой жидкости in situ можно отрегулировать количество и/или
- 8 -
009950
концентрацию кислоты так, чтобы отрегулировать время, необходимое для образования вязкоупругой жидкости.
Примеры 4 и 5 описывают имитацию эффекта использования описанного вязкоупругого раствора. Пример 4. Лабораторная имитация резервуара с сырой нефтью.
Была сконструирована стеклянная трубка с дисками из спеченного материала на обоих концах, через которую создавали поток жидкости. Между пористыми дисками из спеченного материала размещали песок, полученный с основного острова Соединенного Королевства, который был взят как репрезентативный для горной породы, представляющей собой неконсолидированный песчаник.
Песчаный наполнитель заливали нефтью (добытой в регионе Северного моря) и оставляли на 24 ч.
Все остальные испытания проводили при комнатной температуре.
После периода покоя в систему через нижний конец колонки подавали питьевую воду, которая проникала через диск из спеченного материала. По мере поступления воды через дно колонки нефть выталкивалась вверх и выходила через верхнюю часть. Полученную нефть собирали в контейнеры, измеряя ее количество. Поток воды продолжался до тех пор, пока содержание нефти в воде, выходящей из колонки, не становилось меньше 5% от объема, что было видно по уровню в калиброванных контейнерах. Визуально в этот период было видно, что колонка еще содержит нефть, удерживающуюся на песчинках и между ними.
К потоку воды добавляли водный раствор в количестве, равном 1/20 части объема колонки (для имитации образования "закупоривающего раствора", описанного выше), содержащий 0,125 мас.% бути-лиденового полимера из примера 1, 2 мас.% поливинилового спирта, описанного в примере 2, и 0,01 мас.% соляной кислоты в качестве катализатора.
Описанный выше водный раствор добавляли со скоростью, равной 1/10 части исходной объемной скорости подачи воды на колонку. Эту скорость поддерживали до тех пор, пока новая жидкость, по расчетам, не достигала 25% расстояния от дна колонки, в этот момент объемную скорость увеличивали до тех пор, пока жидкость не достигала 50% расстояния от дна колонки, после чего скорость была равна исходной скорости подачи воды.
Во время добавления водного раствора было видно, как нефть отделяется от песка у стенок стеклянной колонки и всплывает в виде дискретного слоя.
После того, как в колонку попадало полтора расчетного объема воды, обнаруживалось, что содержание нефти в воде, покидающей колонку и собираемой в измеряемых количествах, увеличивалось.
Исходя из результатов первоначального расчета исходного количества нефти, помещенной в колонку с песком, за вычетом количества, обнаруженного в полученных аликвотах, в песчаной колонке еще оставалось порядка 25% от исходного количества нефти, помещенного в колонку.
Максимальное количество нефти было обнаружено после прохождения через колонку примерно 4 объемов содержащейся в ней воды. После этого содержание нефти заметно снижалось.
Был рассчитан общий объем нефти, полученной из колонки, и было обнаружено, что он составляет примерно 93% от исходного объема нефти, помещенной в колонку.
Пример 5.
Следовали той же процедуре, которая описана в примере 4, за исключением того, что температуру в установке повышали до 56°C. Было обнаружено, что нефть извлекается в объеме, в целом, описанном в примере 4.
Свойства вязкоупругого раствора, использованного при выделении нефти в примерах 4 и 5, включают следующие:
(а) он стабилен в типичной морской воде, полученной из Северного моря;
(б) на него не оказывают вредных эффектов температуры, равные 150°C и выше;
(в) он стабилен при температурах ниже 0°C и может быть приготовлен и/или использован как в странах с холодным, так и в странах с жарким климатом;
(г) на него не оказывает вредного эффекта давление, равное 7000 фунтам на кв.дюйм и выше.
При добыче нефти из природного нефтеносного пласта к потоку жидкости из подходящего источника (например, морской воды) могут быть добавлены три компонента, описанные в примере 3, а затем в нагнетательную скважину с помощью подходящего насосного оборудования может быть добавлена слабовязкая гелеобразная жидкость. Объемную скорость течения жидкости можно тщательно контролировать, в зависимости от данных, полученных из анализов ранее взятых проб породы, оптимизируя тем самым эффективность добычи нефти.
Точный состав используемого трехкомпонентного состава из примера 3 можно варьировать, в зависимости от плотности и вязкости добываемой нефти; плотности воды в нефтяном резервуаре; температуры и давления в нефтяном резервуаре и пористости и проницаемости нефтеносных слоев, из которых добывается нефть.
Вязкоупругий раствор можно дополнительно утяжелить (увеличить плотность) для некоторых применений за счет суспензий в системах соляных растворов, которые можно включить в трехкомпонентные составы с целью увеличения плотности используемой системы для дополнительного увеличения добычи
- 9 -
009950
и эффективности используемых химических веществ.
Если гелевую жидкость необходимо удалить из нагнетательной скважины или перемещать или удалять с другой целью, то полезным является то, что можно приготовить состав, содержащий перйодат (например, перйодат натрия или калия) в воде, возможно в морской воде. Концентрация может достигать предела растворимости перйодата в воде. Затем состав, содержащий перйодат, можно закачать в скважину. Перйодат вызывает расщепление 1,2-диольных связей в компоненте полимерного материала, являющемся производным поливинилового спирта, и вследствие этого вязкость гелеобразной жидкости снижается, что способствует ее удалению из скважины.
Читатель должен обратить внимание на все статьи и документы, которые поданы одновременно или до настоящего описания в связи с данной заявкой, которые открыты для общественного контроля в связи с настоящим описанием, а содержание всех этих статей и документов включено в настоящую работу посредством ссылки.
Все признаки изобретения, раскрытые в данном описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и фигуры), и/или все стадии любого описанного способа или процесса могут быть скомбинированы в любой комбинации, за исключением таких комбинаций, при которых, по меньшей мере, некоторые из этих признаков и/или стадий взаимно исключают друг друга.
Каждый признак изобретения, раскрытый в данном описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и фигуры), может быть заменен альтернативными признаками, выполняющими ту же, эквивалентную или сходную задачу, если явным образом не указано иное. Поэтому, если явным образом не указано иное, каждый описанный признак изобретения является лишь одним примером из родовой серии эквивалентных или сходных признаков.
Изобретение не ограничено деталями приведенных выше форм осуществления. Изобретение распространяется на любой новый признак или новую комбинацию признаков, раскрытых в данном описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и фигуры), или на любую новую стадию или любую новую комбинацию стадий описанного способа или процесса.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ извлечения материалов из подземного продуктивного пласта, согласно которому осуществляют нагнетание жидкости в подземный продуктивный пласт для перемещения материалов, находящихся внутри продуктивного пласта, к эксплуатационной скважине, причем указанная нагнетаемая жидкость содержит
первый полимерный материал и второй полимерный материал, которые вступают в реакцию с образованием третьего полимерного материала, и/или указанный третий полимерный материал; при этом первый полимерный материал включает:
(i) первый полимерный материал, содержащий повторяющийся мономер с формулой
\ в ; I
где радикалы А и В, одинаковые или различные, выбраны из факультативно замещенных ароматических и гетероароматических групп и по меньшей мере один из них содержит относительно полярный атом или группу, a R1 и R2 независимо друг от друга содержат относительно неполярные атомы или группы; или
(ii) первый полимерный материал, который получен посредством растворения соединения общей формулы
где А, В, R1 и R2 являются такими, как описано выше, в водном растворителе, и обеспечения реагирования групп C=C в указанном соединении друг с другом с образованием первого полимерного материала;
второй полимерный материал включает функциональную группу, способную реагировать в присутствии первого полимерного материала с образованием третьего полимерного материала; а
третий полимерный материал содержит продукт реакции, включающей:
(а) первый полимерный материал, описанный в (i) или (ii); и
(б) второй полимерный материал, включающий функциональную группу, способную реагировать в присутствии первого полимерного материала с образованием третьего полимерного материала.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что А и В независимо выбраны из факультативно замещенных 5- или 6-членных ароматических и гетероароматических групп.
- 10 -
009950
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что А и В представляют собой различные группы.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что одна из групп А или В представляет собой факультативно замещенную ароматическую группу, а другая группа представляет собой факультативно замещенную гетероароматическую группу.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что группа А представляет собой факультативно замещенную ароматическую группу, а группа В представляет собой факультативно замещенную гетероароматическую группу.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что группа В представляет собой факультативно замещенную пиридинильную группу.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из групп А или В содержит функциональную группу, которая может вступать в реакцию конденсации.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что функциональную группу, которая может вступать в реакцию конденсации, содержит группа А.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что одна из групп А или В содержит факультативный заместитель, который содержит карбонильную или ацетальную группу, тогда как вторая из групп А или В содержит факультативный заместитель, который является алкильной группой.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что группа А представляет собой ароматическую группу, замещенную формильной группой или группой с общей формулой
-0(СН2)х-СН
OR3 ||
где х является числом от 1 до 6, а каждый из R3 независимо является алкильной или фенильной группой, или они совместно образуют алкаленовую группу.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что В представляет собой факультативно замещенную азотсодержащую гетероароматическую группу.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что В представляет собой группу с общей формулой
III
где R представляет собой атом водорода или алкильную или аралкильную группу, R представляет собой атом водорода или алкильную группу, a X- представляет собой ион, обладающий выраженными кислотными свойствами.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что R1 и R2 независимо выбраны из атома водорода или факультативно замещенной алкильной группы.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что R1 и R2 являются одинаковыми атомами или группами.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что R1 и R2 являются атомами водорода.
16. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый и второй полимерные материалы включают функциональные группы, которые расположены так, что могут реагировать с образованием третьего полимерного материала.
17. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что второй полимерный материал содержит функциональную группу, выбранную из спиртовой группы, группы карбоновой кислоты, группы, производной от группы карбоновой кислоты, и аминной группы.
18. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что второй полимерный материал выбран из факультативно замещенных поливинилового спирта, поливинилацетата и полиалки-ленгликоля.
19. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для получения третьего полимерного материала используют смесь, содержащую 0,3 мас.% или менее первого полимерного материала.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что смесь содержит 3 мас.% или менее второго полимерного материала.
21. Способ по п.19 или 20, отличающийся тем, что смесь содержит не менее 80 мас.% воды.
22. Способ по любому из пп.19 или 20, отличающийся тем, что смесь содержит не менее 0,0001 мас.% первого полимерного материала и не менее 0,01 мас.% второго полимерного материала.
23. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что третий полимерный
- 11 -
009950
материал содержит группу с формулой
Г 1
<^
где R1, R2 и В являются такими, как описано выше, А1 представляет собой остаток группы А, описанной выше, после реакции, включающей первый и второй полимерные материалы, Y представляет собой остаток второго полимерного материала после указанной реакции, включающей первый и второй полимерные материалы, a X представляет собой соединительный атом или группу, расположенные между остатками первого и второго полимерных материалов.
24. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что нагнетаемая жидкость приготовлена так, что имеет большую вязкость, чем вязкость воды.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что вязкость нагнетаемой жидкости больше 1 и меньше 10 сП.
26. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что после накачивания нагнетаемой жидкости через нагнетательные средства в продуктивный пласт закачивают вторую нагнетаемую жидкость.
2 3
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
- 12 -