酰胺支化的芳香族胶凝剂增强剂和破胶剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及酰胺支化的芳香族胶凝剂增强剂和破胶剂。
【背景技术】
[0002] 苯甲酰胺胶凝剂已经被提出应用或已应用在IXD显示器中并作为酰胺成核剂。苯 四甲酰胺胶凝剂已经被提出应用或已应用在组织工程、药物递送、液晶显示器和催化剂中。
【发明内容】
[0003] 本发明公开了一种井下液体，其包括基液和具有一个或多个芳香环的芳香核的胶 凝剂，所述胶凝剂具有围绕芳香核分布的两个或多个酰胺分支，两个或多个酰胺分支的每 一个具有一个或多个有机基团。凝胶增强剂、破胶剂、或两者可被添加到这样的液体。
[0004] 本发明公开了一种井下液体，其包括基液和苯四甲酰胺胶凝剂。苯四甲酰胺胶凝 剂可以具有如下的通式：
[0005]
[0006] 其中，Rp R2、R3、R4、R5、R6、M 5P R 8中的每个分别为氢或有机基团。
[0007] 本发明还公开了一种井下液体，其包括基液、胶凝剂、和凝胶增强剂，其中胶凝剂 具有一个或多个芳香环的芳香核，所述胶凝剂具有围绕芳香核分布的两个或多个酰胺分 支，并且两个或多个酰胺分支的每一个具有一个或多个有机基团。
[0008] 本发明公开了一种方法，所述方法包括将井下液体引入到井下地层中。本发明还 公开了一种制备井下液体的方法，所述方法包括：将基液与胶凝剂相混合。本发明还公开了 一种用于胶凝井下液体的组合物，所述组合物包括酰胺支化的芳香族胶凝剂和润湿剂。
[0009] 本发明还公开了一种用于井下液体的胶凝剂，所述胶凝剂具有如下的通式：
[0010]
[0011] 其中，Rp R2、R3、R4、R5、R6、&和R 8中的每个分别为氢或C7-24烷基基团。
[0012] 本发明还公开了一种方法，包括将井下液体用作为钻井液体或用作井下处理液 体。
[0013] 本发明公开了一种通过将基液、胶凝剂、和凝胶增强剂混合来制备井下液体的方 法。
[0014] 本发明还公开了一种井下液体，其包括基液、胶凝剂、和破胶剂，其中胶凝剂具有 一个或多个芳香环的芳香核，所述胶凝剂具有围绕芳香核分布的两个或多个酰胺分支，并 且两个或多个酰胺分支的每一个具有一个或多个有机基团。
[0015] 本发明还公开了一种井下液体，其包括基液、苯四甲酰胺胶凝剂、破胶剂和凝胶增 强剂。
[0016] 在各个实施例中，可包括以下特征中的任何一个或多个：每个酰胺分支经由 碳-碳或碳-氮键连接到芳香核。一个或多个酰胺分支经由碳-氮键连接到芳香核。每个 酰胺分支经由碳-氮键连接到芳香核。存在三个或四个酰胺分支。每个有机基团是烷基基 团。每个烷基基团是直链烷基基团。每个烷基基团具有6-24个碳原子。芳香核是苯环。每 个酰胺分支经由碳-氮键连接到芳香核，每个有机基团是具有6-24个碳原子的烷基基团。 一个或多个酰胺分支经由碳-碳键连接到芳香核，以及一个或多个酰胺分支经由碳-氮键 连接到芳香核。每个烷基基团具有6-12个碳原子。芳香核是萘环。每个酰胺分支具有一 个有机基团。胶凝剂排除苯四甲酰胺胶凝剂。所述胶凝剂为苯四甲酰胺胶凝剂胶。苯四甲 酰胺胶凝剂具有如下的通式：
[0017]
[0018] 其中，Rp R2、R3、R4、R5、R6、&和R 8中的每个分别为氢或有机基团。R5、R6、&和R8 中的每个分别为氢，以及一个或多个札、R2、RjP R 4中的每个为烷基基团。RpRyRjP R 4中 的每个分别为烷基基团。R1=R2=R3=R^札、馬、馬和1? 4中的每个具有至少6个碳原子。 每个烷基基团具有6-24个碳原子。每个烷基基团具有6-10个碳原子。每个烷基基团为一 个或多个的直链基团、支链基团、芳香基团或环状基团。每个烷基基团是直链基团。R 5、R6、 &和R 8中的每个分别是氢，且R P R2、馬和R 4中的每个分别是具有6-10个碳原子的直链烷 基基团。Rp R2、馬和R4具有6个碳原子。基液包括烃类化合物。烃类化合物具有3-8个 碳原子。烃类化合物具有3-24个碳原子。烃类化合物包括液化石油气。基液包括氮或二 氧化碳中的一种或多种。还使用或设有破胶剂。所述破胶剂为水激活破胶剂，且井下液体 包括水合物。破胶剂进一步包括离子盐。所述离子盐进一步包括一个或多个溴化物、氯化 物、有机盐和胺盐。所述破胶剂包括一个或多个乙醇或醇盐。一个或多个所述乙醇或醇盐 具有2个或多个碳原子。设有醇盐且醇盐包括异丙醇铝。设有醇盐且井下液体包括水合 物。破胶剂包括哌啶盐且井下液体包括水合物。破胶剂进一步包括包覆层。所述包覆层进 一步包括蜡。凝胶增强剂可以是交联剂。凝胶增强剂包括有机分子，诸如杂环，其具有彼此 间隔开且各自具有一对或多对孤对电子的至少两个杂原子。杂环形成6个原子的环，其具 有位于1位和4位处或位于始于1位和4位的相应官能团上的两个非碳原子。杂环包括哌 嗪。凝胶增强剂包括金属化合物，叔丁醇钾，二乙醇胺，L-薄荷醇，乳酸，扁桃酸，乙酸铵，多 聚甲醛，对苯二酚，和氢氧化四甲铵中的一种或多种。设有金属化合物且其包括一个或多个 铁和铝。井下液体具有用于将凝胶增强剂分散到基液内的表面活性剂。所述金属化合物包 括铁（III)硫酸盐。表面活性剂与基液中的凝胶增强剂形成络合物。金属化合物可以纯品 形式溶于基液内。所述金属化合物包括金属醇盐。所述金属醇盐包括异丙醇铝。凝胶增强 剂包括芳香族羧酸盐。芳香族羧酸盐包括布洛芬盐。凝胶增强剂包括氯化铵，三聚氰胺，氯 化胆碱，和六亚甲基二氨基氯中的一种或多种。胶凝剂通过相邻的胶凝剂分子的酰胺分支 之间的分子间氢键形成氢键结构，并且其中凝胶增强剂将分子间氢键交联或促进分子间氢 键。井下液体具有选择成将凝胶增强剂转变成破胶剂的改性剂。设有低于阈值浓度的凝胶 增强剂，如果高于该阈值浓度，则凝胶增强剂就变成破胶剂，并且其中所述改性剂包括足以 将凝胶增强剂的浓度升高到高于阈值浓度的凝胶增强剂的附加源。凝胶增强剂包括哌啶或 哌嗪。凝胶增强剂包括哌啶以及改性剂包括苄胺。凝胶增强剂包括芳香族羧酸盐，并且其 中所述改性剂包括质子源或阳离子络合剂。质子源包括酸。阳离子络合剂包括柠檬酸，以 及芳香族羧酸盐包含布洛芬盐。所述改性剂还包括包覆层。设有破胶剂和凝胶增强剂并且 彼此不同。破胶剂包括芳香族羧酸。破胶剂包括布洛芬和氢化肉桂酸中的一种或多种。破 胶剂包括二苯基乙酸、苯甲酸和苯乙酸中的一种或多种。设有阳离子络合剂，其中芳香族羧 酸是盐。芳香族羧酸包括布洛芬盐，以及阳离子络合剂包括柠檬酸。胶凝剂通过相邻的胶凝 剂分子的酰胺分支之间的分子间氢键形成氢键结构，并在其中破胶剂破坏分子间氢键。所 述破胶剂是与胶凝剂的酰胺分支形成氢键的氢键键合剂，所述氢键比相邻的胶凝剂分子的 酰胺分支之间的分子间氢键更强。井下液体适于用作钻井液体。井下液体适于用作井下处 理液体。将井下液体引入到井下地层内。压裂井下地层。从井下地层回收井下液体，并将 所回收的井下液体循环再利用。循环再利用还包括将破胶剂从所回收的井下液体去除。在 胶凝剂中添加有载体。所述载体包括乙二醇。所述胶凝剂中还添加有润湿剂。所述胶凝剂 中还添加有助悬剂。在将井下液体引入到井下地层内之前在口盖上完成混合。
[0019] 通过参照并入本文的装置以及方法的这些或其它方面在权利要求中提出。
【附图说明】
[0020] 以下将参照附图对实施例进行描述；在附图中，相同的附图标记指代相同的元件。 在附图中：
[0021] 图1示出氢键形成；
[0022] 图IA示出酰胺支化的芳香族胶凝剂的基本结构；
[0023] 图IB示出分别经由碳-氮键和碳-碳键连接到芳香核的左侧和右侧酰胺分支；
[0024] 图2示出烷基溶剂与带有直链烷基基团的苯四甲酰胺胶凝剂之间所呈现的溶剂 化作用；
[0025] 表1 :所公开的胶凝剂的粘度试验的特性。粘度试验通过布氏粘度计（Brookfield viscometer)测定。ΤΒ、ΤΗ、Τ0 和 TD 分别指的是 N，N'，N"，N"'-四丁基苯基 _1，2,4， 5-四甲酰胺（TB)、N，f，N"，N^ -四己基苯基-1，2,4,5-四甲酰胺（TH)、N，f，N"， N"'-四辛基苯基-1，2,4,5-四甲酰胺（TO)和N，N'，N"，N"'-四癸基苯基-1，2,4， 5-四甲酰胺（TD);
[0029] 图40为图39的数据的曲线图，示出不同剪切速率下的粘度；
[0030] 图41为图39剪切速率与剪切应力的曲线图，示出了非牛顿特性；
[0031] 图42为在环己烷中的TB的粘度与浓度的曲线图；
[0032] 图43为各种苯四甲酰胺旋转异构体的结构示意图；
[0033] 图44为TH的1H NMR光谱图；
[0034] 图45为TH的13C NMR光谱图；
[0035] 图46为TO的1H NMR光谱图；
[0036] 图47和图48为TO的13CNMR光谱图；其中，图48是示出烷基峰值的图47中光谱 的部分膨胀（expansion);
[0037] 图49是图46中TO的1H NMR光谱图的膨胀；
[0038] 图50为从底部光谱至顶部光谱分别为在25°C、30°C、50°C和70°C的不同温度下TH 的1H NMR光谱图；
[0039] 图51为从底部光谱至顶部光谱分别为在25°C、30°C、50°C和70°C的不同温度下TO 的1H NMR光谱图；
[0040] 图52为TO的酰胺氢变化随温度变化的曲线图；
[0041] 图53为TH的酰胺氢变化随温度变化的曲线图；
[0042] 图54为TG740压裂液中加入不同量乙二醇所获得的粘度的曲线图；乙二醇溶液由 〇· 87g四己基苯四甲酰胺（TH)在具有DynolTM604表面活性剂（15mM的TH浓度）的IOOmL 乙二醇中形成。
[0043] 图55为TG740中的5mM TH胶凝混合物在分别加入纯品形式的四丁基溴化胺和包 覆有蜡形式（in wax form)的四丁基溴化铵后的粘度与时间的曲线图；
[0044] 图56为SD810中的5mM TH胶凝混合物在分别加入纯品形式的四丁基溴化胺和包 覆有蜡形式的四丁基溴化胺后的粘度与时间的曲线图；
[0045] 图57为在SF840中的IOmM的N，N'，N"-三己基，N"' -苄基苯基-1，2,4,5-四甲 酰胺的粘度和温度与时间的曲线图；
[0046] 图58为在具有Dynol 604的SF840中的15mM的TH在被放置整夜然后添加不同 量的铁凝胶增强剂之后的粘度与时间的曲线图；
[0047] 图59为SF840和由TH(10mM的浓度）、Dynol 604,乙二醇和氨丁三醇的10毫升 组合物的混合物在最大程度上与添加到基液的不同量的铁凝胶增强剂掺混的粘度与时间 的曲线图；
[0048] 图60为SF840和由TH(10mM的浓度）、Dynol 604,乙二醇和氨丁三醇的5毫升组 合物的混合物在最大程度上与所添加的不同量的铁凝胶增强剂掺混的粘度与时间的曲线 图；
[0049] 图61为各种四丁基铵衍生物破胶剂的粘度与时间的曲线图；
[0050] 图62为制备井下液体的系统和方法以及应用井下液体的方法的立体侧视图；
[0051] 图63为钻井的钻头的立体侧视图；
[0052] 图64是各种1，2,4, 5-取代的四酰胺的粘度的曲线图。
【具体实施方式】
[0053] 在不背离权利要求所涵盖的范围的情况下可对本文所述的实施例进行非实质性 的改进。
[0054] 参照图1A-B，在本发明中公开了为作为井下液体有用的胶凝剂的酰胺支化的芳香 族化合物。胶凝剂是增稠液体的一种试剂。这种胶凝剂具有如图IA中所示的一个或多个 芳香环的芳香核。两个或多个（例如三到六个或更多）