CN107683319A - 聚合物组合物的附聚组合物、改进的固体材料及其制备和使用方法 - Google Patents

聚合物组合物的附聚组合物、改进的固体材料及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚集组合物，其包含含有氨基、非胺基团、铵或季化胺基、氧化胺基团或其混合物及其组合的低聚物和/或聚合物，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要，设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对量和/或低聚物和/或聚合物的相对量，并且其中组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变它们的自聚集性能和/或聚集倾向和/或ζ电势，并且涉及制备和使用所述组合物的方法。

Description

聚合物组合物的附聚组合物、改进的固体材料及其制备和使 用方法
发明背景
1.发明领域
本发明的实施方案涉及：(1)用于处理固体材料、表面和/或基材的聚集组合物，其中设计和/优化聚集组合物的组成以符合待处理的岩层表面、岩层颗粒和/或井底流体颗粒的特性和性能，(2)用聚集组合物处理的固体材料；和(3)它们的制备和使用方法。
更具体而言，本发明的实施方案涉及用于固体材料、表面和/或基材的聚集组合物，其能变更、改进和/或改变材料、表面和/或基材的表面性能以提高它们的聚集倾向或性能，以及待处理的材料，其中聚集组合物包含低聚的胺(低聚胺),聚合的胺(聚胺)，或其混合物及其组合。本发明也涉及提高、变更、改变和/或改进材料、表面和/或基材的聚集倾向和/或ζ电势的方法，特别是在井底和其它应用中，其中此方法涉及用本发明组合物处理岩层、岩层区域、控砂体系、支撑剂或其它固体材料以提高、改变、变更和/或改进岩层、区域、控砂体系、支撑剂或其它材料的聚集倾向。
2.现有技术的描述
在许多油井中的主要问题是砂子的产生，因为砂子会侵蚀/堵塞表面装置、筛网和管道。随着时间，这会导致油井的损失和/或昂贵的维护或处理操作。在其它情况下，在压裂操作期间使用的支撑剂(砂子或其它种类)可能流回，并且也会引起问题。
砂子的控制通常是使用机械方式实现的，例如金属筛、砾石充填、裂缝充填、水平砾石充填等。另外，化学固砂技术可以是使用能改变表面ζ电势的化学物质，泵送发粘或粘性材料(例如Halliburton的SandWedge产品)，或使用被树脂涂布的裂缝或砾石充填砂子。Halliburton技术采用“粘性”化合物，其包含多元酸以及多元酸与多胺的反应产物(通常是二聚体，三聚体，或这两者)。参见例如美国专利No.5501274、5582249、5697440、5775425、5833000、5787986、5853048、5871049和7258170，和美国专利申请公开No.20050277554。这些化合物可以应用于裂缝或砾石充填砂子，或者各自泵送到岩层中。其它化合物包括含有环氧基热固性树脂，呋喃或酚树脂也用于控砂应用中。
美国专利No.7392847B2公开了通过降低ζ电势来附聚砂子的组合物。目前的化学方法使用小分子胺和磷酸酯的混合物。这些分子是不太环境友好的，并可能具有相关的毒性或气味。另外，此技术对于正电荷表面例如碳酸钙是不太有效的。
虽然这些产品可以用于聚集或附聚颗粒并处理岩层表面以改变表面和/或粒子的ζ电势，但是在本领域中仍然需要能提高粒子和/或表面的聚集或附聚性能、和/或提高粒子和/或表面的ζ电势的产品，特别是能针对待处理材料设计的聚集组合物。
发明概述
(a)低聚物和/或聚合物，其包含：含胺的重复单元，含季化胺的重复单元，含N-氧化物的重复单元，或其混合物及其组合；(b)环氧基改性的胺，环氧基-胺低聚物，环氧基-胺聚合物，或其混合物及其组合；(c)环氧基改性的胺,环氧基-胺低聚物，环氧基-胺聚合物，或其混合物及其组合，其含有季化胺基、含N-氧化物的基团或其混合物及其组合；和(d)它们的混合物或其组合。
组合物：
本发明的实施方案提供用于处理体粒子、表面和/或材料的聚集组合物，其中聚集组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。此组合物能在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于待处理的固体粒子、表面和/或材料的性能。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物包含本发明聚集组合物与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物或含羟基的酸性化合物、路易斯酸和其混合物或组合的反应产物，含酸的化合物例如是含酸性氮的化合物。含羟基的酸性化合物的例子包括磷酸酯、亚甲基膦酸、磺酸、无机酸和有机酸。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。聚集组合物也可以包含交联剂。聚集组合物可以另外包含树脂。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，从而改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。在某些实施方案中，低聚物和聚合物可以是选自以下的任何形式：均聚低聚物，均聚物，无规共聚低聚物，无规共聚物，完全封端的共聚低聚物，完全封端的共聚物，部分封端的共聚低聚物，部分封端的共聚物，无规、完全封端和/或部分封端的低聚物和聚合物，其含有三种或更多种不同类型单体重复单元、两种或更多种单体重复单元的任何其它组合、或它们的混合物及其组合以实现所需的性能，从而组合物在特定的岩层表面、特定的岩层粒子和/或特定的支撑剂上形成部分或完全的ζ变更涂层。在其它实施方案中，组合物包含低聚物和/或聚合物，其具有不同量的含非胺的单体重复单元、含胺的单体重复单元、含季胺的单体重复单和含N-氧化物的单体重复单元，其中调节此量以设计组合物具有特定的性能，从而在特定的固体材料、表面和/或基材上形成涂层。这种设计也可以基于在配制剂中的不同量的不同低聚物和/或聚合物。
本发明的实施方案提供粒子、表面和/或材料，其包含本发明聚集组合物的部分、基本上完全和/或完全的涂层，其中部分、基本上完全和/或完全的涂层能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。
本发明的实施方案提供聚集组合物的涂层，其中聚集组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于待处理的固体粒子、表面和/或材料的性能。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸之间的反应产物。含羟基的酸性化合物的例子包括磷酸酯、亚甲基膦酸、磺酸、无机酸和有机酸。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。
本发明的实施方案提供一种结构和/或基材，其具有部分、基本上完全和/或完全地被聚集组合物涂布的表面，其中聚集组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于所述固体粒子、表面和/或材料的性能。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。含羟基的酸性化合物的例子包括磷酸酯、亚甲基膦酸、磺酸、无机酸和有机酸。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。所述涂层是可形变的，并且理想地适用于从流体过滤细粒和/或其它颗粒材料，所述流体特别是在油气井钻孔、完井、生产、压裂、支撑、其它生产改进工艺或其它相关应用中使用的流体。基材和/或结构可以是陶瓷和/或陶瓷纤维或渣棉，其部分或完全地被本发明组合物涂布。这些基材或结构十分适用于在使用或不使用筛网的情况下的过滤介质。
处理方法
本发明的实施方案提供改变、变更和/或改进固体粒子、表面和/或材料的聚集潜力或倾向的方法，其中此方法包括以下步骤：使粒子、表面和/或材料与组合物接触，此组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于所述固体粒子、表面和/或材料的性能。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(例如乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(例如乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。含羟基的酸性化合物的例子包括磷酸酯、亚甲基膦酸、磺酸、无机酸和有机酸。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。
使用所述处理方法的工艺：
压裂：
本发明的实施方案提供一种压裂岩层的方法，包括将含有支撑剂的压裂液在足以压裂岩层的压力下泵送入生产岩层的步骤，从而改进生产率，其中支撑剂促进在压裂之后打开岩层，并且其中支撑剂包含用处理组合物处理的固体粒子，所述处理组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于所述固体粒子、表面和/或材料的性能。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。
本发明的实施方案提供一种压裂岩层的方法，包括泵送包含支撑剂和聚集组合物的压裂液的步骤，其中聚集组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于所述固体粒子、表面和/或材料的性能。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。
本发明的实施方案提供一种压裂岩层的方法，包括泵送包含聚集组合物的压裂液的步骤，其中聚集组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于所述固体粒子、表面和/或材料的性能。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。所述组合物导致改变岩层粒子和/或岩层表面的聚集倾向、电势和/或ζ-电势，从而岩层粒子聚集和/或附着到岩层表面上。此方法也可以包括在压裂后泵送支撑剂的步骤，所述支撑剂包含未涂布或经涂布的粒子，使得这些粒子促进打开压裂岩层，并且其中经涂布的粒子倾向于聚集到在压裂期间形成的岩层表面和/或岩层粒子上。
钻孔：
本发明的实施方案提供一种钻孔方法，包括在钻孔的同时使得钻孔液循环的步骤，从而提供钻头润滑、除热和去除钻屑，其中钻孔液包含聚集组合物，所述聚集组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于所述固体粒子、表面和/或材料的性能。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。此组合物能改变在钻孔液中的或夹带在钻孔液中的颗粒材料的聚集潜力或倾向和/或ζ电势，从而增加固体的去除。此方法可以在过压条件下、在平衡条件下或在受控压力条件下操作。此方法特别适用于在平衡条件下或在受控压力条件下操作。
本发明的实施方案提供一种钻孔的方法，包括在钻孔的同时将第一钻孔液循环的步骤，以提供钻头润滑、除热和去除钻屑。在遇到会产生不需要量的颗粒固体的地下结构时，将第一钻孔液改为包含聚集组合物的第二钻孔液，所述聚集组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于所述固体粒子、表面和/或材料的性能。此组合物和经涂布的细粒用于提供钻头润滑、除热和去除钻屑，并且改变在钻孔液或岩层中或夹带在钻孔液中的颗粒固体的聚集潜力或ζ电势绝对值，从而增加固体的去除和减少粒子从岩层流入钻孔液。此方法可以在过压条件下或在平衡条件下或在受控压力条件下操作。此方法特别适合设计用于在平衡条件或受控压力条件下操作。低聚和/或聚合的胺也可以包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。
本发明的实施方案提供一种钻孔的方法，包括在钻孔的同时将第一钻孔液循环的步骤，以提供钻头润滑、除热和去除钻屑。在遇到会产生不需要量的颗粒固体的地下结构时，将第一钻孔液改为包含组合物的第二钻孔液，所述组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于所述固体粒子、表面和/或材料的性能。此组合物和经涂布的细粒用于提供钻头润滑、除热和去除钻屑，并且改变在钻孔液或岩层中或夹带在钻孔液中的颗粒固体的聚集潜力或ζ电势绝对值，从而增加固体的去除和减少粒子从岩层流入钻孔液。此方法可以在过压条件下或在平衡条件下或在受控压力条件下操作。此方法特别适合设计用于在平衡条件或受控压力条件下操作。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。
生产：
本发明的实施方案提供一种生产方法，包括将流体循环和/或泵送到生产井中的步骤，其中流体包含组合物，所述组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于所述固体粒子、表面和/或材料的性能。此组合物和经涂布的细粒用于提供钻头润滑、除热和去除钻屑，并且改变在钻孔液或岩层中或夹带在钻孔液中的颗粒固体的聚集潜力或ζ电势绝对值，从而增加固体的去除和减少粒子从岩层流入钻孔液。此方法可以在过压条件下或在平衡条件下或在受控压力条件下操作。此方法特别适合设计用于在平衡条件或受控压力条件下操作。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。此组合物能改变、变更和/或改进在流体中或夹带在流体中的任何颗粒固体的聚集潜力或ζ电势绝对值，从而增加固体的去除和减少粒子堵塞岩层和/或生产管道的倾向。
本发明的实施方案提供一种控制砂子或细粒迁移的方法，包括泵送含有组合物的流体的步骤，所述组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。其效果足以使得组合物在固体粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层，这取决于所述固体粒子、表面和/或材料的性能。此组合物和经涂布的细粒用于提供钻头润滑、除热和去除钻屑，并且改变在钻孔液或岩层中或夹带在钻孔液中的颗粒固体的聚集潜力或ζ电势绝对值，从而增加固体的去除和减少粒子从岩层流入钻孔液。此方法可以在过压条件下或在平衡条件下或在受控压力条件下操作。此方法特别适合设计用于在平衡条件或受控压力条件下操作。低聚和/或聚合的胺包含含有胺基团、杂环胺基团、芳族胺基团、其取代类似物的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元，或其混合物及其组合。低聚和/或聚合的胺也可以包括含非胺的可聚合的烯属不饱和单体(乙烯基和二烯单体)的重复单元。在某些实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含本发明的胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为本发明的聚集组合物能在粒子、表面和/或材料上形成完全、基本上完全和/或部分的涂层，其能改变粒子、表面和/或材料的自聚集性能和/或聚集倾向。此组合物能改变、变更和/或改进在流体中或夹带在流体中的任何颗粒固体的聚集潜力或ζ电势绝对值，从而增加固体的去除和减少粒子堵塞岩层和/或生产管道的倾向。
本发明的实施方案提供控制砂子或细粒迁移的其它方法，包括在筛网型砂子和细粒控制设备的邻近处沉积本发明的经涂布的颗粒固体材料的步骤，从而砂子和/或细粒被吸引到经涂布的粒子且不会遇到或堵塞筛网型设备的筛网。
本发明使用的定义
术语"基本上"表示此性质在其所需值的80％范围内。在其它实施方案中，"基本上"表示此性质在其所需值的90％范围内。在其它实施方案中，"基本上"表示此性质在其所需值的95％范围内。在其它实施方案中，"基本上"表示此性质在其所需值的99％范围内。例如，当术语"基本上完全"涉及涂层时，表示涂层是全部的至少80％。在其它实施方案中，当术语"基本上完全"涉及涂层时，表示涂层是全部的至少90％。在其它实施方案中，当术语"基本上完全"涉及涂层时，表示涂层是全部的至少95％。在其它实施方案中，当术语"基本上完全"涉及涂层时，表示涂层是全部的至少99％。
术语"基本上"表示在所述值周围的约10％范围内的值。在某些实施方案中，此值是在所述值周围的约5％范围内。在某些实施方案中，此值是在所述值周围的约2.5％范围内。在某些实施方案中，此值是在所述值周围的约1％范围内。在某些实施方案中，此值是在所述值周围的约0.5％范围内。
术语“约”表示在所述值周围的约10％范围内的值。在某些实施方案中，此值是在所述值周围的约5％范围内。在某些实施方案中，此值是在所述值周围的约2.5％范围内。在某些实施方案中，此值是在所述值周围的约1％范围内。在某些实施方案中，此值是在所述值周围的约0.5％范围内。
术语"钻孔液"表示在钻井操作期间使用的任何流体，此操作包括油和/或气井、地热井、水井或其它相似的井。
不平衡的钻孔液表示钻孔液具有的循环流体静力密度(压力)大于岩层密度(压力)。
在平衡压力和/或受控压力下的钻孔液表示钻孔液具有的循环流体静力密度(压力)等于或低于岩层密度(压力)。例如，如果已知岩层在10,000ft(True Vertical Depth-TVD)处具有5,000psi或9.6lbm/gal的液体静压，则平衡钻孔液将具有小于或等于9.6lbm/gal的液体静压。大多数的在平衡压力和/或受控压力下的钻孔液至少包含密度降低添加剂。可以包含其它添加剂，例如腐蚀抑制剂、pH改进剂和/或页岩抑制剂。
术语"摩尔比率"或"摩尔比"表示基于每种材料或化合物的相对摩尔数计的比率。
术语"重量比率"表示基于每种材料或化合物的相对重量计的比率。
术语"摩尔％"表示摩尔百分比。
术语"体积％"表示体积百分比。
术语"重量％"表示重量百分比。
术语"SG"表示比重。
术语"gpt"表示加仑/千加仑。
术语"ppt"表示磅/千加仑。
术语"ppg"表示磅/加仑。
发明详述
本发明人发现可以使用低聚物和/或聚合物配制新型聚集化学组合物，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变它们的自聚集性能和/或聚集倾向，本发明人也发现了制备和使用所述组合物的方法。本发明人也发现在某些实施方案中，所述组合物包含：(1)低聚的胺(低聚胺)，(2)聚合的胺(聚胺)，(3)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的低聚胺，(4)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的聚胺；(5)环氧基改性的胺，(6)环氧基改性的低聚胺，(7)环氧基改性的聚胺，(8)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(9)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(10)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(11)含环氧基的化合物和胺的反应产物，(12)含环氧基的化合物和低聚胺的反应产物，(13)含环氧基的化合物和聚胺的反应产物，(14)含有季化胺基(R4N+A-基团，其中A-是对于铵基团的抗衡离子)、N-氧化物基团(R3N→O基团)或其混合物的环氧基胺，(15)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-低聚胺，(16)含有季化胺基、N-氧化物基团或其混合物的环氧基-聚胺，(17)任何一种这些材料与能在脱质子化时形成负电荷的含酸的化合物之间的反应产物，所述含酸的化合物例如是含氮的酸性化合物，或含羟基的酸性化合物，路易斯酸，含磷酸酯的化合物，或其混合物及其组合，或(18)它们的混合物及其组合。本发明的聚集组合物能在保持其聚集性能的同时减少气味，即组合物保持其变更、改变和/或改进用此组合物处理的粒子和/或表面的聚集倾向的能力。通常，认为这些化合物通过在粒子和/或表面上形成部分、基本上完全或完全的涂层来改变粒子和/或表面的性能，其中所述性能包括粒子和/或表面的ζ电势。另外，本发明的低聚胺和/或聚胺可以从纯化学料流制备以改进产品可靠性。本发明人也发现这些低聚胺和/或聚胺可以用于开发能附聚和/或聚集包含负电荷或正电荷的无机矿物粒子和/或表面的体系，而使用烷基吡啶或简单聚胺的聚集组合物通常仅仅能有效用于包含负电荷的无机粒子和/或表面。本发明人也发现本发明的组合物也能在比基于烷基吡啶或简单聚胺的聚集组合物更高的温度和在更苛刻的条件下耐受和操作。在某些实施方案中，此组合物也可以包括低聚胺和/或聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸之间的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包括具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸之间的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。
新型的聚集和/或附聚组合物是与基于烷基吡啶的组合物例如WeatherfordSandAid、或非烷基吡啶型组合物例如Halliburton SandWedge、或在美国专利No.8,466,094和美国专利申请序列No.13/247,985中所述的聚胺组合物不同的。新型的聚集和/或附聚组合物能变更、改变和/或改进表面的性能，以使表面具有提高的聚集性能或倾向。实际上，新型的聚集和/或附聚组合物能降低表面的ζ电势，并且可以用于补救处理且不会损失岩层的渗透性。另外，新型的聚集和/或附聚组合物不具有任何不良气味，这不同于Weatherford SandAid或用于控砂用途的其它组合物。此外，新型的聚集和/或附聚组合物不含热固性聚合物，后者会显著降低岩层的渗透性并且不能用于补救处理。新型的聚集和/或附聚组合物也可以在较高的温度下和在显著更苛刻的条件下使用并具有改进的性能。
本发明人也发现可以用本发明组合物处理粒子、表面和/或材料，其中粒子、表面和/或材料部分或完全地被所述组合物涂布，从而形成经改进或涂布的粒子、表面和/或材料。所得的经改进或涂布的粒子、表面和/或材料具有改进的聚集倾向和/或性能和/或改变的粒子ζ电势。本发明人也发现所述组合物、经改进的含金属氧化物的粒子、表面和/或材料可以用于油田应用中，包括钻孔、压裂、生产、注射、控砂或任何其它井底应用。本发明人也发现经改进的颗粒状含金属氧化物的固体粒子或任何其它固体材料粒子可以用于任何其它应用中，其中理想的是增加的粒子聚集潜力或降低的粒子ζ电势绝对值，其是衡量聚集倾向的手段。本发明人也发现可以形成经涂布的颗粒状的含金属氧化物的固体组合物，其中涂层是可形变的，并且经涂布的粒子倾向于自聚集，并倾向于附着到具有相似涂层的表面或具有与此涂层相似化学和/或物理性能的表面。也就是说，经涂布的粒子倾向于优先相似的组合物，这提高其自聚集倾向，并提高它们附着到具有相似化学和/或物理性能的表面上的能力。本发明人发现本发明的涂料组合物是与用于改进粒子聚集倾向的公知组合物不同的，并且经涂布的粒子十分适合用作支撑剂，其中这些粒子具有改变的ζ电势，其改变在粒子上的电荷，导致它们吸引和聚集。ζ电势或聚集倾向的改变导致每个粒子具有增加的摩擦阻力以在压裂中保持支撑剂。所述组合物也理想地适用于减少细粒迁移到裂缝填充中，或降低细粒迁移到裂缝填充中的不利影响。虽然在某些实施方案中，本发明组合物可以包含胺和磷酸酯的反应产物，但是令人惊奇和出人意料的是，在不存在用于与胺反应形成胺/磷酸酯反应产物的磷酸酯的情况下，新型聚集和/或附聚组合物能在表面上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层。同样出人意料的是通过根据待处理的岩层、区域、基材、结构和/或粒子的性质，改变含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，能够设计用于不同表面上的低聚物和/或聚合物。
在钻孔的情况下，本发明组合物可以用于在钻孔期间涂布岩层和岩层钻屑，这是因为粒子倾向于自聚集和/或附着到相似改进的粒子和/或岩层表面上。同样，自聚集的优点是减少钻屑结焦或堵塞筛网的倾向。另外的优点是在钻孔期间用本发明组合物涂布岩壁以固定岩层和固定或聚集在钻孔液中的细粒或粒子，从而保持钻孔液的流变性能以免当量循环密度(ECD)发生变化和增加。
在从钻井进行油气生产中的一个问题是控制从生产岩层共同产生的细粒和砂子。除了在从钻井进行油和/或气生产期间共同产生颗粒材料之外，在岩层压裂之后支撑剂和/或细粒的流回也是一个问题。另外，发现油和/或气钻井的水蒸气辅助重力排干(SteamAssisted Gravity Drainage)(SAGD)工艺会在SAGD处理期间在水蒸气注射期间和之后导致砂子/细粒的去稳定。
在某些实施方案中，聚集组合物也可以包含载体，即乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。
作为另一种选择，可以加入较少量的低分子量或高分子量胺以及过量的含游离酸性羟基的化合物或路易斯酸，使得足够的游离羟基或路易斯酸能够结合带正电荷或部分带正电荷的材料，并使其ζ电势接近0。
在其中使用包含聚胺或低聚胺或共聚胺或共聚的低聚胺或其混合物及其组合的本发明组合物的实施方案中，聚磷酸酯组分可以用简单的酸代替，例如磷酸、亚甲基膦酸、乙酸、盐酸、硝酸、硼酸、氯化锌、柠檬酸等。酸的用量可以再次变化以部分或完全地中和在上述聚合物或低聚物中存在的任何游离胺。
在其它实施方案中，代替与酸或磷酸酯，亚甲基膦酸、路易斯酸反应，低聚胺、聚胺、共聚低聚胺、共聚胺或其混合物及其组合可以被各种化学试剂部分或完全地季化，例如烷基卤(苄基氯、甲基碘等)、硫酸二烷基酯，例如硫酸二甲酯、硫酸二乙基酯，或其它烷基化试剂。烷基化反应导致更长久的正电荷，其与上述简单中和或者季化相比是对岩层条件不太敏感的，但是仍然能涂布并聚集砂子和其它固体材料。这些材料的其它例子包括聚(二烯丙基二甲基氯化铵)或其共聚物。季化材料的抗衡离子(例如氯离子)也可以通过各种交换方法交换其它抗衡离子，例如磷酸根。
在其它实施方案中，含N-氧化物的低聚物、共聚的低聚物、聚合物、共聚物或混合物及其组合可以通过使用过氧化氢或其它氧化剂氧化低聚胺、聚胺、共聚的低聚胺和/或共聚胺或通过其它氧化方法进行氧化。申请人相信这些材料将对岩层条件不太敏感。因为N-氧化物是高度极性的，但是不具有净电荷，所以含N-氧化物的材料能结合正和负的表面，例如分别是金属氧化物和碳酸钙。上述处理低聚胺或聚胺和/或共聚物的方法可以单独使用，或可以按照任何一种方式或其组合进行组合使用。
组合物：
本发明的实施方案总体涉及包含低聚物和/或聚合物的聚集组合物，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变其自聚集性能和/或聚集倾向。
本发明的实施方案总体涉及包含载体和聚集体系的流体组合物，所述聚集体系包含低聚物和/或聚合物，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变其自聚集性能和/或聚集倾向。在某些实施方案中，流体组合物包含本发明的低聚胺和/或聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸之间的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包含具有2-10个氨基的聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸之间的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。所述组合物能改进固体材料或其部分的表面，从而改变表面的化学和/或物理性能。改变的性能允许表面变成自吸引的，或允许表面吸引具有相似化学和/或物理性能的材料。在粒子包含金属氧化物粒子、例如二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锆、其它金属氧化物或含有这些金属氧化物的混合物的氧化物的粒子(天然或合成的)的情况下，所述组合物在粒子表面上形成完全或部分的涂层。此涂层可以通过化学和/或物理相互作用与表面互相作用，这包括但不限于化学键合、氢键、静电相互作用、偶极相互作用、超极性相互作用、粘合、粘接、粘附、机械粘合或允许在粒子上形成涂层的任何其它化学和/或物理相互作用。经涂布的粒子具有比未涂布粒子更大的聚集或附聚倾向。因此，在处理之前的粒子可以是自由流动性的，而在涂布之后是不能自由流动的，而是倾向于团聚、聚集和/或附聚。在其中组合物用于涂布地层岩层的表面、合成金属氧化物结构和/或含金属氧化物的粒子的情况下，这些粒子将不仅倾向于聚集在一起，而且这些粒子也将倾向于附着到被涂布的岩层或结构表面上。
处理的结构和基材：
本发明的实施方案也总体涉及用包含低聚物和/或聚合物的组合物处理的结构和基材，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变其自聚集性能和/或聚集倾向。在某些实施方案中，所述组合物也可以包含载体。在其它实施方案中，所述组合物包含本发明的低聚胺和/或聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包含具有2-10个氨基的聚胺和含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。所述组合物也可以包含乙氧基化醇和甘醇二甲醚。所述结构或基材可以是陶瓷或金属或纤维。所述结构或基材可以纺丝，例如玻璃棉或钢丝棉，或可以是蜂窝状的催化转化器，或包含能强制流体流过曲折路径的通道的那些，从而在流体中的粒子被强制与基材或结构化表面接触。这种结构或基材理想地适合用作颗粒过滤剂或控砂介质。
处理颗粒状固体的方法
本发明的实施方案总体涉及处理含金属氧化物的表面的方法，包括使含金属氧化物的表面与包含低聚物和/或聚合物的组合物接触的步骤，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变其自聚集性能和/或聚集倾向。在某些实施方案中，所述组合物也可以包含载体。在其它实施方案中，所述组合物包含本发明的低聚胺和/或聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸之间的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包含具有2-10个氨基的聚胺和含羟基的酸性化合物或路易斯酸之间的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。认为所述组合物在表面上形成涂层，其能改变表面的性能以使表面能与相似处理的表面发生相互作用，从而形成聚集和/或附聚的结构。所述处理可以设计成涂布连续的含金属氧化物的表面和/或含金属氧化物的粒子的表面。如果这两者都进行处理，则这些粒子不仅能自聚集，而且这些粒子也能聚集、附聚和/或附着到被涂布的连续表面。所述组合物可以用于压裂液、钻孔液、完井液、控砂应用或任何其它井底应用中。另外，经涂布的粒子可以用于压裂液中。另外，被本发明组合物涂布的结构、筛网或过滤器可以用于吸引和去除已经用本发明组合物改进的细粒。
用于压裂和/或支撑的方法
本发明的实施方案总体涉及压裂岩层的方法，包括泵送压裂液的步骤，所述压裂液包含含有低聚物和/或聚合物的组合物，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变其自聚集性能和/或聚集倾向。在某些实施方案中，所述组合物也可以包含载体。在其它实施方案中，所述组合物包含本发明的低聚胺和/或聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包含具有2-10个氨基的聚胺和含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。所述组合物能改进岩层粒子和岩层表面在压裂期间的聚集潜力和/或ζ-电势，从而岩层粒子聚集和/或附着到岩层表面或互相聚集和/或附着，这提高了压裂效率并提高压裂岩层的生产率。本发明组合物也可以用于预填塞步骤中以改进岩层的表面，以使岩层表面在压裂期间被预涂布。预填塞步骤涉及在处理之前将流体泵送到岩层中，从而引起压裂并使岩层表面暴露于用于保护岩层的流体。除了刚好使用组合物作为压裂液的一部分之外，压裂液也可以包含已经用本发明组合物预处理的粒子，其中经处理的粒子用作支撑剂，从而在压裂之后支撑打开的岩层。如果压裂液也包含所述组合物，则经涂布的粒子支撑剂将按照比未涂布粒子支撑剂更大的程度粘附到岩层表面。
在本发明的另一个实施方案中，压裂液包含用含有低聚物和/或聚合物的组合物涂布的粒子，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变其自聚集性能和/或聚集倾向。在某些实施方案中，所述组合物也可以包含载体。在其它实施方案中，所述组合物包含本发明的低聚胺和/或聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包含具有2-10个氨基的聚胺和含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。在此实施方案中，粒子将具有更大的自聚集倾向，并将倾向于在最需要支撑打开的位置聚集。在包含在压裂期间被本发明组合物涂布的支撑剂或变成被本发明组合物涂布的支撑剂的所有压裂应用中，经涂布的支撑剂也具有改进的岩层穿透性和附着性能。这些更高的穿透性和附着或粘合性能不仅是由于这些粒子的表面化学相对于未处理粒子的表面化学之间的区别，而且是由于涂层本身的可形变性。因此，本发明人相信，因为当粒子被强制压入岩层时，涂层将形变以允许粒子穿透到达位置，并且随着压力的去除，粒子将倾向于保留在此位置，这是因为涂层与表面之间的相互作用和由于形变涂层的松弛。另外，本发明人相信，改变的粒子聚集倾向将增加在最易于被支撑剂穿透的岩层区域中的支撑剂粒子密度，这改进了支撑岩层的程度。
用于钻孔的方法
本发明的实施方案也总体涉及用于钻孔的方法，包括在钻孔的同时循环钻孔液的步骤，从而提供钻头润滑、除热和去除钻屑，其中钻孔液包含含有低聚物和/或聚合物的组合物，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变其自聚集性能和/或聚集倾向。在某些实施方案中，所述组合物也可以包含载体。在其它实施方案中，所述组合物包含本发明的低聚胺和/或聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包含具有2-10个氨基的聚胺和含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。所述组合物能提高在钻孔液中或夹带在钻孔液中的任何颗粒固体的聚集潜力或降低ζ电势绝对值，从而增加固体的去除。所述组合物也可以包含乙氧基化醇和甘醇二甲醚。
本发明的实施方案也总体涉及用于钻孔的方法，包括在钻孔的同时循环第一钻孔液的步骤，从而提供钻头润滑、除热和去除钻屑。在遇到会产生不需要量的包含含金属氧化物的固体的颗粒固体的地下结构时，将第一钻孔液改为包含组合物的第二钻孔液，所述组合物含有杂环芳族胺，取代的杂环芳族胺，聚乙烯基杂环芳族胺，乙烯基杂环芳族胺和非胺的可聚合单体(烯属不饱和单体和二烯单体)的共聚物，或其混合物或其组合，并且不存在磷酸酯、亚甲基膦酸、有机酸、无机酸或路易斯酸，从而提供钻头润滑、除热和去除钻屑，从而提高在钻孔液中或夹带在钻孔液中的任何含金属氧化物的颗粒状固体的聚集潜力或降低ζ电势绝对值，从而增加固体的去除。所述组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。
本发明的实施方案也总体涉及用于钻孔的方法，包括在钻孔的同时循环第一钻孔液的步骤，从而提供钻头润滑、除热和去除钻屑。在遇到会产生不需要量的包含含金属氧化物的固体的颗粒固体的地下结构时，将第一钻孔液改为包含组合物的第二钻孔液，所述组合物含有低聚物和/或聚合物，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变其自聚集性能和/或聚集倾向，从而提供钻头润滑、除热和去除钻屑，并提高在钻孔液中或夹带在钻孔液中的任何含金属氧化物固体的颗粒状固体的聚集潜力或降低ζ电势绝对值，从而增加固体的去除。在从会产生不需要量的含金属氧化物的颗粒固体的结构通过之后，将第二钻孔液改为第一钻孔液或第三钻孔液。在某些实施方案中，所述组合物也可以包含载体。在其它实施方案中，所述组合物包含本发明的低聚胺和/或聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，所述流体组合物可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。
生产方法
本发明的实施方案也总体涉及生产方法，包括循环和/或泵送流体的步骤，其中流体包含含有低聚物和/或聚合物的组合物，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变其自聚集性能和/或聚集倾向，这提高在流体中或夹带在流体中的任何含金属氧化物的固体的颗粒状固体的聚集潜力或降低ζ电势绝对值，从而增加固体的去除，并降低粒子堵塞岩层和/或生产管道的倾向。在某些实施方案中，所述组合物也可以包含载体。在其它实施方案中，所述组合物包含本发明的低聚胺和/或聚胺与含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在某些实施方案中，聚集组合物也可以包含具有2-10个氨基的聚胺和含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。在其它实施方案中，本发明的聚集组合物也可以包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。
适用于本发明的材料
合适的能在固体粒子、表面和/或材料上形成可形变涂层的低聚胺和聚胺包括但不限于包含含有以下通式基团的重复单元的低聚物和聚合物：通式–NR1R2,–N+R1R2R0A-,–N+R1R2O-,–R3,–Ar,–Hcy，或这些通式基团的混合物或其组合。在某些实施方案中，低聚物和/或聚合物包括(1)低聚胺(低聚胺)和/或聚胺(聚胺)，(2)包含有效量的季化胺基、N-氧化物基团、或者季化胺基和N-氧化物基团的混合物的低聚胺和/或聚胺，(3)低聚乙烯亚胺和/或聚乙烯亚胺，(4)包含有效量的季化胺基、N-氧化物基团、或者季化胺基和N-氧化物基团的混合物的低聚乙烯亚胺和/或聚乙烯亚胺，(5)低聚烯胺和/或聚烯胺，(6)包含有效量的季化胺基、N-氧化物基团、或者季化胺基和N-氧化物基团的混合物的低聚烯胺和/或聚烯胺，(7)低聚亚胺和/或聚亚胺，(8)包含有效量的季化胺基、N-氧化物基团、或者季化胺基和N-氧化物基团的混合物的低聚亚胺和/或聚亚胺，(9)含胺基的生物低聚物和/或生物聚合物，或(10)它们的混合物及其组合。
生物低聚物和/或生物聚合物
合适的生物低聚物和生物聚合物包括但不限于脱乙酰壳多糖；含有至少一种选自以下的氨基酸的多肽：赖氨酸，色氨酸，组氨酸，精氨酸，天冬酰胺，葡糖胺，及其混合物或其组合；含蛋白质的明胶，以及它们的混合物或其组合。
可聚合的胺单体
合适的可聚合的胺单体包括但不限于选自下式的乙烯基胺单体：
RaRbC＝CRc–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–Ar–NR1R2
RaRbC＝CRc–R–Ar–NR1R2
RaRbC＝CRc–Ar–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–R–Ar–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–R–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–Hcy–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–R–Hcy–R–NR1R2，
其它合适的可聚合的胺单体包括但不限于选自下式的丙烯酸酯胺单体：
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–NR1R2,
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–R–NR1R2
其它合适的可聚合的胺单体包括但不限于选自下式的乙烯基醚胺单体：
RaRbC＝CRc–O–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–Ar–NR1R2,
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–Ar–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–Hcy–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–R–NR1R2
可聚合的铵单体
其它合适的可聚合的胺单体包括但不限于选自下式的乙烯基铵单体：
RaRbC＝CRc–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–R–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–Ar–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–R–Ar–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–R–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–Hcy–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–R–Hcy–R–N+R1R2R0A-
其它合适的可聚合的胺单体包括但不限于选自下式的丙烯酸酯铵单体：
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–R'–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–R'–N+R1R2R0A-
其它合适的可聚合的胺单体包括但不限于选自下式的乙烯基醚铵单体：
RaRbC＝CRc–O–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–Ar–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–R'–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–Hcy–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–R'–N+R1R2R0A-
可聚合的氧化胺单体
其它合适的可聚合的胺单体包括但不限于选自下式的乙烯基氧化胺单体：
RaRbC＝CRc–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–R–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–Ar–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–R–Ar–R'–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–R–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–Hcy–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–R–Hcy–R'–N+R1R2O-
其它合适的可聚合的胺单体包括但不限于选自下式的丙烯酸酯胺单体：
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–R'--N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–R'–N+R1R2O-
其它合适的可聚合的胺单体包括但不限于选自下式的乙烯基醚胺单体：
RaRbC＝CRc–O–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–Ar–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–R'--N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–Hcy–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–R'–N+R1R2O-
在所有上式中，R和R'独立地是含有1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的直链或支化烃基连接基团，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物及其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替。因此，R和R'可以是聚氧亚甲基，聚氧亚乙基，聚氧亚丙基，或高级聚氧化亚烷基。Ra、Rb和Rc独立地是含有1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的直链或支化烃基，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物及其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替。R1、R2和R3独立地是含有1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的直链或支化的烃基，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物及其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替。Ar是包含6-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的芳基，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物及其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替。Hcy是杂环基团，其含有4-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子和一个或多个选自氧原子、氮原子和硫原子的杂原子，其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替。A和R0是衍生自通式R0A，其选自式RIRIISO4,RISO3H,RIRIIPO4,RIPO3H,RIIIX,ArCl,ArRIVX,RVO(RVIO)RVIX,XRVIO(RVIO)RVIX，或其混合物及其组合，其中RI、RII、RIII和RV是相同或不同的烃基，Ar是芳基，RIV和RVI是相同或不同的连接烃基，并且X是卤原子，其包括F、Cl、Br和I，其中R0是选自氢原子(H),RI或RII,RIII,Ar,ArRIV,RVO(RVIO)RVII,XRVIO(RVIO)RVI,RVIO(RVIO)RVI，和其混合物，并且A-是选自RISO4 -或RIISO4 -,RISO3 -,RIPO4 -或RIIPO4 -,RIPO3 -,X-,[RVIO(RVIO)RVIX]-,[RVIO(RVIO)RVI]2-，和其混合物。
当然，铵和氧化胺基团不是必须经由上述可聚合单体的聚合反应引入低聚物或聚合物中，但是铵基团和氧化胺基团可以在形成低聚物或聚合物之后形成。在铵基团的情况下，含胺基的低聚物和/或聚合物可以与R0A基团反应，从而从在低聚物和/或聚合物中的胺基形成铵基团。胺基向铵基团的转化率可以是从0.1％至基本上100％，或至100％，这取决于应用。在氧化胺基团的情况下，含胺基的低聚物和/或聚合物可以与氧化剂在能将胺转化成氧化胺的条件下反应。再次，转化率可以是从0.1％至基本上100％，或至100％，这取决于应用。
在某些实施方案中，乙烯基杂环胺包括但不限于：乙烯基吡啶，乙烯基取代的吡啶，乙烯基吡咯,乙烯基取代的吡咯,乙烯基哌啶，乙烯基取代的哌啶，乙烯基吡咯烷,乙烯基取代的吡咯烷，乙烯基吲哚,乙烯基取代的吲哚，乙烯基咪唑，乙烯基取代的咪唑，乙烯基喹啉，乙烯基取代的喹啉，乙烯基异喹啉，乙烯基取代的异喹啉，乙烯基吡嗪，乙烯基取代的吡嗪，乙烯基喹喔啉，乙烯基取代的喹喔啉，乙烯基吖啶，乙烯基取代的吖啶，乙烯基嘧啶，乙烯基取代的嘧啶，乙烯基喹唑啉，乙烯基取代的喹唑啉，或其混合物及其组合。实例包括但不限于：聚-2-乙烯基吡啶，聚-4-乙烯基吡啶，以及它们的混合物或其组合，和选自以下的共聚物：2-乙烯基吡啶和4-乙烯基吡啶的共聚物，乙烯和2-乙烯基吡啶和/或4-乙烯基吡啶的共聚物，丙烯和2-乙烯基吡啶和/或4-乙烯基吡啶的共聚物，丙烯酸和2-乙烯基吡啶和/或4-乙烯基吡啶的共聚物，甲基丙烯酸和2-乙烯基吡啶和/或4-乙烯基吡啶的共聚物，丙烯酸酯和2-乙烯基吡啶和/或4-乙烯基吡啶的共聚物，甲基丙烯酸酯和2-乙烯基吡啶和/或4-乙烯基吡啶的共聚物，以及它们的混合物或其组合，和任选地胺和含羟基的酸性化合物或路易斯酸的反应产物。其它聚合物包括但不限于包含衍生自杂环状或杂环芳族乙烯基单体的重复单元的任何聚合物，其中杂原子是氮原子，或者氮原子和选自硼、氧、磷、硫、锗和/或其混合物的其它杂原子的组合。聚合物可以是环状或芳族的含氮乙烯基单体的均聚物，或能与环状或芳族的含氮乙烯基单体共聚的任何烯属不饱和单体的共聚物。环状或芳族的含氮乙烯基单体的例子包括但不限于：乙烯基吡咯，取代的乙烯基吡咯，乙烯基吡啶，取代的乙烯基吡啶，乙烯基喹啉或取代的乙烯基喹啉，乙烯基苯胺或取代的乙烯基苯胺，乙烯基哌啶或取代的乙烯基哌啶，乙烯基吡咯烷或取代的乙烯基吡咯烷，乙烯基咪唑或取代的乙烯基咪唑，乙烯基吡嗪或取代的乙烯基吡嗪，乙烯基嘧啶或取代的乙烯基嘧啶，乙烯基喹唑啉或取代的乙烯基喹唑啉，或其混合物或其组合。用于乙烯基聚合物的共聚单体的例子是：苯乙烯，丙烯酰胺，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯等等。
本发明的低聚物和/或聚合物通常具有约500至1,000,000的重均分子量。在其它实施方案中，重均分子量是约1,000至1,000,000。在其它实施方案中，重均分子量是约5,000至1,000,000。在其它实施方案中，重均分子量是约10,000至1,000,000。在某些实施方案中，重均分子量是约500至500,000。在其它实施方案中，重均分子量是约1,000至500,000。在其它实施方案中，重均分子量是约5,000至500,000。在其它实施方案中，重均分子量是约10,000至500,000。在其它实施方案中，重均分子量是约500至250,000。在其它实施方案中，重均分子量是约1,000至250,000。在其它实施方案中，重均分子量是约5,000至250,000。在其它实施方案中，重均分子量是约10,000至250,000。在其它实施方案中，重均分子量是约500至100,000。在其它实施方案中，重均分子量是约1,000至100,000。在其它实施方案中，重均分子量是约5,000至100,000。在其它实施方案中，重均分子量是约10,000至100,000。在所有情况下，重均分子量和构成本发明低聚物和/或聚合物的单体的性质是针对用本发明组合物处理的具体表面设计的。
本发明涉及用于改变、变更和/或改进岩层表面和粒子表面的ζ电势的不同体系，从而改变它们的聚集和附聚倾向。所述组合物十分适用于补救处理，其用于涂布压裂充填砂子或砾石充填砂子，从而通过附聚防止产生砂子。用本发明的处理组合物涂布砂子或其它金属氧化物表面，导致将表面ζ电势的绝对值降低到0或接近0(通常降低到0±100毫伏)，并增加粒子互相聚集和/或附聚的倾向或者粒子粘附到表面的倾向。据我们所知，目前没有公开或教导这种组合物，其包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元、或其混合物及其组合，其中根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要设计含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，并且其中所述组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变其自聚集性能和/或聚集倾向。
可以根据材料的性能设计分子量以及与疏水性或亲水性结构部分之间的共聚程度，从而具有正确的油和水溶解性并且影响基材的ζ电势。例如，同时具有亲水性和疏水性组分的材料可以具有在油和水两者中有限的溶解性，因此保留在基材上，并实现较长时间的有效控砂。可以根据特定应用来设计胺的分子量。例如，低聚物材料可以用于紧密岩层中以限制岩层损伤，而聚合物材料可以用于不太紧密的岩层中或用于压裂充填或砾石充填应用中。
另外，单体或低聚的磷酸酯可以扩展到包括含磷酸酯基团的任何聚合物，其包括有机和无机聚磷酸酯，其包含环状和直链的磷酸酯。重要的是，与对于碳酸钙(石灰石)或其它带正电荷或部分正电荷的材料相比，基于胺的配制剂通常是对于带有负电荷或部分负电荷的金属氧化物材料、例如砂子(二氧化硅)更有效的。但是，可以使用不含胺组分的聚磷酸酯，从而更有效地结合和附聚带正电荷的材料。
环氧基化合物3和α
适用于与胺反应形成环氧基改性的胺、环氧基改性的胺低聚物和/或环氧基改性的胺聚合物的那些环氧基化合物包括但不限于：能与伯胺、仲胺、杂环胺和/或叔胺反应的任何环氧基化合物。实例包括具有以下通式的环氧基化合物：
其中Rz是具有约1-20个碳原子的烃基，其中一个或多个碳原子可以被氧原子代替，和其中Rzz是选自以下的连接基团：直链、支化和/或环状的烃基连接基团，芳族连接基团，烷芳基连接基团，芳基烷基连接基团，它们具有1-40个碳原子，其中一个或多个碳原子可以被氧原子或其混合物及其组合代替。具有两个环氧基的环氧基化合物的实例包括但不限于下式的环氧基化合物：
其中j是整数，其具有1至约20个碳原子的值，其中一个或多个碳原子是氧原子；并且i是整数，其具有约1-20个碳原子的值，其中一个或多个碳原子可以被氧原子或其混合物及其组合代替。具有两个环氧基的特定环氧基化合物的实例包括但不限于下式的环氧基化合物：
或它们的混合物及其组合，其中l是整数，其具有1至约100的值。具有多个环氧基的具体环氧基化合物的实例包括但不限于下式的环氧基化合物：
或它们的混合物及其组合，其中k是约10-100,00之间的整数，和其中聚合的环氧基化合物可以包含不含环氧基的重复单元。
含磷酸酯的化合物：
能与胺反应以在固体材料上形成可形变涂层的合适磷酸酯化合物包括但不限于能与合适胺反应以能在表面或颗粒材料上形成可形变涂层的任何磷酸化合物或任何磷酸酯或亚甲基膦酸。这些磷酸酯的实例包括但不限于：磷酸，多磷酸，和具有通式P(O)(OR4)(OR5)(OR6)的磷酸酯，或它们的混合物或其组合，其中R4、R5和R6独立地是氢原子，或具有约1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的烃基，并且其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物或其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替。磷酸酯的实例包括但不限于具有通式P(O)(OH)x(OR7)y的链烷醇磷酸酯，其中x+y＝3，并且R7独立地是氢原子，或具有约1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的烃基，并且其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物或其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替，例如磷酸乙氧基酯，磷酸丙氧基酯，聚氧乙基化癸醇的磷酸酯，磷酸乙基2-十三烷氧基酯，磷酸癸基辛基酯，或高级烷氧基磷酸酯，或它们的混合物或其组合。磷酸酯的其它实例包括但不限于：具有通式N[R8OP(O)(OH)2]3的链烷醇胺磷酸酯，其中R8独立地是连接基团，有时称为亚烃基(表示此基团与两个不同的基团连接，例如亚甲基–CH2–，亚乙基–CH2CH2–等)，其具有约1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子，并且其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物或其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替，包括三乙醇胺的三磷酸酯，或其混合物或其组合。磷酸酯的其它实例包括但不限于羟基化芳族的磷酸酯，例如烷基化酚的磷酸酯，例如磷酸壬基苯基酯或苯酚磷酸酯。磷酸酯的其它实例包括但不限于二醇和多元醇的磷酸酯，例如乙二醇、丙二醇或高级二醇结构的磷酸酯。磷酸酯的其它实例包括能与胺反应并涂布到基材上形成可形变涂层的任何磷酸酯，其能改进基材的聚集潜力。亚甲基膦酸的例子包括亚甲基膦酸，例如氨基乙基乙醇胺三(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、二(六亚甲基三氨基五(亚甲基膦酸)等。
另外，单体或低聚的磷酸酯可以扩展到包括含有磷酸酯基团的任何聚合物，其包括有机和无机的聚磷酸酯，其包含环状和直链的磷酸酯。重要的是，与对于碳酸钙(石灰石)或其它带正电荷或部分正电荷的材料相比，基于胺的配制剂通常是对于带有负电荷或部分负电荷的金属氧化物材料、例如砂子(二氧化硅)更有效的。在某些实施方案中，不含胺组分的聚磷酸酯可以有效地结合和附聚带正电荷的材料。一些胺也可以存在(例如降低水溶性)，但是磷酸酯基团将必须相对于具有净负电荷的分子而言过量，从而结合带正电荷的表面。同样，我们相信N-氧化物基团也可以用于附聚任何类型的表面，这是因为它们具有极性，而不是真正带电荷的性质，其可以被吸引到带正电荷或负电荷的表面。
亚甲基膦酸
亚甲基膦酸的的实例包括具有以下通式的任何亚甲基膦酸：
R9R10N–CH2–P(O)(OH)2
或它们的混合物或其组合，它们的低聚和/或聚合的衍生物，其中R9和R10基团独立地是氢原子，或具有约1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的烃基，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物或其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替。能与胺反应以在固体材料上形成可形变涂层的合适的亚甲基膦酸包括但不限于：氨基乙基乙醇胺三(亚甲基膦酸)；二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)；二(六亚甲基三氨基五(亚甲基膦酸)等等。
胺
合适的胺包括但不限于能与合适的含羟基的酸性化合物或路易斯酸反应以在含金属氧化物的表面上形成可形变涂层的任何胺，例如与磷酸酯反应。这些胺的实例包括但不限于具有通式R1R2NH,R1R2R3N的任何胺，或其混合物或其组合，其中R1、R2和R3独立地是氢原子，或具有约1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的烃基，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物或其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替。适用于本发明的胺的的实例包括但不限于苯胺和烷基苯胺、或烷基苯胺的混合物，吡啶和烷基吡啶、或烷基吡啶的混合物，吡咯和烷基吡咯、或烷基吡咯的混合物，哌啶和烷基哌啶、或烷基哌啶的混合物，吡咯烷和烷基吡咯烷、或烷基吡咯烷的混合物，吲哚和烷基吲哚、或烷基吲哚的混合物，咪唑和烷基咪唑、或烷基咪唑的混合物，喹啉和烷基喹啉、或烷基喹啉的混合物，异喹啉和烷基异喹啉、或烷基异喹啉的混合物，吡嗪和烷基吡嗪、或烷基吡嗪的混合物，喹喔啉和烷基喹喔啉、或烷基喹喔啉的混合物，吖啶和烷基吖啶、或烷基吖啶的混合物，嘧啶和烷基嘧啶、或烷基嘧啶的混合物，喹唑啉和烷基喹唑啉、或烷基喹唑啉的混合物，或其混合物或其组合。
能在固体粒子、表面和/或材料上形成可形变涂层的合适胺包括但不限于杂环芳族胺，取代的杂环芳族胺，或其混合物或其组合，其中取代的杂环芳族胺中的取代基是具有约1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的烃基，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物或其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替。在某些实施方案中，适用于本发明的胺包括但不限于：苯胺和烷基苯胺、或烷基苯胺的混合物，吡啶和烷基吡啶、或烷基吡啶的混合物，吡咯和烷基吡咯、或烷基吡咯的混合物，哌啶和烷基哌啶、或烷基哌啶的混合物，吡咯烷和烷基吡咯烷、或烷基吡咯烷的混合物，吲哚和烷基吲哚、或烷基吲哚的混合物，咪唑和烷基咪唑、或烷基咪唑的混合物，喹啉和烷基喹啉、或烷基喹啉的混合物，异喹啉和烷基异喹啉，或烷基异喹啉的混合物，吡嗪和烷基吡嗪、或烷基吡嗪的混合物，喹喔啉和烷基喹喔啉、或烷基喹喔啉的混合物，吖啶和烷基吖啶、或烷基吖啶的混合物，嘧啶和烷基嘧啶、或烷基嘧啶的混合物，喹唑啉和烷基喹唑啉、或烷基喹唑啉的混合物，或其混合物或其组合。
酸性羟基化合物
能与胺反应以在固体材料上形成可形变涂层的合适的酸性羟基化合物包括但不限于：无机酸，有机酸，或其混合物及其组合。无机酸的实例包括磷酸，硫酸，盐酸，氢溴酸，硝酸，硼酸，或其混合物及其组合。有机酸的例子包括但不限于单羧酸，二羧酸，聚羧酸，及其混合物或其组合，其中羧酸含有约1-40个碳原子。单羧酸的实例包括甲酸、乙酸、乳酸、柠檬酸、琥珀酸、马来酸、己二酸、丙三酸，Westvaco Diacid 1550，或其混合物及其组合。路易斯酸的例子是氯化锌，氯化钛(IV)，氯化锡(IV)，溴化铝，氯化铝，三氯化硼，和三氟化硼。在某些实施方案中，低聚胺和/或聚胺可以与磷酸酯化合物和非磷酸酯化合物的组合物反应，因为反应产物可以包含磷酸酯化合物-低聚胺和/或聚胺反应产物以及非磷酸酯化合物-低聚胺和/或聚胺反应产物。
路易斯酸化合物
能与胺反应以在固体材料上形成可形变涂层的合适的路易斯酸化合物包括但不限于：能与胺、多胺、聚胺或其混合物及其组合反应以在固体材料上形成可形变涂层的金属化合物。金属化合物是选自2-17族的金属化合物。2族金属化合物包括Be、Mg、Ca、Sr和Ba的化合物。3族金属化合物包括Sc、Y、La和Ac的化合物。4族金属化合物包括Ti、Zr、Hf、Ce和Th的化合物。5族金属化合物包括V、Nb、Ta和Pr的化合物。6族金属化合物包括Cr、Mo、W、Nd和U的化合物。7族金属化合物包括Mn、Tc、Re和Pm的化合物。8族金属化合物包括Fe、Ru、Os和Sm的化合物。9族金属化合物包括Co、Rh、Ir和Eu的化合物。10族金属化合物包括Ni、Pd、Pt和Gd的化合物。11族金属化合物包括Cu、Ag、Au和Tb的化合物。12族金属化合物包括Zn、Cd、Hg和Dy的化合物。13族金属化合物包括Al、Ga、In、Tl和Ho的化合物。14族金属化合物包括Si、Ge、Sn、Pb和Er的化合物。15族金属化合物包括As、Sb、Bi和Tm的化合物。16族金属化合物包括Yb的化合物。17族金属化合物包括Lu的化合物。或者，金属化合物包括碱土金属化合物，贫金属化合物，过渡金属化合物，镧系金属化合物，锕系金属化合物，和其混合物或其组合。金属化合物可以是卤化物、氧基卤化物、四卤代硼烷(例如BF4 ─)、碳酸盐、氧化物、硫酸盐、硫酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、六卤代磷酸盐、磷酸盐、磷酸氢盐、亚磷酸盐、亚磷酸氢盐、硝酸盐、亚硝酸盐、羧酸盐(例如甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、柠檬酸盐、氧基化物或高级羧酸盐)、氢氧化物、任何其它抗衡离子的形式，和其混合物或其组合。
交联剂
合适的有机交联剂包括但不限于：多缩水甘油醚，例如二缩水甘油醚和三缩水甘油醚或其它高级多缩水甘油醚；烃基二卤化物；双酚A；多异氰酸酯，例如二异氰酸酯和三异氰酸酯或其它高级多异氰酸酯；二酰基叠氮化物；氰脲酰氯；二酸；多元酸；亚氨基化的二羧酸和多羧酸；酸酐；碳酸酯；多环氧化物，例如二环氧化物或其它高级多环氧化物；多醛,例如二醛或其它高级多醛；多异硫氰酸酯，例如二异硫氰酸酯或其它高级多异硫氰酸酯；多乙烯基砜，例如二乙烯基砜或其它高级多乙烯基砜；硅烷；和其它相似的有机交联剂，或其混合物或其组合。
合适的硅烷交联化合物、特别是烷氧基硅烷化合物可以用于交联含羟基的化合物，特别是从胺与胺反应性化合物、例如有机酸、酸酐、磷酸酯或亚甲基膦酸的反应产物得到的羟基，产生硅烷醇基团，其能与在固体材料上的硅烷醇基团反应。因此，这些硅烷化合物不仅能交联本发明的聚集组合物，而且也可以帮助将本发明的聚集组合物固定到固体材料。硅烷交联化合物的实例包括但不限于三乙酰氧基乙基硅烷，1,2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷，3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷，3-异氰酸基丙基三甲氧基硅烷，环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷(由Wacker Chemie AG inMunchen,German制备)；对-苯乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，二(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物KBE-9007,KBM-9659和X-12-967C(由Shin-Etsu in Tokyo,Japan制备)，其它硅烷，或其混合物及其组合。交联剂可以用于提高组合物的附聚强度，或实现压缩强度的固定/发展。
树脂
本发明的组合物也可以包含树脂。适用于本发明组合物和方法中的树脂可以包括本领域公知的能形成硬化、固化的物质的树脂。许多合适的树脂常用于地下固定操作，一些合适的树脂包括双组分环氧基树脂，酚醛清漆树脂，聚环氧化物树脂，酚醛树脂，脲醛树脂，聚氨酯树脂，酚树脂，呋喃树脂，呋喃/糠醇树脂，酚/乳胶树脂，苯酚甲醛树脂，聚酯树脂以及其混杂物和其共聚物，氰酸酯，聚氨酯树脂以及其混杂物和其共聚物，丙烯酸酯树脂，和其混合物。
一些合适的树脂，例如环氧树脂，可以用内部催化剂或活化剂固化，从而当在井下泵送时，它们可以仅仅在时间和温度下固化。其它合适的树脂、例如呋喃树脂通常需要时间延迟型催化剂或外部催化剂，从而若固化温度低(即，低于250°F)时帮助活化树脂的聚合反应,但是若岩层温度高于约250°F、优选高于约300°F，则将在时间和温度的作用下固化。当本发明方法用于具有约65°F至约350°F温度的岩层时，则可以优选使用环氧树脂；当本发明方法用于具有高于约300°F温度的岩层时，则可以优选使用呋喃树脂。
本领域技术人员能够在此公开内容的基础上选择合适的用于本发明组合物和方法的实施方案中的树脂，并且确定是否需要引发固化的催化剂。与交联剂相同，树脂和树脂/催化剂共混物可以用于提高组合物的附聚强度，或实现压缩强度的固定/发展。
疏水剂
疏水剂可以与胺或聚胺反应以在固体材料上形成可形变涂层。合适的疏水剂是有机卤化物，例如1-溴十六烷，1-氯十六烷，1-溴十四烷，1-溴十二烷，1-溴辛烷等等。
增粘化合物
合适的增粘化合物和方法可以参见US 5,853,048；7,258,170 B2和US 2005/0277554 A1。增粘组合物或粘合剂包括聚丙烯酸酯聚合物，聚酰胺，酚化合物和环氧基化合物。增粘化合物可以通过多元酸与多价离子反应得到，例如钙、铝、铁等。相似地，各种多有机磷酸盐、多膦酸盐、多硫酸盐、多羧酸盐或多硅酸盐可以与多价离子反应得到增粘化合物。在某些实施方案中，增粘剂是多酸与多胺之间的缩合反应。多酸的例子是C36二酸，三聚酸，从脂肪酸、马来酸酐和丙烯酸合成的酸。多胺可以包括乙二胺，二亚乙基三胺，三亚乙基四胺，四亚乙基五胺，N-(2-氨基乙基)哌嗪等等。
甘醇二甲醚
合适的甘醇二甲醚包括但不限于：二甘醇二甲基醚，乙二醇-丙二醇二甲基醚，双丙甘醇二甲基醚，二甘醇二乙基醚，乙二醇-丙二醇二乙基醚，双丙甘醇二乙基醚，二醇醚EB(2-丁氧基乙醇)，双丙甘醇甲基醚，或其混合物或其组合。在某些实施方案中，甘醇二甲醚是双丙甘醇二甲基醚，作为Proglyme由Novolyte Technologies of Independence,OH销售。双丙甘醇甲基醚是作为Dowanol DPM由Dow Chemical Company销售。
酯
合适的酯包括但不限于：式RdCOORe的单羧酸酯，式ReOOC–Rff–COORe的二羧酸酯，式Rgg–(COORe)n的多羧酸酯，和其混合物或其组合。在这些分子式中，Rd和Re独立地是具有1-20个碳原子的烃基(直链、支化、饱和、不饱和的，芳基，烷芳基，芳基烷基，或其混合物和其组合)，其中一个或多个碳原子可以被氧原子代替；并且Rff独立地是含有两个或更多个连接键并具有3-20个碳原子的连接烃基，其中一个或多个碳原子可以被氧原子代替；Rgg是具有n个附接点的基团，其中n是约3-1000之间的整数。酯的实例包括二甲基R-2-甲基戊二酸酯，其可从Rhodia作为Rhodiasolv Iris得到。
烷基吡啶
合适的烷基吡啶包括但不限于：2-单烃基吡啶，3-单烃基吡啶，4-单烃基吡啶，2,3-二烃基吡啶，2,4-二烃基吡啶，2,5-二烃基吡啶，2,6-二烃基吡啶，3,4-二烃基吡啶，3,5-二烃基吡啶，三烃基吡啶，四烃基吡啶，五烃基吡啶，和其混合物或其组合，其中烃基可以是直链、支化、饱和、不饱和的，芳基、烷芳基、芳基烷基或混合物和其组合，并且具有1-20个碳原子，其中一个或多个碳原子可以被氧原子代替。烷基吡啶是用于聚乙烯基吡啶的合适溶剂。烷基吡啶的实例包括PAP-220，可从Vertellus Specialties Inc获得。
载体
适用于本发明的载体包括但不限于：具有1-5个碳原子的低分子量醇，其中一个或多个碳原子可以被氧原子代替，或其混合物或其组合。实例包含甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇、新戊醇，或其混合物或其组合。
乙氧基化醇
合适的乙氧基化醇包括但不限于具有HLB值为约6-10的任何乙氧基化醇，或其混合物或其组合。在其它实施方案中，乙氧基化醇具有约7-9的HLB值，或其混合物或其组合。在其它实施方案中，乙氧基化醇具有约7.5-8.5的HLB值，或其混合物或其组合。在其它实施方案中，乙氧基化醇具有约8的HLB值，或其混合物或其组合。乙氧基化醇的例子包括但不限于：C6-C18醇，其是直链或支化的，并具有2-6的乙氧基化度(2-6个环氧乙烷单元)/醇分子，或其混合物或其组合。在某些实施方案中，乙氧基化醇包括C6-C14醇,其是直链或支化的，并具有2-5的乙氧基化度(2-5个环氧乙烷单元)/醇分子，或其混合物或其组合。在某些实施方案中，乙氧基化醇包括C6醇,其是直链或支化的，并具有2-5的乙氧基化度(2-5个环氧乙烷单元)/醇分子，或其混合物或其组合。在某些实施方案中，乙氧基化醇包括C12醇，其是直链或支化的，并具有2-5的乙氧基化度(2-5个环氧乙烷单元)/醇分子，或其混合物或其组合。在某些实施方案中，乙氧基化醇包括C13醇，其是直链或支化的，并具有2-5的乙氧基化度(2-5个环氧乙烷单元)/醇分子。在某些实施方案中，乙氧基化醇包括C14醇，其是直链或支化的，并具有2-5的乙氧基化度(2-5个环氧乙烷单元)/醇分子，或其混合物或其组合。在某些实施方案中，乙氧基化醇是乙氧基化己基醇，例如Novel 6-3Ethoxylate。Novel 6-3Ethoxylate可以从SASOL North Americas,Inc获得。在其它实施方案中，乙氧基化醇是乙氧基化异十三烷基醇，例如TDA-3，其可从Sasol North Americas,Inc获得。
固体材料
适用于被本发明组合物涂布的固体材料包括但不限于：金属氧化物和/或陶瓷，天然或合成的金属、塑料和/或其它聚合物固体，从植物衍生的固体材料，或可用于井下应用的任何其它固体材料，或其混合物或其组合。金属氧化物包括元素周期表的金属元素的任何固体氧化物。金属氧化物和陶瓷的实例包括氧化锕，氧化铝，氧化锑，氧化硼，氧化钡，氧化铋，氧化钙，氧化铈，氧化钴，氧化铬，氧化铯，氧化铜，氧化镝，氧化铒，氧化铕，氧化镓，氧化锗，氧化铱，氧化铁，氧化镧，氧化锂，氧化镁，氧化锰，氧化钼，氧化铌，氧化钕，氧化镍，氧化锇，氧化钯，氧化钾，氧化钷，氧化镨，氧化铂，氧化铷，氧化铼，氧化铑，氧化钌，氧化钪，氧化硒，氧化硅，氧化钐，氧化银，氧化钠，氧化锶，氧化钽，氧化铽，氧化碲，氧化钍，氧化锡，氧化钛，氧化铊，氧化铥，氧化钒，氧化钨，氧化钇，氧化镱，氧化锌，氧化锆，从一种或多种这些氧化物制备的陶瓷结构，以及包含两种或更多种上述金属氧化物的混合金属氧化物。植物材料的实例包括但不限于带种子的植物的外壳，例如核桃壳、胡桃壳、花生壳，用于其它硬壳植物种子的外壳，研磨的木材或其它纤维状纤维材料，或其混合物或其组合。
组成的范围和性能
本发明实施方案的聚集组合物包含：约5-95重量％的本发明的低聚胺和/或聚胺。
在本发明的特定实施方案中，本发明的聚集组合物包含：约10-90重量％的本发明的低聚胺和/或聚胺。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物包含：约20-80重量％的本发明的低聚胺和/或聚胺。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物包含：约30-70重量％的本发明的低聚胺和/或聚胺。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物包含：约40-60重量％的本发明的低聚胺和/或聚胺。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物还包含：约5-50重量％的载体，其中重量％可以加到大于100重量％。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物还包含：约10-40重量％的载体，其中重量％可以加到大于100重量％。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物还包含：约10-30重量％的载体，其中重量％可以加到大于100重量％。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物还包含：约10-25重量％的载体，其中重量％可以加到大于100重量％。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物还包含：约1-30重量％的甘醇二甲醚，其中重量％可以加到大于100重量％。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物还包含：约1-25重量％的甘醇二甲醚，其中重量％可以加到大于100重量％。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物还包含：约1-20重量％的甘醇二甲醚，其中重量％可以加到大于100重量％。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物还包含：约1-20重量％的具有约6-10的HLB值的乙氧基化醇，其中重量％可以加到大于100重量％。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物还包含：约1-10重量％的具有约6-10的HLB值的乙氧基化醇，其中重量％可以加到大于100重量％。
在其它实施方案中，本发明的聚集组合物还包含：约1-8重量％的具有约6-10的HLB值的乙氧基化醇，其中重量％可以加到大于100重量％。
本发明实施方案的聚集组合物也可以设计为对颗粒材料具有特定的附聚作用。这种设计可以通过改变在低聚物和/或聚合物中包含胺基团的重复单元的数目、不含胺的重复单元的数目、包含铵基团的重复单元的数目、和/或包含氧化胺基团的重复单元的数目来完成。对于待处理的相对疏水性的材料，处理组合物应当包含低聚物和/或聚合物，所述低聚物和/或聚合物包含含胺的重复单元、含非胺基团的单元、或其混合物及其组合。对于待处理的相对亲水性的材料，处理组合物应当包含低聚物和/或聚合物，所述低聚物和/或聚合物包含含铵的重复单元、含氧化胺的重复单元，或其混合物及其组合。通过改变含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元的相对百分比，可以根据岩层或区域的实际需要设计组合物。在某些实施方案中，确定岩层、区域和/或粒子的性质，然后设计组合物，从而使得处理组合物将在粒子和/上或在岩层、区域和/或结构的表面上形成充足的部分和/或完全的涂层。
本发明的实验
包含N-氧化物基团和季铵基团的聚合物和低聚物
以下实施例说明聚集组合物，其包含(a)具有N-氧化物单体单元的聚合物，(b)具有N-氧化物单体单元和路易斯酸反应产物的聚合物，(c)具有N-氧化物单体单元的交联聚合物，和(d)它们的混合物或其组合。
实施例1–P1(195-2)
将92.03g的15％部分氧化的聚4-乙烯基吡啶的25重量％溶液、46.11g的二醇醚EB(Glycol Ether EB)和46.19g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。15％部分氧化的聚4-乙烯基吡啶的氧化度是通过NMR检测的。15％部分氧化的聚4-乙烯基吡啶的浓度是通过热重分析(TGA)检测的。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将18.65g的从Manufacturing Chemicals LLC得到的Phosphated DA-6称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色透明液体，表示为P1。
将200.00g的100筛目砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将18.71g的P1称量加入塑料注射器，然后逐渐增加地加入砂子在2重量％KCl溶液中的混合旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。随着将P1加入在KCl溶液中的砂子，漩涡消失。然后将混合物再搅拌60秒，并从砂子滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被P1附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。当将瓶子反转时，被P1附聚的砂子作为一块缓慢地下降。被P1附聚的砂子是浅灰色的和蓬松的。被P1聚集的砂子形成可形成的或可重新形成的附聚物，其容易地在混合速度或施加于被P1附聚的砂子上的力矩作用下改变形状。
实施例2–P2(198-1)
将165.61g的15％部分氧化的聚4-乙烯基吡啶的25重量％溶液、9.28g的二醇醚EB和9.26g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将16.00g的从Weatherford得到的Alpha 2240称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是深琥珀色透明液体。此共混物表示为P2。
将200.01g的100筛目砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.41g的P2称量加入塑料注射器，然后P2逐渐增加地加入砂子在2重量％KCl溶液中的混合旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。随着将P2加入在KCl水溶液中的砂子，漩涡消失。然后将混合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被P2附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。当将瓶子反转时，被P2附聚的砂子作为一块缓慢地下降。被P2附聚的砂子是浅灰色的和蓬松的，并且形成可形成的或可形变的附聚物，其容易地在混合速度或施加于被P2附聚的砂子上的力矩作用下改变形状。
实施例3–P2(199-1)
将200.02g的20/40砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.44g的P2称量加入塑料注射器，然后逐渐增加地加入砂子在2重量％KCl溶液中的混合旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。随着将P2加入在KCl水溶液中的砂子，漩涡消失。然后将混合物再搅拌60秒，并滗析液体。
将200mL的2重量％KCl溶液加入被P2附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。当将瓶子反转时，被P2附聚的砂子作为一块缓慢地下降。被P2附聚的砂子是浅灰色的和蓬松的，并且形成可形成的或可形变的附聚物，其容易地在混合速度或施加于被P2附聚的砂子上的力矩作用下改变形状。
实施例4–P3(198-3)
将165.64g的29％部分氧化的聚4-乙烯基吡啶的25重量％溶液、9.37g的二醇醚EB和10.11g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。29％部分氧化的聚4-乙烯基吡啶的氧化度是通过NMR检测的。29％部分氧化的聚4-乙烯基吡啶的浓度是通过热重分析(TGA)检测的。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将16.03g的从Weatherford得到的Alpha 2240称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是深琥珀色的透明液体，表示为P3。
实施例5–P4
将200g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中，同时，将14mL的15％部分氧化的聚4-乙烯基吡啶的25重量％溶液(P4)逐渐增加地加入砂子在2重量％KCl溶液中的混合旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。随着将此溶液加入在KCl水溶液中的砂子中，漩涡消失。然后将混合物再搅拌60秒，并从砂子滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被P4附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。当将瓶子反转时，被P4附聚的砂子作为一块缓慢地下降，而与之相比，未处理的砂子作为单独的砂粒降落。
实施例6–P5
将200g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中，同时，将14mL的29％部分氧化的聚4-乙烯基吡啶的25重量％溶液(P5)逐渐增加地加入砂子在2重量％KCl溶液中的混合旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。随着将P5加入在KCl水溶液中的砂子中，漩涡消失。然后将混合物再搅拌60秒，并从砂子滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被P5附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。当将瓶子反转时，被P5附聚的砂子作为一块缓慢地下降，而与之相比，未处理的砂子作为单独的砂粒降落。
环氧基改性的的胺
实施例7–AE1
在瓶子中，将33g的氨基乙基哌嗪、50g双酚A二缩水甘油醚和150g甲醇在烧杯中混合，并用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌过夜，环氧基改性的胺反应产物表示为AE1。
将200g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中，同时，将14mL的AE1逐渐增加地加入砂子在2重量％KCl溶液中的混合旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。随着将AE1加入在KCl水溶液中的砂子中，漩涡消失。然后将混合物再搅拌60秒，并从砂子滗析液体。
将200mL的2重量％KCl溶液加入被AE1附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。当将瓶子反转时，被AE1附聚的砂子作为一块或两块缓慢地下降，而与之相比，未处理的砂子作为单独的砂粒降落。
实施例8–AE2
在瓶子中，将50g的PAP 220、30g的双酚A二缩水甘油醚和25g的RhodiaSolv IRIS密封在瓶子中，并在180°F水浴中放置过夜。然后，将反应混合物转移到装有80g甲醇和80g乙二醇的烧杯中，并将混合物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌。向其中缓慢加入4g的磷酸酯，并继续混合1小时，反应产物表示为AE2。
将200g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中，同时，将14mL的AE2逐渐增加地加入砂子在2重量％KCl溶液中的混合旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。随着将AE2加入在KCl水溶液中的砂子中，漩涡消失。然后将混合物再搅拌60秒，并从砂子滗析液体。
将200mL的2重量％KCl溶液加入被AE2附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。当将瓶子反转时，被AE2附聚的砂子作为一块缓慢地下降，而与之相比，未处理的砂子作为单独的砂粒降落。
实施例9–AE3
向烧杯加入25g的AE1和25g的乙二醇，并将混合物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌。然后，缓慢加入4g的磷酸酯，并继续搅拌1小时，表示为AE3。
将50g的20/40筛目的砂子称量加入250mL烧杯中。将50mL的2重量％KCl溶液加入砂子中，同时，将3.5mL的AE3逐渐增加地加入砂子在2重量％KCl溶液中的混合旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。随着将AE3加入在KCl水溶液中的砂子中，漩涡消失。然后将混合物再搅拌60秒，并从砂子滗析液体。
将50mL的2重量％KCl溶液加入被AE3附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。当将瓶子反转时，被AE3附聚的砂子作为一块缓慢地下降，而与之相比，未处理的砂子作为单独的砂粒降落。
含羟基的酸性化合物和/或路易斯酸反应
以下实施例说明聚集组合物，其包含胺与含羟基的酸性化合物和/或路易斯酸或其混合物及其组合之间的反应产物，(b)多胺与含羟基的酸性化合物和/或路易斯酸或其混合物及其组合之间的反应产物，(c)聚胺与含羟基的酸性化合物和/或路易斯酸或其混合物及其组合之间的反应产物，(d)交联的反应产物，(e)胺与含环氧基的化合物的反应产物，(f)胺-环氧基反应产物与含羟基的酸性化合物和/或路易斯酸或其混合物及其组合之间的反应产物，(e)它们的混合物或其组合。
实施例10–AC1(166-3)
将92.00g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、46.00g的二醇醚EB和46.00g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将16.22g的50重量％柠檬酸水溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色透明液体，并表示为AC1。
将200.02g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.43g的AC1称量加入塑料注射器。将AC1逐渐增加地加入砂子在2重量％KCl溶液中的混合旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。然后将经处理的砂子混合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC1附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC1附聚的砂子是浅灰色的，并当瓶子反转时，被AC1附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例11–AC2(176-1)
将92.12g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、22.77g的甲醇和46.00g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。同时，将10g的硼酸溶解在101.7g的甲醇中，得到硼酸在甲醇中的9.0重量％溶液。将25.89g的9.0重量％硼酸溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色透明液体，并表示为AC2。
将200.04g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.45g的AC2称量加入塑料注射器。将AC2逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。
最后，漩涡关闭，砂子变粘稠，砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此混合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC2附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC2附聚的砂子是浅灰色的，并当瓶子反转时，被AC2附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例12–AC3(177-1)
将92.03g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、58.03g的甲醇和34.02g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将18.87g的40重量％氨基乙基乙醇胺三(亚甲基膦酸)水溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色透明液体，并表示为AC3。
将200.04g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.56g的AC3称量加入塑料注射器。将AC3逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。
最后，漩涡关闭，砂子变粘稠，砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此混合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC3附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC3附聚的砂子是浅灰色的。当瓶子反转时，被AC3附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例13–AC4(180-1)
将92.05g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、46.32g的甲醇和46.32g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将23.59g的48％二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)水溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色透明液体，并表示为AC4。
将200.03g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.47g的AC4称量加入塑料注射器。将AC4逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。
最后，漩涡关闭，砂子变粘稠，砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此混合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC4附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC4附聚的砂子是浅灰色的。当瓶子反转时，被AC4附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例14–AC5(183-1)
将40.04g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、70.11g的PAP-220、40.94g的甲醇和40.19g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将23.50g的5MZnCl2水溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物表示为AC5。
将200.00g的20/40砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.4g的AC5称量加入塑料注射器。将此共混物逐渐增加地加入砂子和2重量％ZnCl2溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。然后将此混合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％ZnCl2溶液加入被AC5附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。
对比例1–CE1(51-1)
将40.02g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、70.08g的PAP-220、42.84g的甲醇和40.44g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将16.04g的Alpha 2240称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物表示为CE1。
将200.0g的20/40砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.4g的CE1称量加入塑料注射器。将此共混物逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。然后将此组合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被CE1附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。
实施例15–压痕力检测
洗涤后的经附聚的20/40砂子的压痕力，单位为牛顿，是用Shimpo Model FGS-100H Manual Hand Wheel Test Stand检测的，其配备Toriemon USB Add-in软件用于Excel。取样速率是10次/秒。初始力是0.25牛顿。TempoPerfect Metroneme Software用于控制转轮旋转速率为60bpm。检测数据列在表1中。
表1
压痕力数据
实施例 力，牛顿
CE1 4.97
AC5(183-1) 12.42
实施例15的压痕力超过对比例压痕力的两倍。
实施例16–AC6(182-1)
将92.03g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、46.03g的甲醇和46.03g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将14.76g的Westvaco Diacid1550称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为AC6。
将200.06g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.44g的AC6称量加入塑料注射器。将AC6逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。最后，漩涡关闭，砂子变粘稠，砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此混合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC6附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC6附聚的砂子是浅灰色的。当瓶子反转时，被AC6附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例17–AC7(186-1)
将92.03g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、7.62g的Dowanol EB和46.17g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。同时，将29.17g的Tenax 201溶解在二醇醚EB中，得到28.28重量％的Tenax 2010在Dowanol EB中的溶液。然后，将53.75g的28.28重量％的Tena 2010在Dowanol EB中的溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为AC7。
将200.03g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.45g的AC7称量加入塑料注射器。将AC7逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。最后，漩涡关闭，砂子变粘稠，砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此混合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC7附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC7附聚的砂子是浅灰色的。当瓶子反转时，被AC7附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例18–AC8(182-3)
将92.02g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、37.81g的甲醇和46.01g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。同时，将30.00g的马来酸溶解在50.09g的甲醇，得到37.46重量％的马来酸在甲醇中的溶液。然后，将13.12g的37.46重量％的马来酸在甲醇中的溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为AC8。
将200.09g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.46g的AC8称量加入塑料注射器。将AC8逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。最后，漩涡关闭，砂子变粘稠，砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此混合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC8附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC8附聚的砂子是浅灰色的。当瓶子反转时，被AC8附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例19–AC9(184-2)
将92.05g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)和46.40g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。同时，将13.03g的琥珀酸溶解在139.25g的甲醇中，得到8.56重量％的琥珀酸在甲醇中的溶液。然后，将53.18g的8.56重量％的琥珀酸在甲醇中的溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为AC9。
将200.09g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.46g的AC9称量加入塑料注射器。将此共混物逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。最后，漩涡关闭，砂子变粘稠，砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此混合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC9附聚的砂子是浅灰色的。当瓶子反转时，被AC9附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例20–AC10(185-1)
将92.04g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)和46.40g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。同时，将13.08g的己二酸溶解在140.11g的甲醇中，得到8.53重量％的己二酸在甲醇中的溶液。然后，将72.28g的8.53重量％的己二酸在甲醇中的溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为AC10。
将200.01g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.42g的AC10称量加入塑料注射器。将此共混物逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。在加入7mL的Reilline 400和己二酸共混物之后，旋涡消失，并且砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此组合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC10附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC10附聚的砂子是浅灰色的。当瓶子反转时，被AC10附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例21–AC11(187-3)
将92.01g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、25.58g的甲醇和46.02g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。同时，将25.60g的丙三酸溶解在70.44g的甲醇中，得到26.65重量％的丙三酸在甲醇中的溶液。然后，将27.91g的26.65重量％的丙三酸在甲醇中的溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为AC11。
将200.05g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.43g的AC11称量加入塑料注射器。将此共混物逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。在加入Reilline400和丙三酸在甲醇和乙二醇中的5mL反应产物之后，旋涡消失，并且砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此组合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC11附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC11附聚的砂子是浅灰色的。当瓶子反转时，被AC11附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例22–AC12(187-1)
将92.05g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、35.89g的甲醇和46.00g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。同时，将14.19g的对甲苯磺酸一水合物溶解在18.04g的甲醇中，得到44.03重量％的对甲苯磺酸一水合物在甲醇中的溶液。然后，将18.28g的44.03重量％的对甲苯磺酸一水合物在甲醇中的溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为AC12。
将200.04g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.43g的AC12称量加入塑料注射器。将此共混物逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。旋涡很早消失，并且砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此组合物再搅拌60秒，并滗析液体。将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC12附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC12附聚的砂子是浅灰色的。当瓶子反转时，被AC12附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例23–AC13(188-1)
将92.05g的Reilline 400(4-乙烯基吡啶均聚物，从Vertellus SpecialtiesInc.和其它供应者得到)、43.36g的甲醇和46.03g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。同时，将21.72g的冰醋酸溶解在21.74g的甲醇中，得到49.98重量％的冰醋酸在甲醇中的溶液。然后，将5.08g的49.98重量％的冰醋酸在甲醇中的溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为AC13。
将200.03g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.41g的AC13称量加入塑料注射器。将AC13逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。旋涡很早消失，并且砂子在搅拌过程中沉降到烧杯底部。然后将此混合物再搅拌60秒，并滗析液体。
将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC13附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC13附聚的砂子是浅灰色的。当瓶子反转时，被AC13附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例24–AC14(209-3)
将92.03g的来自Vertellus Specialties Inc.的HAP-310、46.21g的Dowanol DPM二醇醚和46.05g乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将16.24g的50.0重量％柠檬酸水溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是黑色的不透明液体，并表示为AC14。
将200.08g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.45g的AC14称量加入塑料注射器。将AC14逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。在加入5.45g的AC14之后，旋涡消失，并且砂子在搅拌过程中沉降。在搅拌过程中加入其余的10g的AC14。然后将组合物再搅拌60秒，并滗析液体。
将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC14附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC14附聚的砂子是黑色的。当瓶子反转时，被AC14附聚的砂子作为一块缓慢地下降。
实施例25–AC15(212-3)
将92.06g的来自Vertellus Specialties Inc.的HAP-310、37.85g的甲醇和46.00g乙二醇称量加入400mL烧杯中。用配备小样品适配器、循环浴和锭子S-34的Brookfield DV-II Pro viscometer测得HAP-310在25℃下的粘度是6899cps。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。同时，将30.06g马来酸溶解在50.05g甲醇中，得到37.52重量％的马来酸在甲醇中的溶液。然后，将13.09g的50.0重量％的柠檬酸在甲醇中的溶液称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是黑色的不透明液体，并表示为AC15。
将200.00g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.48g的AC15称量加入塑料注射器。将AC15逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。在搅拌过程中加入4.26g的AC15之后，旋涡消失。在搅拌过程中加入其余的11.22g的AC15。然后将组合物再搅拌60秒，并滗析液体。
将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC15附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC15附聚的砂子是黑色的。当第二天将瓶子反转时，被AC15附聚的砂子作为一块缓慢地下降，然后断裂成两块。
实施例26–AC16(213-2)
将92.06g的来自Vertellus Specialties Inc.的HAP-310、46.75gDowanol DPM二醇醚和46.00g乙二醇称量加入400mL烧杯中。用配备小样品适配器、循环浴和锭子S-34的Brookfield DV-II Pro viscometer测得HAP-310在25℃下的粘度是6899cps。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将14.84g的Westvaco Diacid1550称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是黑色的不透明液体，并表示为AC16。
将200.00g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.48g的AC16称量加入塑料注射器。将AC26逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。在搅拌过程中加入5.02g的AC16之后，旋涡消失。在搅拌过程中加入其余的10.46g的AC16。然后将混合物再搅拌60秒，并滗析液体。
将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC16附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC16附聚的砂子是黑色的。当在一天后将瓶子反转时，被AC16附聚的砂子作为一块缓慢地下降，然后断裂成两块，并且每块粉碎。
实施例27–AC17(210-1)
将来自Vertellus Specialties Inc.的46.02g的HAP-310和46.03g的PAP-220、46.38g甲醇和46.22g乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将14.80g的Westvaco Diacid 1550称量加入塑料注射器，并在烧杯壁上缓慢注射。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是黑色的不透明液体，并表示为AC17。
将200.06g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.48g的AC17称量加入塑料注射器。将AC27逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。在搅拌过程中加入2.54g的AC17之后，旋涡消失。在搅拌过程中加入其余的12.94g的AC17。然后将混合物再搅拌60秒，并滗析液体。
将200mL的2重量％KCl溶液加入被AC17附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被AC17附聚的砂子是黑色的。当在一天后将瓶子反转时，被AC17附聚的砂子作为一块缓慢地下降，然后粉碎。
对比例2–CE2(213-1)
将92.05g的来自Vertellus Specialties Inc.的HAP-310、46.03g的甲醇和46.07g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。用配备小样品适配器、循环浴和锭子S-34的Brookfield DV-II Pro viscometer测得HAP-310在25℃下的粘度是6899cps。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。没有加入有机酸。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是黑色的不透明液体，并表示为CE2。
将200.04g的100筛目的砂子称量加入400mL烧杯中。将200mL的2重量％KCl溶液加入砂子中。同时，将15.43g的CE2称量加入塑料注射器。将CE2逐渐增加地加入砂子和2重量％KCl溶液的旋涡中，同时用Calframo顶部搅拌器在450rpm下搅拌。在加入6.4g的CE2之后，旋涡消失，并且砂子在搅拌过程中下降1/4英寸。在搅拌过程中加入其余的9.03g的CE2。然后将此组合物再搅拌60秒，并滗析液体。
将200mL的2重量％KCl溶液加入被附聚的砂子中，搅拌60秒并滗析液体。此洗涤步骤再重复进行两次。在最后一个洗涤步骤时，将内容物倒入16盎司的瓶子中，装入另外2重量％的KCl溶液并盖上盖子。被CE2附聚的砂子是黑色的。当在一天后将瓶子反转时，被CE2附聚的砂子作为一块缓慢地下降，然后断裂成两块，然后每块粉碎。
实施例28–对比压痕实验
压痕力(g)是用来自Texture Technologies Corp.的TA HD PlusTextureAnalyser在25℃下检测的。实验模式是压缩，预实验速度是3.0mm/s，实验速度是2.0mm/s，实验后速度是10mm/s，目标是距离，距离是10.0mm，并且触发力是5.0g。滗析2重量％的KCl溶液，并将每种经附聚的100筛目砂子转移到模具或容器中，在这里用Carver压机在500英尺磅下压缩。对于每个样品进行四次压痕检测，然后得到平均值。实验数据列在表2中。
表2
压痕力检测
样品 平均力(g)
CE2(213-1) 229
AC15(209-3) 373
AC16(212-3) 282
CE2(213-1)是在不使用有机酸或磷酸酯的情况下附聚的。在CE2(213-1)中，烷基吡啶在使用2重量％KCl溶液的洗涤和滗析步骤中用水质子化。AC15(209-3)和AC16(212-3)是用有机酸质子化的。当用有机酸质子化时，观察到更大的压痕力。
树脂和交联剂
实施例29–R1
将120g的4-乙烯基吡啶均聚物、33g的二甲基2-甲基戊二酸酯和33g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将6.5g的乙酸称量加入塑料注射器并缓慢注入烧杯中。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为1R。
实施例30–R2
向9.5g的R1加入0.5g的酚醛树脂，并在瓶子中混合直到形成均匀溶液。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为R2。
实施例31–检测压缩强度
在50mL 2％KCl溶液中使用5mL的R2附聚25g的100筛目砂子，然后用50mL 2％KCl洗涤一次。然后，将20g的此样品放入1”水泥模具中，并压到500psi以得到均匀的样品。将此样品在置于水浴中的2％KCl溶液中在180°F下浸入3天。然后，将样品冷却到室温，从模具取出，并使用Texture Technologies TA-HDPlus仪器检测压缩强度。测定压缩强度是1100psi。
实施例32–R3
向8.5g的具有与AC16相似组成的溶液加入1.5g的双酚A二缩水甘油醚，并振动混合直到形成均匀溶液。最终产物是深黑色的均匀溶液，并表示为R3。
实施例33–检测压缩强度
接着，在40mL 2％KCl中用2.8mL的R3附聚40g的100筛目砂子，然后用40mL 2％KCl进行三次后冲洗。然后，将20g的此样品放入1”水泥模具中，并压到500psi以得到均匀的样品。将此样品在置于水浴中的2％KCl溶液中在180°F下浸入1天。然后，将样品从模具取出，并立即检测压缩强度。测定压缩强度是546psi。
实施例34–R4
将92g的4-乙烯基吡啶均聚物、46g的二醇醚和46g的乙二醇称量加入400mL烧杯中。将这些内容物用Calframo顶部搅拌器在300rpm下搅拌10分钟。然后，将2.2g的乙酸称量加入塑料注射器并缓慢注入烧杯中。将混合物再搅拌90分钟。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为R4。
实施例35–R5
向9.75g的R4加入0.25g的1,6-二溴己烷，并振动混合直到形成均匀溶液。最终产物是琥珀色的透明液体，并表示为R5。
实施例36–
在50mL 2％KCl溶液中使用5mL的R2附聚25g的100筛目砂子，然后用50mL 2％KCl洗涤一次。然后，将20g的此样品放入1”水泥模具中，并压到500psi以得到均匀的样品。将此样品在置于水浴中的2％KCl溶液中在180°F下浸入1天。然后，将样品从模具取出，并立即检测压缩强度。测定压缩强度是113psi。
将本文中引用的所有文献引入以供参考。虽然已经通过优选实施方案描述了本发明，但是在本发明说明书的基础上，本领域技术人员能够理解可以在不偏离上述和所附权利要求描述的本发明范围和主旨的情况下进行改变和改进。

Claims (26)

1.一种方法，包括以下步骤：
使粒子、表面和/或材料与聚集组合物接触，此聚集组合物包含含有氨基、非胺基团、铵或季化胺基、氧化胺基团或其混合物及其组合的低聚物和/或聚合物，其中这些基团的相对量可以在0-100％的范围内，并且其中组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变它们的自聚集性能和/或聚集倾向。
2.权利要求1的方法，其中相对量是根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要调节的。
3.权利要求1的方法，其中季胺基团和/或氧化胺可以聚合到低聚物和/或聚合物中，或在低聚物和/或聚合物之后通过低聚物和/或聚合物与季铵化剂和/或氧化剂反应形成。
4.权利要求1的方法，其中聚集组合物还包含载体。
5.权利要求1的方法，其中聚集组合物还包含乙氧基化醇、酯和/或甘醇二甲醚。
6.权利要求3的方法，其中含胺的重复单元、含非胺基团的单元、含铵的重复单元和含氧化胺的重复单元是衍生自具有下式的单体：
RaRbC＝CRc–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–Ar–NR1R2
RaRbC＝CRc–R–Ar–NR1R2
RaRbC＝CRc–Ar–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–R–Ar–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–R–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–Hcy–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–R–Hcy–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–NR1R2,
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–R--NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–Ar–NR1R2,
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–Ar–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–R--NR1R2
RaRbC＝CRc–O–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–Hcy–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–R–NR1R2
RaRbC＝CRc–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–R–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–Ar–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–R–Ar–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–R–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–Hcy–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–R–Hcy–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–R'–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–R'–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–Ar–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–R'–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–Hcy–R–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–R'–N+R1R2R0A-
RaRbC＝CRc–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–R–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–Ar–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–R–Ar–R'–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–R–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–Hcy–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–R–Hcy–R'–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Ar–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Ar–R'--N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–Hcy–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–C(O)O–R–Hcy–R'–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–Ar–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–R–Ar–R'--N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–Hcy–R–N+R1R2O-
RaRbC＝CRc–O–R–Hcy–R'–N+R1R2O-
其中：
R和R'独立地是含有1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的直链或支化烃基连接基团，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物及其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替，
Ra、Rb和Rc独立地是含有1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的直链或支化烃基，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物及其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替，
R1、R2和R3独立地是含有1-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的直链或支化的烃基，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物及其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替,
Ar是含有6-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子的芳基，其中一个或多个碳原子可以被一个或多个选自硼、氮、氧、磷、硫或其混合物及其组合的杂原子代替，和其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替，
Hcy是杂环基团，其含有4-40个碳原子和用于满足价键所需的氢原子和一个或多个选自氧原子、氮原子和硫原子的杂原子，其中一个或多个氢原子可以被一个或多个选自氟、氯、溴、碘或其混合物或其组合的单价原子代替，和
A和R0是衍生自通式R0A，其选自式RIRIISO4,RISO3H,RIRIIPO4,RIPO3H,RIIIX,ArCl,ArRIVX,RVO(RVIO)RVIX,XRVIO(RVIO)RVIX，或其混合物及其组合，其中RI、RII、RIII和RV是相同或不同的烃基，Ar是芳基，RIV和RVI是相同或不同的连接烃基，并且X是卤原子，其包括F、Cl、Br和I，其中R0是选自氢原子(H),RI或RII,RIII,Ar,ArRIV,RVO(RVIO)RVII,XRVIO(RVIO)RVI,RVIO(RVIO)RVI，和其混合物，并且A-是选自RISO4 -或RIISO4 -,RISO3 -,RIPO4 -或RIIPO4 -,RIPO3 -,X-,[RVIO(RVIO)RVIX]-,[RVIO(RVIO)RVI]2-，和其混合物。
7.权利要求6的方法，其中R和R'是聚氧亚甲基，聚氧亚乙基，聚氧亚丙基，或高级聚氧亚烷基。
8.一种控制砂子或细粒迁移的方法，包括以下步骤：
将流体在一定速率和压力下泵送入岩层，从而控制砂子和细粒的产生或迁移到生产流体中，其中流体包含聚集组合物，此聚集组合物包含含有氨基、非胺基团、铵或季化胺基、氧化胺基团或其混合物及其组合的低聚物和/或聚合物，其中这些基团的相对量可以在0-100％的范围内，并且其中组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变它们的自聚集性能和/或聚集倾向。
9.权利要求8的方法，其中相对量是根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要调节的。
10.权利要求8的方法，其中涂层组合物还包含载体。
11.权利要求8的方法，其中聚集组合物还包含乙氧基化醇、酯、烷基吡啶和/或甘醇二甲醚。
12.一种控制砂子或细粒迁移的方法，包括以下步骤：
将用处理组合物处理的涂布颗粒固体材料沉积到邻近的筛网型砂子和细粒控制设备上，其中此处理组合物包含含有氨基、非胺基团、铵或季化胺基、氧化胺基团或其混合物及其组合的低聚物和/或聚合物，其中这些基团的相对量可以在0-100％的范围内，并且其中组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变它们的自聚集性能和/或聚集倾向，从而砂子和/或细粒被吸引到经涂布的粒子上，并且不会遇到或堵塞筛网型设备的筛网。
13.权利要求12的方法，其中相对量是根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际要求调节的。
14.权利要求12的方法，其中季胺基团和/或氧化胺可以聚合到低聚物和/或聚合物中，或在低聚物和/或聚合物之后通过低聚物和/或聚合物与季铵化剂和/或氧化剂反应形成。
15.权利要求12的方法，其中涂层组合物还包含载体。
16.权利要求12的方法，其中聚集组合物还包含乙氧基化醇、酯、烷基吡啶和/或甘醇二甲醚。
17.一种组合物，其包含颗粒材料，颗粒材料包含在其上沉积部分或完全涂层的表面，其中涂层含有聚集组合物，聚集组合物包含含有氨基、非胺基团、铵或季化胺基、氧化胺基团或其混合物及其组合的低聚物和/或聚合物，其中这些基团的相对量可以在0-100％的范围内，并且其中组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变它们的自聚集性能和/或聚集倾向。
18.权利要求17的组合物，其中相对量是根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要调节的。
19.权利要求17的组合物，其中季胺基团和/或氧化胺可以聚合到低聚物和/或聚合物中，或在低聚物和/或聚合物之后通过低聚物和/或聚合物与季铵化剂和/或氧化剂反应形成。
20.权利要求17的组合物，其中涂层组合物还包含载体。
21.权利要求17的组合物，其中聚集组合物还包含乙氧基化醇、酯、烷基吡啶和/或甘醇二甲醚。
22.一种基材，其包含部分或完全地被涂料组合物涂布的表面，所述涂层组合物含有聚集组合物，聚集组合物包含含有氨基、非胺基团、铵或季化胺基、氧化胺基团或其混合物及其组合的低聚物和/或聚合物，其中这些基团的相对量可以在0-100％的范围内，并且其中组合物在粒子、表面和/或材料上形成部分、基本上完全和/或完全的涂层以改变它们的自聚集性能和/或聚集倾向，其中涂层是可形变的，并且其中基材理想地适用于从流体过滤细粒和/或其它颗粒材料，流体特别是用于油/气井钻孔、完井、生产、压裂、支撑、其它生产改进工艺或其它相关应用中的流体。
23.权利要求22的基材，其中相对量是根据待处理的岩层、区域、粒子和/或结构的实际需要调节的。
24.权利要求22的基材，其中季胺基团和/或氧化胺可以聚合到低聚物和/或聚合物中，或在低聚物和/或聚合物之后通过低聚物和/或聚合物与季铵化剂和/或氧化剂反应形成。
25.权利要求22的基材，其中涂层组合物还包含载体。
26.权利要求22的基材，其中聚集组合物还包含乙氧基化醇、酯、烷基吡啶和/或甘醇二甲醚。
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