DE3941337A1 - Organometallische verbindungen - Google Patents

Organometallische verbindungen

Info

Publication number
DE3941337A1
DE3941337A1 DE3941337A DE3941337A DE3941337A1 DE 3941337 A1 DE3941337 A1 DE 3941337A1 DE 3941337 A DE3941337 A DE 3941337A DE 3941337 A DE3941337 A DE 3941337A DE 3941337 A1 DE3941337 A1 DE 3941337A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
zirconium
acid
organo
polyol
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE3941337A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3941337C2 (de
Inventor
John Ridland
David Alexander Brown
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ACMA LIMITED, RUNCORN, CHESHIRE, GB
Original Assignee
Tioxide Group Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tioxide Group Ltd filed Critical Tioxide Group Ltd
Publication of DE3941337A1 publication Critical patent/DE3941337A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3941337C2 publication Critical patent/DE3941337C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/66Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/68Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/685Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds containing cross-linking agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/003Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table without C-Metal linkages
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S507/00Earth boring, well treating, and oil field chemistry
    • Y10S507/903Crosslinked resin or polymer
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S507/00Earth boring, well treating, and oil field chemistry
    • Y10S507/922Fracture fluid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft organometallische Verbindungen und besonders Organo-Zirkonium-Verbindungen.
Erfindungsgemäß umfaßt eine organometallische Verbindung ein Reaktionsprodukt eines Zirkoniumhalogenids oder -oxyhalogenids, eines Polyols und einer α-Hydroxycarbonsäure.
Erfindungsgemäß umfaßt auch ein Verfahren zur Herstel­ lung einer organometallischen Verbindung zur Reaktion bringen einer Mischung eines Polyols und einer α-Hydroxycarbonsäure mit einem Zirkoniumhalogenid oder -oxyhalogenid in Lösung und Neutralisieren jeglichen sauren Nebenprodukts, das während der Reaktion gebildet wird.
Es wurde festgestellt, daß erfindungsgemäße organome­ tallische Verbindungen geeignet sind als Querver­ netzungsmittel für sogenannte "Zerstückelungs"(Frak­ turierungs)-Flüssigkeiten, die beim hydraulischen Frak­ turierungsverfahren verwendet werden. In diesem Verfah­ ren wird ein quervernetztes Gel auf Basis von Verbindungen wie Guargummi und seinen Derivaten, ent­ haltend ein Versteifungsmittel wie Sand, in eine Erdöl­ bohrung unter hohem Druck hinuntergedrückt. Dies bewirkt, daß die dichten Kohlenwasserstoff-haltigen Gesteinsschichten brechen. Die viskose Flüssigkeit bricht dann zusammen und wird zurückgewonnen unter Zu­ rücklassung der Versteifungsmittel, um die Brüche offen zu halten, was einen erhöhten Fluß von Kohlenwasser­ stoffen zu dem Bohrloch erlaubt.
Bei hydraulischen Frakturierungsarbeitsweisen ist es oft wünschenswert und manchmal notwendig, daß die viskosen Behandlungsflüssigkeiten relativ niedrige Anfangsvisko­ sitäten aufweisen, aber daß ihre Viskositäten wachsen sollen, wenn sie in die subterranen Formationen, die zu behandeln sind, eingebracht werden.
Die Viskosität der Flüssigkeit muß niedrig genug sein, um sicherzugehen, daß übermäßige Reibungsverluste und hohe Bohrlochkopf-Pumpdrucke nicht auftreten, jedoch dann in der Formation hoch genug, um sowohl die Ver­ steifungsmittel-Partikel zu tragen als auch zufrieden­ stellende subterrane Brüche zu erzeugen.
Die erfindungsgemäßen organometallischen Verbindungen sind Verbindungen von Zirkonium und genauer Reaktions­ produkte eines Zirkoniumhalogenids oder -oxyhalogenids, eines Polyols und einer a-Hydroxycarbonsäure.
Obwohl jedes geeignete Halogenid oder -oxyhalogenid von Zirkonium verwendet werden kann, um die erfindungsge­ mäßen Verbindungen herzustellen, ist Zirkoniumtetra­ chlorid bevorzugt.
Die α-Hydroxysäuren, die erfindungsgemäß geeignet sind, können Monocarbonsäuren wie Milchsäure und Glykolsäure, Dicarbonsäuren wie Äpfelsäure oder Tricarbonsäuren wie Zitronensäure sein. Carbonsäuren mit einer Vielzahl von Hydroxylgruppen können verwendet werden, vorausgesetzt, daß eine der Gruppen sich in der α-Position befindet und Beispiele solcher Hydroxysäuren sind Gluconsäure, Gly­ cerinsäure und Polyhydroxypolycarbonsäuren wie Weinsäure oder Zuckersäure. Aromatische Hydroxysäuren wie Mandel­ säure können verwendet werden. Bevorzugt ist die α-Hydroxysäure Milchsäure, Apfelsäure oder Zitronen­ säure. Mischungen von zwei oder mehr a-Hydroxysäuren können, wenn gewünscht, verwendet werden.
Das Polyol, das zur Bildung der erfindungsgemäßen Ver­ bindungen verwendet wird, enthält bevorzugt mindestens drei Hydroxylgruppen und geeignete Polyole sind die dreiwertigen, vierwertigen, fünfwertigen oder sechswer­ tigen Alkohole. Beispiele solcher Polyole sind Glycerin, Erythrit, Arabit, Xylit, Sorbit, Dulcit, Mannit und Inosit. Monosaccharide wie z.B. Glucose, Fructose, Man­ nose, Galactose, Lactose und Maltose können verwendet werden. Das bevorzugte Polyol ist Sorbit. Mischungen von zwei oder mehr Polyolen können, wenn gewünscht, verwen­ det werden.
Die Verhältnisse der drei essentiellen Inhaltsstoffe der erfindungsgemäßen metallischen Verbindung können über weite Bereiche variieren, jedoch liegen vorzugsweise die Mengen pro Mol an α-Hydroxysäure bei 2 bis 6 Mol, be­ sonders bevorzugt bei 2 bis 4 Mol, jedoch in Bezug auf spezifische Hydroxysäuren sind sie für Apfelsäure 2 bis 4 Mol, für Milchsäure 3 bis 6 Mol und für Zitronensäure 1,5 bis 2,5 Mol. Im allgemeinen sind 0,25 bis 4 Mol Polyol bevorzugt pro Mol Zirkonium mit speziell bevor­ zugten Mengen für Sorbit von 0,25 bis 2 Mol und für Glycerin von 0,5 bis 4 Mol.
Steuerung in der Reaktivität der Quervernetzer kann erreicht werden durch entweder Variieren der Polyolmenge für eine bestimmte Zr/Säure-Kombination oder durch Va­ riieren der α-Hydroxycarbonsäuremenge für eine bestimmte Zr/Polyol-Kombination. Hiermit kann die Reaktivität und dadurch die Geliereigenschaften der Frakturierungsflüs­ sigkeiten fein angepaßt werden, um der Endanwendung angemessen zu sein. Weiterhin könnten während des hy­ draulischen Frakturierprozesses eine Reihe dieser Ver­ bindungen mit verschiedenen Reaktivitäten verwendet werden, um eine noch größere Kontrolle über die Gelvis­ kositäten zu erlauben.
Die Reaktivitäten der Verbindungen können so sein, daß eine signifikante Steigerung der Viskosität für einen Zeitraum von zwischen einigen Minuten und 1 bis 2 Stun­ den nicht auftritt. Weiter kann die Reaktivität so sein, daß Hitze benötigt wird, um die benötigte signifikante Steigerung der Viskosität zu bewirken. Die Gelier-Tem­ peratur kann dann gesteuert werden, um dem Endnutzer in dem hydraulischen Frakturierprozeß recht zu sein. Dies ist wünschenswert, da es oft schwierig ist, die Fraktu­ rierung in den tieferen, heißeren Bohrlöchern effektiv zu steuern, sogar unter Verwendung konventioneller ver­ zögerter Quervernetzungsmittel, die vorzeitig die Frak­ turierungsflüssigkeit vernetzen können, wenn die Temperaturen nahe dem Boden des Bohrlochs steigen.
Die erfindungsgemäßen organometallischen Verbindungen können erhalten werden durch zur Reaktion bringen einer Mischung eines Polyols und einer α-Hydroxysäure mit einem Zirkoniumhalogenid in Lösung und Neutralisieren jeglicher sauren Nebenprodukte, die während der Reaktion gebildet wurden. Gewöhnlich wird das Zirkoniumhalogenid mit einer Lösung zur Reaktion gebracht, die durch Auf­ lösen der α-Hydroxysäure und des Polyols in Wasser her­ gestellt wurde. Wenn gewünscht, wird diese wäßrige Lösung vor Zugabe der Zirkoniumverbindung alkalisch gemacht, jedoch ist es bevorzugt, ein Alkali zu der Mischung aller drei essentiellen Inhaltsstoffe zuzuge­ ben. Typischerweise kann ein Alkalimetallhydroxid oder Ammoniumhydroxid verwendet werden, um den pH auf einen Wert zwischen 7,5 und 10,5 zu erhöhen.
Wie oben bereits erwähnt, sind die erfindungsgemäßen organometallischen Verbindungen verwendbar als Querver­ netzungsmittel in Frakturierungsflüssigkeiten, die bei der hydraulischen Frakturierung von Öl oder Gas enthal­ tenden subterranen Gesteinsschichten verwendet werden, um das Öl oder Gas zur Gewinnung freizusetzen. Die Frakturierungsflüssigkeiten basieren auf sogenannten solvatisierbaren Polysacchariden.
Beispiele von solvatisierbaren Polysacchariden, die hierzu geeignet sind, schließen die Galactomannangummen, Glucomannangummen und Cellulosederivate ein. Solvati­ sierbare Galactomannangummen und Glucomannangummen kom­ men in der Natur vor; dagegen wird Cellulose durch Reagieren von Cellulose mit hydrophilen Bestand­ teilen solvatisierbar gemacht.
Die Galactomannangummen und Glucomannangummen können auch mit hydrophilen Bestandteilen zur Reaktion gebracht werden, um dabei hierin verwendbare Geliermittel herzu­ stellen.
Solvatisierbare Polysaccharide mit Molekulargewichten von weniger als ungefähr 100 000 bilden keine querver­ netzten Gele, die hierin geeignet sind. Die am meisten bevorzugten, hierin geeigneten Polysaccharide haben Molekulargewichte im Bereich von ungefähr 200 000 bis ungefähr 300 000.
Guargummi, Johannisbrotgummi, Karayagummi, Natriumcar­ boxymethylguar, Hydroxyethylguar, Natriumcarboxymethyl­ hydroxyethylguar, Hydroxypropylguar, Natriumcarboxy­ methylhydroxypropylguar, Natriumcarboxymethylcellulose, Natriumcarboxymethyl-hydroxyethylcellulose und Hydroxy­ ethylcellulose sind Beispiele von hierin geeigneten Gelierungsmitteln. Die Hydroxyethylcellulose-Derivate, die als Gelierungsmittel verwendet werden, sollten jene mit zwischen 0,5 und ungefähr 10 Mol Ethylenoxid pro Anhydroglucoseeinheit sein. Die bevorzugten solvati­ sierbaren Polysaccharide sind Guargummi, Hydroxypropyl­ guar und Natriumcarboxymethyl-hydroxypropylguar. Das am meisten bevorzugte solvatisierbare Polysaccharid ist Hydroxypropylguar.
Gewöhnlich wird das solvatisierbare Polysaccharid in einem Lösungsmittel, das entweder Wasser oder eine wäß­ rige alkoholische Lösung, z.B. wäßriges Methanol oder wäßriges Ethanol, sein kann, aufgelöst, zu dem das Quer­ vernetzungsmittel zu einer geeigneten Zeit und in einer geeigneten Menge zugegeben wird. Verwendbare Mengen solvatisierbaren Polysaccharids in der Flüssigkeit kön­ nen bis zu 1,5 Gew.-% auf Basis des Gewichts der wäßri­ gen Flüssigkeit, jedoch bevorzugt zwischen 0,3 und ungefähr 0,7 Gew.-% betragen. Geeignete Mengen des Organometallverbindung-Quervernetzungsmittels können bis zu 1,3 Gew.-% der wäßrigen Flüssigkeit in der Fraktu­ rierungsflüssigkeit betragen, jedoch ist die Menge vor­ zugsweise 0,5 bis 0,8 Gew.-%.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1 Zr/Apfelsäure/Sorbit = 1/2/1
Es wurde eine Lösung hergestellt durch Auflösen von 17,25 g dl-Apfelsäure und 11,72 g Sorbit in 50 g de­ stilliertem Wasser. Zu dieser blaßgelben Lösung wurden 15,0 g ZrCl4 über einen Zeitraum von 2 bis 5 Minuten zugegeben. Die Lösungstemperatur stieg auf ungefähr 50°C. Nach 15 Minuten Rühren wurde eine klare gelbe Flüssigkeit erhalten. Zu dieser Lösung wurden dann langsam 60 g einer 33%igen wäßrigen NaOH-Lösung zugege­ ben. Dies wurde wiederum begleitet von einem Tempera­ turanstieg während der Zugabezeit von 2 bis 5 Minuten. Während der Zugabe wurde beobachtet, daß sich ein mil­ chiger Niederschlag bei pH 1 bis 2 bildete, der sich bei pH 2 bis 8 wieder auflöste und schließlich zu einer blaßgelben Lösung bei pH 9,5 mit einem Zr-Gehalt von 3,80% führte.
Beispiel 2 Zr/Apfelsäure/Sorbit = 1/2/2
Eine Lösung wurde hergestellt durch Auflösen von 17,25 g dl-Apfelsäure und 23,44 g Sorbit in 50 g destilliertem Wasser. Zu dieser Lösung wurden langsam 15,0 g ZrCl4 zugegeben und die Lösung 15 Minuten gerührt. Das ent­ stehende Produkt war eine klare gelbe Flüssigkeit. Bei Zugabe von ungefähr 60 g einer 33%igen wäßrigen NaOH- Lösung verblaßte die gelbe Farbe, um eine farblose Lö­ sung bei pH 1 bis 2 zu ergeben, erschien jedoch dann wieder bei pH 4 bis 8 und führte zu einem strohfarbenen Endprodukt bei pH 9 bis 9,5 mit einem Zr-Gehalt von 3,62%.
Beispiel 3 Zr/Apfelsäure/Sorbit = 1/2/1,5
Eine Lösung wurde hergestellt durch Auflösen von 17,25 g dl-Apfelsäure und 17,58 g Sorbit in 50 g H2O. Zu dieser Lösung wurden langsam 15,0 g ZrCl4 zugegeben und die Lösung 15 Minuten gerührt. Das entstehende Produkt war eine klare gelbe Flüssigkeit. Bei Zugabe von ungefähr 60 g einer 33%igen wäßrigen NaOH-Lösung wurde die gelbe Farbe zuerst entfernt, erschien jedoch dann wieder, um ein strohfarbenes Produkt bei pH 9 bis 10 (Zr-Gehalt = 3,69%) zu ergeben.
Beispiel 4 Zr/Apfelsäure/Sorbit = 1/2/1
Eine Lösung wurde hergestellt durch Auflösen von 18,36 g dl-Apfelsäure und 12,46 g Sorbit in 30 g destilliertem Wasser. Hierzu wurden dann 41,92 g einer wäßrigen ZrOCl2-Lösung (Zr-Gehalt = 14,9 Gew.-%) zugegeben. Es ergab sich eine klare gelbe Lösung. Hierzu wurden dann ausreichend 33%iges wäßriges NaOH zugegeben, um den pH des Produkts auf 10 zu erhöhen. Es ergab sich eine klare blaßgelbe Flüssigkeit, die sich allmählich verdickte und zu einem Feststoff innerhalb von 2 bis 10 Minuten nach Zugabe gelierte.
Beispiel 5 Zr/Apfelsäure/Sorbit = 1/1/1
Es wurde eine Lösung hergestellt durch Auflösen von 9,18 g dl-Apfelsäure und 12,46 g Sorbit in 30 g destil­ liertem Wasser. Hierzu wurden dann 41,92 g einer wäßri­ gen ZrOCl2-Lösung (Zr-Gehalt = 14,9%) zugegeben. Es ergab sich eine klare gelbe Lösung, zu der ungefähr 60 g einer 33%igen wäßrigen NaOH-Lösung dann zugegeben wur­ den. Es bildete sich ein weißer Gelfeststoff bei pH 1 bis 3, der sich bei pH 4 bis 8 auflöste, um eine klare, blaßgelbe Lösung bei pH 12 zu ergeben. Die Probe ver­ dickte und gelierte zu einem Feststoff in 4 bis 6 Stun­ den.
Beispiel 6 Zr/Zitronensäure/Sorbit = 1/2/1
Es wurde eine Lösung hergestellt durch Auflösen von 24,72 g wasserfreier Zitronensäure und 11,72 g Sorbit in 40 g destilliertem Wasser. Zu dieser Lösung wurden langsam 15,0 g ZrCl4 zugegeben und die Lösung 15 Minuten lang gerührt. Zu der resultierenden klaren gelben Lösung wurden 66,61 g einer wäßrigen 33%igen NaOH-Lösung zuge­ geben. Bei der Zugabe verblaßte die gelbe Farbe bei pH 1, erschien dann wieder, als der pH auf 9,5 erhöht wurde (Zr-Gehalt = 3,54%).
Beispiel 7 Zr/Zitronensäure/Sorbit = 1/1,5/1
Es wurde eine Lösung hergestellt durch Auflösen von 18,54 g wasserfreier Zitronensäure und 11,72 g Sorbit in 40 g destilliertem Wasser. Zu dieser Lösung wurden langsam 15,0 g ZrCl4 zugegeben und die Lösung 15 Minuten lang gerührt. Zu der sich ergebenden klaren gelben Lö­ sung wurden langsam 64,88 g einer 33%igen wäßrigen NaOH- Lösung zugegeben. Das klare blaßgelbe Endprodukt hatte einen pH von 9,5 (Zr-Gehalt = 3,68%).
Beispiel 8 Zr/Milchsäure/Sorbit = 1/3/1
Es wurde eine Lösung hergestellt durch Auflösen von 11,72 g Sorbit in 25 g destilliertem Wasser und Zugabe von 19,75 g einer wäßrigen 88%igen Milchsäure-Lösung. Zu dieser klaren farblosen Lösung wurden langsam 15,0 g ZrCl4 zugegeben, was zu einer trüben gelben Flüssigkeit führte. 59,6 g einer wäßrigen 33%igen NaOH-Lösung wurden zugegeben. Es bildete sich ein klares Gel bei pH 4, das sich nach fortgeführter Zugabe auflöste und eine klare viskose, blaßgelbe Lösung bei pH 10 ergab (Zr-Gehalt von 4,14%).
Beispiel 9 Zr/Milchsäure/Sorbit = 1/4/1
Es wurde eine Lösung hergestellt durch Auflösen von 11,72 g Sorbit in 25 g destilliertem Wasser und Zugeben von 26,60 g einer wäßrigen 88%igen Milchsäure-Lösung. Zu dieser klaren Lösung wurden 15,0 g ZrCl4 zugegeben. Insgesamt wurden 68,0 g einer wäßrigen 33%igen NaOH- Lösung zugegeben, was zu einer viskosen klaren blaßgel­ ben Lösung über ein milchig weißes Präzipitat/Gel führte (Zr-Gehalt = 4,20%).
Beispiel 10 Zr/Milchsäure/Sorbit = 1/3/2
Es wurde eine Lösung hergestellt durch Auflösen von 23,44 g Sorbit in 40 g destilliertem Wasser und dann Zugeben von 19,75 g einer wäßrigen 88%igen Milchsäure- Lösung. Hierzu wurden dann langsam 15,0 g ZrCl4 zugege­ ben und die Lösung 15 Minuten gerührt. Nach Zugabe einer wäßrigen 33%igen NaOH-Lösung bildete sich ein klares Gel, das sich dann wieder auflöste und eine viskose blaßgelbe Lösung bei einem pH von 12 zurückließ (Zr- Gehalt = 3,20%).
Beispiel 11 Zr/Apfelsäure/Glycerin = 1/2/1
Es wurde eine Lösung hergestellt durch Auflösen von 17,25 g dl-Apfelsäure in 30 g destilliertem Wasser und Zugeben von 5,92 g Glycerin. Zu dieser Lösung wurden langsam 15,0 g ZrCl4 zugegeben und die Lösung 15 Minuten gerührt. Zu der sich ergebenden trübgelben Flüssigkeit wurden 52,4 g einer 33%igen wäßrigen NaOH-Lösung zuge­ geben. Bei der Zugabe wurde die gelbe Farbe entfernt und erschien dann bei pH 4 wieder. Die endgültige Lösung war klar, blaßgelb und hatte einen pH von 9,5 (Zr-Gehalt = 4,77%).
Untersuchung in Hydroxypropyl-Guar (HPG)-Lösung Methode
2,40 g HPG-Pulver wurden schnell zu 500 ml destilliertem Wasser in einem 1 l Becherglas auf einer Heiz-/Rühr­ platte zugegeben. Dann wurden einige Tropfen HCl zuge­ geben, um den pH-Wert auf 6,5 zu erniedrigen. Die Lösung wurde dann bei niedriger Geschwindigkeit eine halbe Stunde gerührt, um das HPG durchnässen zu lassen. Unge­ fähr 0,3 g Na2CO3 wurden dann zugegeben, um den pH auf 10 zu erhöhen, gefolgt von 1 bis 3 ml des wäßrigen Quervernetzers unter schnellem Rühren. Wenn sich über eine festgesetzte Zeit bei Raumtemperatur kein Gel bil­ dete, dann wurde Wärme mit einer bestimmten Rate ange­ wandt und die Gelierungstemperatur notiert. Die HPG- Lösung wurde als geliert angesehen, wenn der magnetische Rührer nicht länger arbeiten konnte.
Die Reihe von Proben, die untersucht wurden, einschließ­ lich einer Anzahl der Produkte von früheren Beispielen sind in Tabelle 1 dargestellt:
Tabelle 1
Zusammensetzung von ausgewählten wäßrigen Zr/α-Hydroxycarbonsäure/Polyol-Quervernetzern (molare Verhältnisse)
Proben 4, 5, 8 und 9 waren Produkte, die nach dem Ver­ fahren von Beispiel 1 hergestellt wurden. Ihre Zusam­ mensetzung unterschied sich nur in der Menge an Sorbit, die sie enthielten.
Tabelle 2
Geliereigenschaften der wäßrigen Zr/α-Hydroxycarbonsäure/Polyol-Quervernetzer in Hydroxypropylguar
Diese Ergebnisse zeigen klar die Wirksamkeit der Kombi­ nation von Zr/α-Hydroxycarbonsäure/Polyol für kontrol­ lierte Verzögerung bei der Quervernetzung wasserlöslicher Polymere, die geeignet sind für die hydraulische Frakturierung. Quervernetzung kann bewirkt werden, nachdem eine bestimmte Zeitverzögerung oder ein Temperaturanstieg bewirkt worden ist. Daher bieten sie verbesserte Kontrolle und größere Flexibilität und zu­ sätzlich ist ihre Herstellung sowohl einfach als auch geradlinig ohne die Notwendigkeit von externem Erhitzen oder komplizierten Zugaben von Base.

Claims (17)

1. Organo-Zirkonium-Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Reaktionsprodukt eines Zirkoniumhalogenids oder Zirkoniumoxyhalogenids, mindestens eines Polyols und mindestens einer α-Hydroxycarbonsäure ist.
2. Organo-Zirkonium-Verbindung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die α-Hydroxycarbonsäure eine Monocarbonsäure, eine Dicarbonsäure oder eine Tricarbonsäure ist.
3. Organo-Zirkonium-Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die α-Hydroxysäure mehr als eine Hydroxylgruppe enthält.
4. Organo-Zirkonium-Verbindung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von α-Hydroxysäure zu Zirkonium zwischen 2:1 und 6:1 liegt.
5. Organo-Zirkonium-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die α-Hydroxysäure Milchsäure ist und das molare Verhältnis von Milchsäure zu Zirkonium zwi­ schen 3:1 und 6:1 liegt.
6. Organo-Zirkonium-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die α-Hydroxysäure Zitronensäure ist und das molare Verhältnis von Zitronensäure zu Zirkonium 1,5:1 bis 2,5:1 beträgt.
7. Organo-Zirkonium-Verbindung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol mindestens drei Hydroxylgruppen enthält.
8. Organo-Zirkonium-Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol ein Monosaccharid ist.
9. Organo-Zirkonium-Verbindung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis des Polyols zu Zirkonium von 0,25:1 bis 4:1 beträgt.
10. Verfahren zur Herstellung einer Organo-Zirkonium- Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung eines Polyols und einer α-Hydroxycarbonsäure mit einem Zirkoniumhalogenid oder -oxyhalogenid in Lösung zur Reaktion gebracht wird und jegliches saures Nebenprodukt, das während der Reaktion gebildet wird, neutralisiert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirko­ niumhalogenid mit einer wäßrigen Lösung von α-Hydroxysäure und Polyol zur Reaktion gebracht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung vor dem Vermischen mit dem Zirkoniumhaloge­ nid alkalisch gemacht wird.
13. Zusammensetzung, die geeignet ist zur Verwendung als Frakturierungsflüssigkeit für die hydraulische Frakturierung von Öl oder Gas enthaltenden subter­ ranen Gesteinsformationen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusam­ mensetzung ein solvatisierbares Polysaccharid und mindestens eine der Organo-Zirkonium-Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 enthält.
14. Zusammensetzung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das sol­ vatisierbare Polysaccharid ein Molekulargewicht im Bereich von ungefähr 200 000 bis ungefähr 300 000 hat.
15. Zusammensetzung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung auch ein Lösungsmittel enthält, das Wasser oder eine wäßrige Lösung eines Alkohols ist.
16. Zusammensetzung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des solvatisierbaren Polysaccharids bis zu 1,5 Gew.-% auf Basis des Gewichts von wäßriger Flüssigkeit beträgt.
17. Zusammensetzung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Organo-Zirkonium-Verbindung in einer Menge von bis zu 1,3 Gew.-% auf Basis des Gewichts von wäßriger Flüssigkeit vorhanden ist.
DE3941337A 1988-12-16 1989-12-14 Organo-Zirkonium Verbindungen, Verfahren zu deren Herstellung, sowie diese enthaltende Zusammensetzungen Expired - Lifetime DE3941337C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8829401A GB2226024B (en) 1988-12-16 1988-12-16 Organo-metallic compounds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3941337A1 true DE3941337A1 (de) 1990-06-21
DE3941337C2 DE3941337C2 (de) 1997-12-04

Family

ID=10648617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3941337A Expired - Lifetime DE3941337C2 (de) 1988-12-16 1989-12-14 Organo-Zirkonium Verbindungen, Verfahren zu deren Herstellung, sowie diese enthaltende Zusammensetzungen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5089149A (de)
CA (1) CA2002792C (de)
DE (1) DE3941337C2 (de)
GB (1) GB2226024B (de)
NO (1) NO171595C (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2668490B1 (fr) * 1990-10-29 1994-04-29 Elf Aquitaine Gel se scleroglucane applique a l'industrie petroliere.
ATE123051T1 (de) * 1992-04-10 1995-06-15 Eniricerche Spa Hochtemperatur-bohrschlämme.
US5445223A (en) * 1994-03-15 1995-08-29 Dowell, A Division Of Schlumberger Technology Corporation Delayed borate crosslinked fracturing fluid having increased temperature range
AU5572596A (en) * 1995-04-25 1996-11-18 Bj Services Company Gelation additive for hydraulic fracturing fluids
WO1997003991A1 (en) * 1995-07-14 1997-02-06 Bj Services Company Gelation additive for hydraulic fracturing fluids
US6810959B1 (en) 2002-03-22 2004-11-02 Bj Services Company, U.S.A. Low residue well treatment fluids and methods of use
GB0218672D0 (en) * 2002-08-10 2002-09-18 Pilkington Plc Fire resistant glazings
US7399355B2 (en) * 2005-02-22 2008-07-15 Halliburton Energy Services, Inc. Fluid loss control additive and cement compositions comprising same
US7122690B1 (en) 2006-02-14 2006-10-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process to prepare metal complex of N,N-bis(2-hydroxyethyl)glycine
US8158562B2 (en) * 2007-04-27 2012-04-17 Clearwater International, Llc Delayed hydrocarbon gel crosslinkers and methods for making and using same
US9512151B2 (en) * 2007-05-03 2016-12-06 Auterra, Inc. Product containing monomer and polymers of titanyls and methods for making same
US20100048430A1 (en) * 2008-08-19 2010-02-25 Halliburton Energy Services, Inc. Delayed crosslinking agents for high-temperature fracturing
GB0915349D0 (en) 2009-09-03 2009-10-07 Pilkington Group Ltd Fire resistant glazings
US9828557B2 (en) 2010-09-22 2017-11-28 Auterra, Inc. Reaction system, methods and products therefrom
US9644131B2 (en) 2011-08-30 2017-05-09 Cp Kelco Oy Alternative ligand formulations for cellulose products
US10246647B2 (en) 2015-03-26 2019-04-02 Auterra, Inc. Adsorbents and methods of use
US10450516B2 (en) 2016-03-08 2019-10-22 Auterra, Inc. Catalytic caustic desulfonylation
CN111676008B (zh) * 2020-06-05 2021-07-09 中国石油大学(北京) 一种酸性压裂液及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4460751A (en) * 1983-08-23 1984-07-17 Halliburton Company Crosslinking composition and method of preparation
US4579670A (en) * 1984-03-26 1986-04-01 Big Three Industries, Inc. Control of crosslinking reaction rate of aqueous fracturing fluids
US4686052A (en) * 1985-07-08 1987-08-11 Dowell Schlumberger Incorporated Stabilized fracture fluid and crosslinker therefor

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB789566A (en) * 1954-10-29 1958-01-22 Nat Lead Co Polyol alcoholates
GB1029723A (en) * 1964-01-21 1966-05-18 Ass Lead Mfg Ltd Improvements in thixotropic emulsion compositions
JPS5238542B2 (de) * 1972-08-09 1977-09-29
JPS5141897B2 (de) * 1972-11-30 1976-11-12
JPS521737B2 (de) * 1972-12-09 1977-01-18
JPS5815923B2 (ja) * 1974-10-04 1983-03-28 日本電気株式会社 マイクロハ ミリハヨウフエライト
JPS521737A (en) * 1975-06-24 1977-01-07 Sharp Corp High frequency heating apparatus
JPS5238542A (en) * 1975-09-18 1977-03-25 Hoechst Ag Powdered coating agent and production thereof
JPS55108423A (en) * 1979-02-14 1980-08-20 Nitto Electric Ind Co Ltd Polyester-based paint compounding agent
JPS55149314A (en) * 1979-05-09 1980-11-20 Nippon Mining Co Ltd Cure promoting method for unsaturated polyester resin
US4683068A (en) * 1981-10-29 1987-07-28 Dowell Schlumberger Incorporated Fracturing of subterranean formations
US4488975A (en) * 1982-12-13 1984-12-18 Halliburton Company High temperature stable crosslinked gel fracturing fluid
JPS6069166A (ja) * 1984-08-20 1985-04-19 Nitto Electric Ind Co Ltd ポリエステル系塗料配合剤
EP0236598B1 (de) * 1986-02-05 1990-05-02 E.I. Du Pont De Nemours And Company Organische Titaniumzusammensetzungen und deren Verwendung als Vernetzer
US4953621A (en) * 1985-03-21 1990-09-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Organic titanium compositions useful as cross-linkers
EP0195531A3 (de) * 1985-03-21 1987-12-02 E.I. Du Pont De Nemours And Company Organische Titanverbindungen als Vernetzungsmittel
JPS6246582A (ja) * 1985-08-26 1987-02-28 Konishiroku Photo Ind Co Ltd 半導体レ−ザの光出力安定化回路
US4797216A (en) * 1986-02-19 1989-01-10 Dowell Schlumberger Incorporated Delayed crosslinker composition
US4861500A (en) * 1986-02-19 1989-08-29 Dowell Schlumberger Incorporated Delayed crosslinker composition containing organic titanium complexes and hydroxycarboxylic acids
US4798902A (en) * 1987-02-09 1989-01-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Zirconium chelates and their use for cross-linking
US4957165A (en) * 1988-02-16 1990-09-18 Conoco Inc. Well treatment process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4460751A (en) * 1983-08-23 1984-07-17 Halliburton Company Crosslinking composition and method of preparation
US4579670A (en) * 1984-03-26 1986-04-01 Big Three Industries, Inc. Control of crosslinking reaction rate of aqueous fracturing fluids
US4686052A (en) * 1985-07-08 1987-08-11 Dowell Schlumberger Incorporated Stabilized fracture fluid and crosslinker therefor

Also Published As

Publication number Publication date
US5089149A (en) 1992-02-18
NO895037D0 (no) 1989-12-14
NO171595B (no) 1992-12-28
CA2002792C (en) 1997-04-01
NO895037L (no) 1990-06-18
NO171595C (no) 1993-04-07
GB2226024A (en) 1990-06-20
CA2002792A1 (en) 1990-06-16
GB8829401D0 (en) 1989-02-01
DE3941337C2 (de) 1997-12-04
GB2226024B (en) 1992-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3941337C2 (de) Organo-Zirkonium Verbindungen, Verfahren zu deren Herstellung, sowie diese enthaltende Zusammensetzungen
DE3688303T2 (de) Stabilisierte frakturierungsfluessigkeit und ihr vernetzer.
DE69111359T2 (de) Vernetzbare Zellulosederivate.
DE3871642T2 (de) Guar-basierte frakturierungsfluessigkeit fuer hohe temperatur.
EP0528461B1 (de) Methode zum Frakturieren einer unterirdischen Formation
DE69306984T2 (de) Verfahren zum Zersetzen von Polysacchariden in wässrigen alkalischen Systemen
DE69019205T2 (de) Bohrlochbehandlungsflüssigkeit, enthaltend vernetzbare Zellulosederivate.
DE69106869T2 (de) Verwendung zusammensetzungen auf gelbasis zur verringerung der wasserproduktion in öl- oder gasproduktionsbohrlöchern.
DE3026186A1 (de) Fluessige gelkonzentrate und ihre verwendung
US5217632A (en) Process for preparation and composition of stable aqueous solutions of boron zirconium chelates for high temperature frac fluids
EP0098802B1 (de) Verfahren zur Herstellung von quartären Ammoniumsalzen
DE2949886A1 (de) Verfahren zur herstellung kationischer staerkeaether
DE2312351B2 (de) Verfahren zur Überführung von Polygalactomannanen und ihren wasserlöslichen Derivaten in eine dispergierbare Form
EP0470444B1 (de) Dihydroxypropylsulfoethylcellulosen, ihre Herstellung und Verwendung
DE1813571C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Plasmastreckmittels
EP0061685B1 (de) Gelbildende Zusammensetzung auf der Basis eines Celluloseethers, ein Verfahren zur Herstellung eines Gels, ein Verfahren zur reversiblen Aufhebung des Gels und ihre Verwendung bei der Sekundärförderung von Erdöl
DE1963414A1 (de) Wasserloeslicher Aluminium-Polyhydroxyl-Kohlenwasserstoff-Komplex
DE2651802A1 (de) Verfahren zur herstellung von zelluloseaethern
US5182408A (en) Process for preparation of stable aqueous solutions of zirconium chelates
CA1140328A (en) Aqueous solutions containing crosslinked hydroxyethyl carboxyethyl cellulose
DE68910348T2 (de) Dialkylaminoalkyl-hydroxyalkyläther von Galactomannanen.
US4958038A (en) Organotitanium compositions useful for cross-linking
DE3129543A1 (de) Verfahren zur herstellung einer viskosen homogenen waessrigen loesung in einem bohrloch und bohrfluessigkeit
US5021171A (en) Organotitanium compositions useful for cross-linking
AU602033B2 (en) Organotitanium compositions useful for cross-linking

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: ACMA LIMITED, RUNCORN, CHESHIRE, GB