EA044915B1 - COLLOIDAL SCALE INHIBITOR WITH PROLONGED RELEASE - Google Patents

COLLOIDAL SCALE INHIBITOR WITH PROLONGED RELEASE Download PDF

Info

Publication number
EA044915B1
EA044915B1 EA202192698 EA044915B1 EA 044915 B1 EA044915 B1 EA 044915B1 EA 202192698 EA202192698 EA 202192698 EA 044915 B1 EA044915 B1 EA 044915B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
nanoparticle
acid
additive
metal
days
Prior art date
Application number
EA202192698
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Росс Томсон
Пола Гурайеб
Рангана Джайавикрамадж
Кайл Суонсон
Original Assignee
Чемпионэкс Ллк
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 Чемпионэкс Ллк filed Critical Чемпионэкс Ллк
Publication of EA044915B1 publication Critical patent/EA044915B1/en

Links

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 62/826369, поданной 29 марта 2019 г. Содержание цитируемой заявки включено в настоящую заявку посредством ссылки.This application claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 62/826,369, filed March 29, 2019. The contents of the cited application are incorporated herein by reference.

Область и уровень техники настоящего изобретенияField and Background of the Invention

A. Область техники настоящего изобретения.A. Technical Field of the Present Invention.

Настоящее изобретение относится в общем к платформам носителей наночастиц в целях регулируемого высвобождения добавок для обработки скважин (например, ингибиторов образования отложений) в подземных скважинах для добычи газа, нефти или воды или в подземных пластах. Наночастицы могут быть изготовлены из сложных оксидов кремния и металлов. Добавки для обработки подземных скважин могут быть использованы для нанесения на поверхность наночастиц, пропитывания объема наночастиц или связывания с наночастицами.The present invention relates generally to nanoparticle carrier platforms for the controlled release of well treatment additives (eg, scale inhibitors) in subterranean gas, oil or water wells or subterranean formations. Nanoparticles can be made from complex oxides of silicon and metals. Subsurface well treatment additives can be used to coat the surface of the nanoparticles, permeate the bulk of the nanoparticles, or bind to the nanoparticles.

B. Уровень техники настоящего изобретения.B. Background Art of the Present Invention.

Химические платформы носителей могут находить применение в промышленном подземном бурении в целях введения добавок для обработки подземных скважин. В качестве примера ингибиторы образования отложений могут быть введены в подземную скважину в целях пролонгирования периода времени, в течение которого высвобождаются такие добавки. Регулируемое или пролонгированное высвобождение добавок из платформ носителей является желательным в целях предотвращения или исключения необходимости повторной обработки скважины, поскольку для такой повторной обработки требуются затраты средств и времени.Chemical carrier platforms may find use in industrial underground drilling to introduce additives to treat underground wells. As an example, scale inhibitors may be introduced into a subterranean well in order to prolong the period of time over which such additives are released. Controlled or sustained release of additives from carrier platforms is desirable to prevent or eliminate the need for well retreatment, which is costly and time consuming.

Кроме того, существуют риски в отношении безопасности для людей и окружающей среды, связанные с каждой обработкой. В частности, ингибиторы образования отложений, которые используются для предотвращения или регулирования образования отложений в подземных скважинах, могут быть введены с применением способа, известного как обработка под давлением. В процессе введения под давлением ингибитора образования отложений этот ингибитор может быть прикреплен к пластовой матрице посредством химической адсорбции или посредством термически активируемого осаждения и возвращен с добываемой текучей средой в достаточно высоких концентрациях, чтобы предотвращать образование отложений. Химические вещества, представляющие собой ингибиторы образования отложений, могут быть непрерывно введены через точку введения в стволе скважины в процессе заканчивания скважины или периодическая обработка под давлением может быть осуществлена для введения ингибитора в пластовую матрицу для последующего смешивания с добываемыми текучими средами. В некоторых системах ингибиторов образования отложений в одной стадии объединены введение ингибиторов образования отложений и обработка посредством гидравлического разрыва. В процессе обработки такого типа ингибитор образования отложений можно закачивать в пласт, адсорбировать на матрице в течение закачивания, а затем высвобождать, когда начинается гидравлический разрыв для добычи воды. Когда вода проходит через зону адсорбированного ингибитора, она растворяет ингибитор, предотвращая зародышеобразование отложений и осаждение солей в скважине. Имеющуюся в продаже система ингибиторов образования отложений под наименованием Scaleguard® продает компания Carbo Ceramics, Inc. (Хьюстон, штат Техас, США). Эта система содержит пористый керамический расклинивающий наполнитель, который пропитан ингибитором образования отложений и высвобождает ингибитор образования отложений в контакте с водой в целях медленного высвобождения в подвергнутых гидравлическому разрыву скважинах через полупроницаемое покрытие.In addition, there are safety risks to humans and the environment associated with each treatment. In particular, scale inhibitors, which are used to prevent or control the formation of scale in underground wells, can be introduced using a method known as pressure treatment. During the process of pressurizing a scale inhibitor, the inhibitor may be attached to the formation matrix through chemical adsorption or thermally activated precipitation and returned with the production fluid in concentrations high enough to prevent scale formation. Scale inhibitor chemicals may be continuously injected through an injection point in the wellbore during the well completion process, or intermittent pressure treatment may be carried out to introduce the inhibitor into the formation matrix for subsequent mixing with production fluids. Some scale inhibitor systems combine scale inhibitor injection and hydraulic fracturing treatment in one step. In this type of treatment, the scale inhibitor can be injected into the formation, adsorbed onto the matrix during injection, and then released when hydraulic fracturing begins to produce water. As water passes through the adsorbed inhibitor zone, it dissolves the inhibitor, preventing scale nucleation and salt deposition in the well. A commercially available scale inhibitor system called Scaleguard® is sold by Carbo Ceramics, Inc. (Houston, Texas, USA). This system contains a porous ceramic proppant that is impregnated with scale inhibitor and releases the scale inhibitor in contact with water for slow release in hydraulically fractured wells through a semi-permeable coating.

Были исследованы разнообразные системы ингибиторов образования отложений для улучшения введения добавок в углеводородную эксплуатационную скважину. В качестве примера в работе Shen и др. (Международная конференция по образованию отложений на нефтепромыслах Общества инженеровнефтяников (SPE), 2008 г.) описаны суспензии наночастиц, содержащих диэтилентриаминпента(метиленфосфонат) кальция (Ca-DTPMP), для регулируемого введения ингибиторов образования отложений в пласт и перемещения ингибиторов образования отложений в пористой среде. Наночастицы на основе бемита, содержащие сульфонированный полимер, были описаны в работе Yan и др. (Конференция по технологии морской добычи, 2013 г.), в то время как изготовление наночастиц на основе бемита для сорбции фосфатов было описано в работе Wantanbe и др. (Separation Science and Technology 46.5 (2011): 818-824).A variety of scale inhibitor systems have been investigated to improve the introduction of additives into a hydrocarbon production well. As an example, Shen et al. (2008 Society of Petroleum Engineers (SPE) International Petroleum Scale Conference) describe nanoparticle suspensions containing calcium diethylenetriamine penta(methylenephosphonate) (Ca-DTPMP) for controlled delivery of scale inhibitors to formation and movement of scale inhibitors in porous media. Boehmite-based nanoparticles containing a sulfonated polymer were described in Yan et al. (Offshore Technology Conference, 2013), while the fabrication of boehmite-based nanoparticles for phosphate sorption was described in Wantanbe et al. ( Separation Science and Technology 46.5 (2011): 818-824).

Другие попытки улучшения высвобождения ингибиторов образования отложений в скважину включают сшивание полимерных ингибиторов образования отложений с оксогидроксидом алюминия (AlO(OH)) или с α-оксогидроксидом алюминия (a-AlO(OH)); см., например, работы Yan и др., Международный симпозиум по нефтепромысловой химии Общества инженеров-нефтяников (SPE), 2013 г.; и Yan и др., SPE Journal, 19.04 (2014): 687-694. В работе Zhang и др. описана кристаллическая фаза наноматериалов, представляющих собой ингибиторы образования на основе фосфоната кальция, полученных из осадков фосфоната кальция на матрице аморфного диоксида кремния (RSC Adv., 2016, 6, 5259-5269; и Ind. Eng. Chem. Res., 2011, 50(4), 1819-1830).Other attempts to improve the release of scale inhibitors into the well include crosslinking polymeric scale inhibitors with aluminum oxohydroxide (AlO(OH)) or α-aluminum oxohydroxide (a-AlO(OH)); see, for example, Yan et al., Society of Petroleum Engineers (SPE) International Symposium on Petroleum Chemistry, 2013; and Yan et al., SPE Journal, 19.04 (2014): 687-694. Work by Zhang et al. describes crystalline phase calcium phosphonate formation inhibitor nanomaterials derived from calcium phosphonate deposits on an amorphous silica matrix (RSC Adv., 2016, 6, 5259-5269; and Ind. Eng. Chem. Res., 2011, 50(4), 1819-1830).

При этом другие дополнительные добавки были объединены с ингибиторами образования отложе- 1 044915 ний для обработки скважин. В качестве примера в патенте США № 7422759 (Kepner и др.) описаны противомикробные композиции в сочетании с ингибиторами образования отложений, изготовленными из разнообразных возможных сочетаний оксидов металлов.At the same time, other additional additives were combined with scale inhibitors for well treatment. As an example, US Patent No. 7,422,759 (Kepner et al.) describes antimicrobial compositions in combination with scale inhibitors made from a variety of possible combinations of metal oxides.

Несмотря на изложенное выше недостаток указанных наночастиц в качестве носителей представляет собой недостаточно регулируемое высвобождение добавок для подземной обработки в течение продолжительного периода времени из доступных в настоящее время платформ носителей, что приводит к необходимости повторной обработки, а также и повышает риски для окружающей среды и экономические убытки.Notwithstanding the above, the disadvantage of these nanoparticles as carriers is the insufficiently controlled release of additives for underground processing over an extended period of time from currently available carrier platforms, which leads to the need for reprocessing, as well as increasing environmental risks and economic losses .

Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief Disclosure of the Present Invention

Было выполнено изобретение, которое решает проблемы, связанные с обработкой подземных пластов (например, резервуаров) или скважин (например, скважин для добычи нефти, газа и воды) с применением добавок для обработки скважин (например, ингибиторов образования отложений). Данное решение представляет собой разработку наночастицы на основе сложного оксида кремния и металлов, предпочтительно металлооксидной наночастицы, в которую введена добавка для обработки скважин. Высвобождаемая добавка для обработки углеводородных пластов и/или скважин прикреплена к сложному оксиду кремния и металлов, при этом размер частицы составляет менее чем 300 нм. Металл может представлять собой металл группы 2 или переходный металл. Согласно предпочтительному варианту осуществления металл представляет собой кальций. Наночастица может иметь общую формулуAn invention has been made that solves problems associated with treating subterranean formations (eg, reservoirs) or wells (eg, oil, gas and water wells) using well treatment additives (eg, scale inhibitors). This solution is the development of a complex silica-metal oxide nanoparticle, preferably a metal oxide nanoparticle, into which a well treatment additive is introduced. The released additive for treating hydrocarbon reservoirs and/or wells is attached to a complex oxide of silicon and metals, with a particle size of less than 300 nm. The metal may be a Group 2 metal or a transition metal. In a preferred embodiment, the metal is calcium. A nanoparticle may have the general formula

A/[SixMz]On, где М содержится в структуре кристаллической решетки наночастицы и А представляет собой добавку для обработки скважин, которая может медленно высвобождаться из наночастицы.A/[Si x M z ]On, where M is contained in the crystal lattice structure of the nanoparticle and A is a well treatment additive that can be slowly released from the nanoparticle.

Неожиданно эта структурная конфигурация обеспечивает профиль медленного высвобождения добавки таким образом, что добавка может высвобождаться из наночастицы в течение продолжительного периода времени (например, по меньшей мере в течение от 10 суток до 10 лет или более, 500 суток, по меньшей мере в течение 1000 суток, по меньшей мере в течение 2000 суток, по меньшей мере в течение от 500 до 2500 суток или по меньшей мере в течение от 500 до 2000 суток после обработки скважин) в течение применения. Время, в течение которого происходит достижение необходимой концентрации ингибитора из наночастицы, может варьироваться в зависимости от скорости добычи воды из скважины. При этом, в свою очередь, уменьшаются расходы и преодолеваются недостатки, связанные с осуществлением непрерывной или более периодической обработки скважин, например, с применением способов, которые в настоящее время используются в промышленной обработке скважин. Без намерения ограничиваться теорией авторы считают, что вследствие существования металлов в смешанных металлооксидных наночастицах, которые присутствуют в кристаллической решетке, может происходить более эффективное внедрение (например, посредством адсорбции или образования химических связей) добавки для обработки скважин в кристаллическую решетку. Такое внедрение может обеспечивать более регулируемые или замедленные процессы растворения или десорбции добавки в водную среду и ингибировать выщелачивание добавки для обработки скважин из наночастицы, и в результате этого обеспечивается профиль пролонгированного высвобождения добавки в течение применения. Наночастица согласно настоящему изобретению, как проиллюстрировано неограничительным образом в примерах, по сравнению с применяемой ранее добавкой в такой же дозировке, обеспечивала более высокую концентрацию Si при высвобождении, более высокую эффективность в течение всего процесса обработки, значительное увеличение продолжительности повторного сжатия и более высокий эффект в расчете на активную единицу ингибитора. Водные растворы наночастиц согласно настоящему изобретению являются устойчивыми (т.е. в них отсутствует осуждение и изменение размеров наночастиц) при температурах от -20 до 200°C и/или значениях рН от 5 до 9, предпочтительно от 7,1 до 8,6. Наночастицы согласно настоящему изобретению являются устойчивыми к напряжению сдвига (например, отсутствует осаждение частиц после воздействия сдвига). Кроме того, наночастицы не замедляют и не ингибируют процессы эмульсионного разделения.Surprisingly, this structural configuration provides a slow release profile for the additive such that the additive can be released from the nanoparticle over an extended period of time (e.g., at least 10 days to 10 years or more, 500 days, at least 1000 days , at least for 2000 days, at least for 500 to 2500 days or at least for 500 to 2000 days after well treatment) during use. The time it takes to achieve the required inhibitor concentration from a nanoparticle may vary depending on the rate of water production from the well. This, in turn, reduces costs and overcomes the disadvantages associated with the implementation of continuous or more periodic well treatment, for example, using methods that are currently used in industrial well treatment. Without wishing to be bound by theory, the authors believe that due to the existence of metals in the mixed metal oxide nanoparticles that are present in the crystal lattice, more efficient incorporation (eg, through adsorption or chemical bonding) of the well treatment additive into the crystal lattice can occur. Such embedding may provide more controlled or delayed dissolution or desorption of the additive into the aqueous environment and inhibit leaching of the well treatment additive from the nanoparticle, thereby providing a sustained release profile of the additive over the course of application. The nanoparticle according to the present invention, as illustrated in a non-limiting manner in the examples, compared with the previously used additive at the same dosage, provided a higher concentration of Si at release, higher efficiency throughout the treatment process, a significant increase in the duration of re-compression and a higher effect in calculated per active unit of inhibitor. Aqueous solutions of nanoparticles according to the present invention are stable (i.e. they do not shrink and change the size of nanoparticles) at temperatures from -20 to 200°C and/or pH values from 5 to 9, preferably from 7.1 to 8.6 . The nanoparticles of the present invention are shear stress resistant (eg, no sedimentation of particles after shearing). In addition, nanoparticles do not slow down or inhibit emulsion separation processes.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения описана наночастица, которая содержит высвобождаемую добавку для обработки углеводородных пластов и/или скважин, прикрепленную к наночастице. Наночастица может содержать диоксид кремния и по меньшей мере один металл группы 2, металл группы 14 или переходный металл либо их сочетания в составе сложного оксида кремния и металла (M-SiO2). Наночастица может иметь размер частицы, составляющий менее чем 300 нм (например, от 0,1 до 300 нм, предпочтительно от 10 до 250 нм). Согласно предпочтительному варианту осуществления металл представляет собой кальций (Са) (например, Ca-SiO2). Добавка для обработки углеводородных пластов и/или скважин может представлять собой ингибитор образования отложений, ингибитор образования гидратов, стабилизатор глин, бактерицидное вещество, заменитель соли, модификатор относительной проницаемости, поглотитель сульфидов, ингибитор коррозии, усилитель действия ингибитора коррозии, регулирующее рН вещество, поверхностно-активное вещество, разжижитель, регулятор фильтруемости, ингибитор осаждения асфальтенов, ингибитор осаждения парафинов, комплексообразующее вещество, пенообразователь, пеногаситель, эмульгатор, деэмульгатор, регулятор содержания железа, растворитель, понизитель трения или любое их сочетание. Ингибиторы образования отложений могутAccording to one aspect of the present invention, a nanoparticle is described that contains a releasable hydrocarbon formation and/or well treatment additive attached to the nanoparticle. The nanoparticle may contain silica and at least one Group 2 metal, Group 14 metal or transition metal, or combinations thereof in a complex silica-metal oxide (M-SiO 2 ). The nanoparticle may have a particle size of less than 300 nm (eg, from 0.1 to 300 nm, preferably from 10 to 250 nm). In a preferred embodiment, the metal is calcium (Ca) (eg Ca-SiO 2 ). The additive for treating hydrocarbon formations and/or wells may be a scale inhibitor, hydrate inhibitor, clay stabilizer, bactericidal agent, salt substitute, relative permeability modifier, sulfide scavenger, corrosion inhibitor, corrosion inhibitor enhancer, pH adjusting agent, surfactant. active agent, thinner, filterability regulator, asphaltene precipitation inhibitor, wax precipitation inhibitor, complexing agent, foaming agent, defoaming agent, emulsifier, demulsifier, iron content regulator, solvent, friction reducer or any combination thereof. Scale inhibitors can

- 2 044915 содержать органическую молекулу, в которой присутствуют группы сложных эфиров карбоновой кислоты, поликарбоновой кислоты, аспарагиновой кислоты, малеиновой кислоты, сульфоновой кислоты, фосфоновой кислоты или фосфорной кислоты либо соответствующие соли. Ингибитор образования отложений может содержать функциональную группу фосфоновой кислоты. Согласно предпочтительным аспектам в составе или в качестве ингибитора образования отложений могут присутствовать диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота) (DTPMPA), бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота)) (ВНМТРМР), этилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота) (EDTMPA), аминотриметиленфосфоновая кислота (АТМР), полиаминопростополиэфирметиленфосфоновая кислота (РАРЕМР), гидроксиэтиламино-ди(метиленфосфоновая кислота) (HEMPA) или их сочетание, предпочтительнее DTPMPA и/или НЕМРА. В качестве некоторых примеров в составе или в качестве ингибитора образования отложений могут присутствовать 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (HEDP), 2-фосфонобутан-1,2,4трикарбоновая кислота (РВТС), 2-гидроксифосфоноуксусная кислота (НРАА) или любое их сочетание. Согласно предпочтительному варианту осуществления добавка представляет собой DTPMPA и наночастица представляет собой SiO2-Ca. Добавка для обработки углеводородных пластов и/или скважин может пропитывать объем наночастицы. В качестве некоторых примеров, добавка для обработки углеводородных пластов и/или скважин может быть химически связана с наночастицей посредством ионной связи, ковалентной связи, водородной связи, ван-дер-ваальсова взаимодействия или адсорбции на частице. Добавка может быть способной высвобождаться из наночастицы регулируемым образом в течение продолжительного периода времени, например по меньшей мере в течение 500 суток, по меньшей мере в течение 1000 суток, по меньшей мере в течение 2000 суток, по меньшей мере в течение от 500 до 2500 суток или по меньшей мере в течение от 500 до 2000 суток после применения.- 2 044915 contain an organic molecule in which groups of esters of carboxylic acid, polycarboxylic acid, aspartic acid, maleic acid, sulfonic acid, phosphonic acid or phosphoric acid or corresponding salts are present. The scale inhibitor may contain a phosphonic acid functional group. In preferred aspects, diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid) (DTPMPA), bis(hexamethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid)) (HMPTPMP), ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (EDTMPA), aminotrimethylenephosphonic acid (ATMP), polyaminoprostopolyethermethylenephosphonic acid may be present in the formulation or as a scale inhibitor. acid (PAREMP), hydroxyethylamino-di(methylenephosphonic acid) (HEMPA) or a combination thereof, preferably DTPMPA and/or HEMPA. As some examples, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP), 2-phosphonobutane-1,2,4tricarboxylic acid (PBTC), 2-hydroxyphosphonoacetic acid (HPAA), or any combination of them. In a preferred embodiment, the additive is DTPMPA and the nanoparticle is SiO 2 -Ca. An additive for treating hydrocarbon formations and/or wells can permeate the volume of the nanoparticle. As some examples, the hydrocarbon reservoir and/or well treatment additive may be chemically bonded to the nanoparticle through ionic bonding, covalent bonding, hydrogen bonding, van der Waals interaction, or adsorption onto the particle. The additive may be capable of being released from the nanoparticle in a controlled manner over an extended period of time, for example at least 500 days, at least 1000 days, at least 2000 days, at least 500 to 2500 days or at least for 500 to 2000 days after use.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения наночастица может иметь формулу A/[SixMz]On, причем Si и М содержатся в структуре кристаллической решетки наночастицы, М представляет собой металл группы 2, переходный металл, металл группы 14 или любое их сочетание;According to a further aspect of the present invention, the nanoparticle may have the formula A/[SixMz]On, wherein Si and M are contained in the crystal lattice structure of the nanoparticle, M being a Group 2 metal, a transition metal, a Group 14 metal, or any combination thereof;

х составляет от 0,03 до 3, z составляет от 0,01 до 0,4 и n определяется степенями окисления металлов Si, M; иx is from 0.03 to 3, z is from 0.01 to 0.4 and n is determined by the oxidation states of the metals Si, M; And

А может представлять собой добавку для обработки углеводородных пластов или скважин, способную высвобождаться из наночастицы, которая описана выше.A may be an additive for the treatment of hydrocarbon formations or wells, capable of being released from a nanoparticle, which is described above.

Согласно предпочтительным аспектам настоящее изобретение относится к наночастицам, которые обеспечивают пролонгированное высвобождением добавок для обработки подземных скважин, например, ингибиторов образования отложений. Как обсуждается выше и во всем тексте описания настоящего изобретения, добавка может быть связана с наночастицей или иным образом прикреплена к наночастице. Добавка может представлять собой ингибитор образования отложений, который представляет собой органическую молекулу, в которой присутствуют группы сложных эфиров карбоновой кислоты, поликарбоновой кислоты, аспарагиновой кислоты, малеиновой кислоты, сульфоновой кислоты, фосфоновой кислоты или фосфорной кислоты. Согласно особенно предпочтительным вариантам осуществления ингибитор образования отложений может содержать функциональную группу фосфоновой кислоты. Согласно предпочтительным аспектам в составе или в качестве ингибитора образования отложений могут присутствовать диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота) (DTPMPA), бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота)) (ВНМТРМР), этилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота) (EDTMPA), аминотриметиленфосфоновая кислота (АТМР), полиаминопростополиэфирметиленфосфоновая кислота (РАРЕМР), гидроксиэтиламино-ди(метиленфосфоновая кислота) (HEMPA) или их сочетание, предпочтительнее DTPMPA и/или НЕМРА. В качестве некоторых примеров в составе или в качестве ингибитора образования отложений могут присутствовать 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (HEDP), 2-фосфонобутан-1,2,4трикарбоновая кислота (РВТС), 2-гидроксифосфоноуксусная кислота (НРАА) или любое их сочетание.In preferred aspects, the present invention provides nanoparticles that provide sustained release of subsurface well treatment additives, such as scale inhibitors. As discussed above and throughout the specification of the present invention, the additive may be associated with the nanoparticle or otherwise attached to the nanoparticle. The additive may be a scale inhibitor, which is an organic molecule in which carboxylic acid, polycarboxylic acid, aspartic acid, maleic acid, sulfonic acid, phosphonic acid or phosphoric acid ester groups are present. In particularly preferred embodiments, the scale inhibitor may contain a phosphonic acid functionality. In preferred aspects, diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid) (DTPMPA), bis(hexamethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid)) (HMPTPMP), ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (EDTMPA), aminotrimethylenephosphonic acid (ATMP), polyaminoprostopolyethermethylenephosphonic acid may be present in the formulation or as a scale inhibitor. acid (PAREMP), hydroxyethylamino-di(methylenephosphonic acid) (HEMPA) or a combination thereof, preferably DTPMPA and/or HEMPA. As some examples, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP), 2-phosphonobutane-1,2,4tricarboxylic acid (PBTC), 2-hydroxyphosphonoacetic acid (HPAA), or any combination of them.

Кроме того, раскрыты способы изготовления наночастиц. Способ может включать введение раствора соли металла, который содержит соль металла группы 2, соль металла группы 14, соль переходного металла (например, хлорид кальция), в контакт с водной дисперсией наночастиц диоксида кремния, имеющей рН от 2,5 до 3,3, с образованием материала на основе сложного оксида металла и кремния. После этого добавка для обработки подземных скважин может быть нанесена на наночастицу. Если используется смесь солей металлов, то может быть получена смесь наночастиц на основе сложных оксидов металла и кремния (M-SiO2 и M2-SiO2, где М и М2 представляют собой различные металлы, которые получены из солей металлов группы 2, металлов группы 14 или переходных металлов). Например, могут быть использованы в смеси наночастицы Са-SiO2, Mg-SiO2 и т.д. Согласно некоторым аспектам способ может включать необязательную стадию удаления воды из водного раствора, причем при удалении воды из водного раствора осаждаются наночастицы, предпочтительно при температуре от 70 до 150°C в течение 0,1 до 24 ч. Согласно предпочтительным аспектам раствор может содержать от 0,2 до 5 мас.% SiO2 и от 0,18 до 0,22 мас.% металла (предпочтительно, Са). Внедрение добавки может включать введение наночастицы в контакт с добавкой для обработки скважин с образованием смеси и ультразвуковую обработку смеси при рН от 9 до 10 с образованием наночастицы, в которой содержится внедренная добавка. Следует отметить, что образование наночастиц и/или внедрение добавок может быть осуществлено, когда отсут- 3 044915 ствует поверхностно-активное вещество и/или пиперазин-N,N'-бис(2-этансульфоновая кислота) (PIPES).In addition, methods for making nanoparticles are disclosed. The method may include contacting a metal salt solution that contains a Group 2 metal salt, a Group 14 metal salt, a transition metal salt (e.g., calcium chloride) with an aqueous dispersion of silica nanoparticles having a pH of 2.5 to 3.3, with the formation of a material based on a complex metal oxide and silicon. The underground well treatment additive can then be applied to the nanoparticle. If a mixture of metal salts is used, then a mixture of nanoparticles based on complex metal and silicon oxides (M-SiO 2 and M 2 -SiO2, where M and M 2 are different metals that are obtained from salts of group 2 metals, group metals) can be obtained 14 or transition metals). For example, nanoparticles of Ca-SiO2, Mg- SiO2 , etc. can be used in a mixture. In some aspects, the method may include the optional step of removing water from the aqueous solution, wherein the removal of water from the aqueous solution precipitates nanoparticles, preferably at a temperature of from 70 to 150°C for 0.1 to 24 hours. In preferred aspects, the solution may contain from 0 .2 to 5 wt.% SiO 2 and from 0.18 to 0.22 wt.% metal (preferably Ca). Embedding the additive may involve contacting the nanoparticle with the well treatment additive to form a mixture and sonicating the mixture at a pH of 9 to 10 to form a nanoparticle that contains the embedded additive. It should be noted that the formation of nanoparticles and/or the incorporation of additives can be carried out when surfactant and/or piperazine-N,N'-bis(2-ethanesulfonic acid) (PIPES) is absent.

Раствор соли металла может иметь значение рН, составляющее от 5,5 до 6,5, предпочтительно 6. Наночастица содержит по меньшей мере 0,1 мас.% добавки, предпочтительно от 2 до 15 мас.%, по отношению к полной массе содержащей добавку наночастицы.The metal salt solution may have a pH value of from 5.5 to 6.5, preferably 6. The nanoparticle contains at least 0.1 wt.% additive, preferably from 2 to 15 wt.%, based on the total weight containing the additive nanoparticles.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предложены композиции для обработки подземных скважин, содержащие наночастицы согласно настоящему изобретению, а также способы обработки скважин с применением таких композиций посредством их введения в скважину или подземный пласт, представляющий собой, например, резервуар или необсаженную скважину. Композиция может быть добавлена и в другие буровые текучие среды, представляющие собой, например, водный солевой раствор или другие водные текучие среды. Композиция может содержать водную среду, неводную среду или их смеси, в качестве которых присутствуют, например, водный раствор соли, кислый водный раствор, низкосульфатная морская вода, водный раствор карбоната натрия, поверхностно-активное вещество, или другая промывочная текучая среда, масляная фаза, суспензия, неводная среда, или любое их сочетание).According to another aspect of the present invention, there are provided compositions for treating underground wells containing nanoparticles according to the present invention, as well as methods for treating wells using such compositions by introducing them into a well or underground formation, such as a reservoir or an open hole. The composition may be added to other drilling fluids, such as aqueous brine or other aqueous fluids. The composition may contain an aqueous medium, a non-aqueous medium, or mixtures thereof, such as an aqueous salt solution, an acidic aqueous solution, low sulfate seawater, an aqueous sodium carbonate solution, a surfactant, or other rinsing fluid, an oil phase, suspension, non-aqueous medium, or any combination thereof).

Согласно некоторым вариантам осуществления предложен способ введения добавки в подземный пласт. Способ может включать получение композиции, которая содержит наночастицы с внедренными добавками, которые описаны выше и во всем тексте описания настоящего изобретения, и введение композиции содержащих добавки наночастиц в подземный пласт. Композиция содержащих добавки наночастиц может быть введена в буровую текучую среду (буровой раствор) или в текучую среду для повышения нефтедобычи.In some embodiments, a method of introducing an additive into a subterranean formation is provided. The method may include obtaining a composition that contains nanoparticles with embedded additives as described above and throughout the specification of the present invention, and introducing the composition containing nanoparticles into a subterranean formation. The composition of additive-containing nanoparticles can be introduced into a drilling fluid (drilling fluid) or fluid to enhance oil recovery.

Кроме того, в контексте настоящего изобретения раскрыты аспекты 1-42. Аспект 1 представляет собой наночастицу, содержащую высвобождаемую добавку для обработки углеводородных пластов и/или скважин, которая прикреплена к наночастице, причем наночастица содержит диоксид кремния и по меньшей мере один металл, образующий сложный оксид металла и кремния, причем наночастица имеет размер частицы, составляющий менее чем 300 нм, при этом в качестве металла выбирают металл группы 2 и/или переходный металл. Аспект 2 представляет собой наночастицу согласно аспекту 1, в которой металл представляет собой кальций (Са). Аспект 3 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 1-2, причем размер частицы составляет от 0,1 до 300 нм, предпочтительно от 10 до 250 нм. Аспект 4 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 1-3, в которой добавка для обработки углеводородных пластов и/или скважин представляет собой ингибитор образования отложений, ингибитор образования гидратов, стабилизатор глин, бактерицидное вещество, заменитель соли, модификатор относительной проницаемости, поглотитель сульфидов, ингибитор коррозии, усилитель действия ингибитора коррозии, регулирующее рН вещество, поверхностно-активное вещество, разжижитель, регулятор фильтруемости, ингибитор осаждения асфальтенов, ингибитор осаждения парафинов, комплексообразующее вещество, пенообразователь, пеногаситель, эмульгатор, деэмульгатор, регулятор содержания железа, растворитель, понизитель трения или любое их сочетание. Аспект 5 представляет собой наночастицу согласно аспекту 4, в которой добавка представляет собой ингибитор образования отложений. Аспект 6 представляет собой наночастицу согласно аспекту 5, в которой ингибитор образования отложений представляет собой органическую молекулу, в которой присутствуют группы сложных эфиров карбоновой кислоты, поликарбоновой кислоты, аспарагиновой кислоты, малеиновой кислоты, сульфоновой кислоты, фосфоновой кислоты или фосфорной кислоты, или соответствующие соли. Аспект 7 представляет собой наночастицу согласно аспекту 5, в которой ингибитор образования отложений содержит функциональную группу фосфоновой кислоты, предпочтительно в составе или в качестве ингибитора образования отложений могут присутствовать диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота) (DTPMPA), бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота)) (ВНМТРМР), этилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота) (EDTMPA), аминотриметиленфосфоновая кислота (АТМР), полиаминопростополиэфирметиленфосфоновая кислота (РАРЕМР), гидроксиэтиламино-ди(метиленфосфоновая кислота) (HEMPA) или их сочетание, предпочтительнее DTPMPA и/или HEMPA, и/или при этом в ингибиторе образования отложений содержится 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (HEDP), 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота (РВТС), 2-гидроксифосфоноуксусная кислота (НРАА) или любое их сочетание. Аспект 8 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 1-7, причем добавка для обработки углеводородных пластов и/или скважин пропитывает объем наночастицы. Аспект 9 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 1-8, в которой добавка представляет собой DTPMPA, и наночастица содержит SiO2-Ca. Аспект 10 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 1-9, причем добавка для обработки углеводородных пластов и/или скважин химически связана с наночастицей посредством ионной связи, ковалентной связи, водородной связи, ван-дерваальсова взаимодействия или адсорбции на частице. Аспект 11 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 1-10, причем добавка способна высвобождаться из наночастицы регулируемым образом в течение продолжительного периода времени, например, по меньшей мере в течение 500 суток, по меньшей мере в течение 1000 суток, по меньшей мере в течение 2000 суток, по меньшей мере в течение от 500 до 2500 суток или по меньшей мере в течение от 500 до 2000 суток после применения.In addition, aspects 1-42 are disclosed in the context of the present invention. Aspect 1 is a nanoparticle containing a releasable hydrocarbon formation and/or well treatment additive that is attached to the nanoparticle, wherein the nanoparticle contains silica and at least one metal forming a metal-silicon complex oxide, wherein the nanoparticle has a particle size of less than than 300 nm, with a Group 2 metal and/or a transition metal being selected as the metal. Aspect 2 is a nanoparticle according to aspect 1, in which the metal is calcium (Ca). Aspect 3 is a nanoparticle according to any of aspects 1-2, the particle size being from 0.1 to 300 nm, preferably from 10 to 250 nm. Aspect 4 is a nanoparticle according to any of aspects 1-3, wherein the hydrocarbon formation and/or well treatment additive is a scale inhibitor, hydrate inhibitor, clay stabilizer, germicidal agent, salt replacer, relative permeability modifier, sulfide scavenger, corrosion inhibitor, corrosion inhibitor enhancer, pH adjusting agent, surfactant, thinner, filterability regulator, asphaltene precipitation inhibitor, wax inhibitor, complexing agent, foaming agent, defoaming agent, emulsifier, demulsifier, iron content regulator, solvent, friction reducer or any combination of them. Aspect 5 is a nanoparticle according to aspect 4, wherein the additive is a scale inhibitor. Aspect 6 is a nanoparticle according to aspect 5, wherein the scale inhibitor is an organic molecule in which carboxylic acid, polycarboxylic acid, aspartic acid, maleic acid, sulfonic acid, phosphonic acid or phosphoric acid ester groups, or corresponding salts, are present. Aspect 7 is a nanoparticle according to aspect 5, in which the scale inhibitor contains a phosphonic acid functional group, preferably diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid) (DTPMPA), bis(hexamethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid)) (HMTMP) may be present in the composition or as the scale inhibitor ), ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (EDTMPA), aminotrimethylenephosphonic acid (ATMP), polyaminoprostopolyethermethylenephosphonic acid (PAREMP), hydroxyethylamino-di(methylenephosphonic acid) (HEMPA) or a combination thereof, preferably DTPMPA and/or HEMPA, and/or in The scale inhibitor contains 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP), 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC), 2-hydroxyphosphonoacetic acid (HPAA), or any combination thereof. Aspect 8 is a nanoparticle according to any of aspects 1-7, wherein the hydrocarbon formation and/or well treatment additive permeates the volume of the nanoparticle. Aspect 9 is a nanoparticle according to any of aspects 1-8, wherein the additive is DTPMPA and the nanoparticle contains SiO 2 -Ca. Aspect 10 is a nanoparticle according to any of aspects 1-9, wherein the hydrocarbon formation and/or well treatment additive is chemically bonded to the nanoparticle through ionic bonding, covalent bonding, hydrogen bonding, van der Waals interaction, or adsorption on the particle. Aspect 11 is a nanoparticle according to any of aspects 1-10, wherein the additive is capable of being released from the nanoparticle in a controlled manner over an extended period of time, for example, at least 500 days, at least 1000 days, at least 2000 days, at least for 500 to 2500 days or at least for 500 to 2000 days after use.

Аспект 12 представляет собой наночастицу, имеющую следующую формулуAspect 12 is a nanoparticle having the following formula

- 4 044915- 4 044915

A/[SixMz]On, причем Si и М содержатся в структуре кристаллической решетки наночастицы, М представляет собой металл группы 2, переходный металл, металл группы 14 или любое их сочетание;A/[SixMz]On, wherein Si and M are contained in the crystal lattice structure of the nanoparticle, M being a Group 2 metal, a transition metal, a Group 14 metal, or any combination thereof;

х составляет от 0,03 до 3, z составляет от 0,01 до 0,4 и n определяется степенями окисления металлов Si, M; иx is from 0.03 to 3, z is from 0.01 to 0.4 and n is determined by the oxidation states of the metals Si, M; And

А представляет собой добавку для обработки углеводородных пластов или скважин, способную высвобождаться из наночастицы, причем наночастица имеет размер частицы, составляющий менее чем 300 нм.A is a hydrocarbon reservoir or well treatment additive capable of being released from a nanoparticle, the nanoparticle having a particle size of less than 300 nm.

Аспект 13 представляет собой наночастицу согласно аспекту 12, в которой М представляет собой бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Са), стронций (Sr), барий (Ва) и радий (Ra). Аспект 14 представляет собой наночастицу согласно аспекту 12, в которой М представляет собой кальций (Са). Аспект 15 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 12-14, в которой А представляет собой ингибитор образования отложений, ингибитор образования гидратов, стабилизатор глин, бактерицидное вещество, заменитель соли, модификатор относительной проницаемости, поглотитель сульфидов, ингибитор коррозии, усилитель действия ингибитора коррозии, регулирующее рН вещество, поверхностноактивное вещество, разжижитель, регулятор фильтруемости, ингибитор осаждения асфальтенов, ингибитор осаждения парафинов, комплексообразующее вещество, пенообразователь, пеногаситель, эмульгатор, деэмульгатор, регулятор содержания железа, растворитель, понизитель трения или любое их сочетание. Аспект 16 представляет собой наночастицу согласно аспекту 15, в которой добавка представляет собой ингибитор образования отложений. Аспект 17 представляет собой наночастицу согласно аспекту 16, в которой ингибитор образования отложений представляет собой органическую молекулу, в которой присутствуют группы сложных эфиров карбоновой кислоты, поликарбоновой кислоты, аспарагиновой кислоты, малеиновой кислоты, сульфоновой кислоты, фосфоновой кислоты или фосфорной кислоты, или соответствующие соли. Аспект 18 представляет собой наночастицу согласно аспекту 17, в которой ингибитор образования отложений содержит функциональную группу фосфоновой кислоты, причем в составе или в качестве ингибитора образования отложений предпочтительно присутствуют диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота) (DTPMPA), бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота)) (ВНМТРМР), этилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота) (EDTMPA), аминотриметиленфосфоновая кислота (АТМР), полиаминопростополиэфирметиленфосфоновая кислота (РАРЕМР), гидроксиэтиламиноди(метиленфосфоновая кислота) (HEMPA) или их сочетание, предпочтительнее DTPMPA и/или HEMPA, и/или при этом ингибитор образования отложений содержит 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (HEDP), 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота (РВТС), 2-гидроксифосфоноуксусная кислота (НРАА) или любое их сочетание. Аспект 19 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 12-18, причем добавка А пропитывает объем наночастицы. Аспект 20 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 12-18, причем добавка А химически связана с наночастицей посредством ионной связи, ковалентной связи, водородной связи, ван-дер-ваальсова взаимодействия или адсорбции на частице. Аспект 21 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 12-20, причем размер частицы составляет от 1 до 300 нм, предпочтительно от 10 до 250 нм или предпочтительнее от 50 до 200 нм. Аспект 22 представляет собой наночастицу согласно любому из аспектов 12-21, причем добавка способна высвобождаться из наночастица регулируемым образом в течение продолжительного периода времени, например, по меньшей мере в течение 500 суток, по меньшей мере в течение 1000 суток, по меньшей мере в течение 2000 суток, по меньшей мере в течение от 500 до 2500 суток или по меньшей мере в течение от 500 до 2000 суток после применения.Aspect 13 is a nanoparticle according to aspect 12, in which M represents beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) and radium (Ra). Aspect 14 is a nanoparticle according to aspect 12, in which M represents calcium (Ca). Aspect 15 is a nanoparticle according to any of aspects 12-14, wherein A is a scale inhibitor, hydrate inhibitor, clay stabilizer, germicidal agent, salt replacer, relative permeability modifier, sulfide scavenger, corrosion inhibitor, corrosion inhibitor enhancer, pH adjusting agent, surfactant, thinner, filterability regulator, asphaltene deposition inhibitor, wax deposition inhibitor, complexing agent, foaming agent, defoaming agent, emulsifier, demulsifier, iron content regulator, solvent, friction reducer, or any combination thereof. Aspect 16 is a nanoparticle according to aspect 15, wherein the additive is a scale inhibitor. Aspect 17 is a nanoparticle according to aspect 16, wherein the scale inhibitor is an organic molecule in which carboxylic acid, polycarboxylic acid, aspartic acid, maleic acid, sulfonic acid, phosphonic acid or phosphoric acid ester groups, or corresponding salts, are present. Aspect 18 is a nanoparticle according to aspect 17, in which the scale inhibitor contains a phosphonic acid functional group, and preferably diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid) (DTPMPA), bis(hexamethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid)) (HMTMP) are present in the composition or as the scale inhibitor ), ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (EDTMPA), aminotrimethylenephosphonic acid (ATMP), polyaminoprostopolyethermethylenephosphonic acid (PAREMP), hydroxyethylaminedi(methylenephosphonic acid) (HEMPA) or a combination thereof, preferably DTPMPA and/or HEMPA, and/or a scale inhibitor contains 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP), 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC), 2-hydroxyphosphonoacetic acid (HPAA), or any combination thereof. Aspect 19 is a nanoparticle according to any of aspects 12-18, wherein additive A permeates the volume of the nanoparticle. Aspect 20 is a nanoparticle according to any of aspects 12-18, wherein additive A is chemically bonded to the nanoparticle through ionic bonding, covalent bonding, hydrogen bonding, van der Waals interaction, or adsorption onto the particle. Aspect 21 is a nanoparticle according to any of aspects 12-20, wherein the particle size is from 1 to 300 nm, preferably from 10 to 250 nm, or more preferably from 50 to 200 nm. Aspect 22 is a nanoparticle according to any of aspects 12-21, wherein the additive is capable of being released from the nanoparticle in a controlled manner over an extended period of time, for example, at least 500 days, at least 1000 days, at least 2000 days, at least for 500 to 2500 days or at least for 500 to 2000 days after use.

Аспект 23 представляет собой композицию для обработки скважин, содержащую множество наночастиц согласно любому из аспектов 1-22. Аспект 24 представляет собой композицию для обработки скважин согласно аспекту 23, причем композиция представляет собой текучую среду. Аспект 25 представляет собой композицию для обработки скважин согласно любому из аспектов 23-24, причем композиция для обработки скважин представляет собой композицию с регулируемым высвобождением, которая способна высвобождать добавку для обработки скважин в течение продолжительного периода времени, например, по меньшей мере в течение 500 суток, по меньшей мере в течение 1000 суток, по меньшей мере в течение 2000 суток, по меньшей мере в течение от 500 до 2500 суток или по меньшей мере в течение от 500 до 2000 суток после применения. Аспект 26 представляет собой композицию для обработки скважин согласно любому из аспектов 23-25, в которой дополнительно содержится вода, водный раствор соли, кислый водный раствор, низкосульфатная морская вода, водный раствор карбоната натрия, поверхностно-активное вещество или другая промывочная текучая среда, или любое их сочетание.Aspect 23 is a well treatment composition comprising a plurality of nanoparticles according to any of aspects 1-22. Aspect 24 is a well treatment composition according to aspect 23, wherein the composition is a fluid. Aspect 25 is a well treatment composition according to any of aspects 23-24, wherein the well treatment composition is a controlled release composition that is capable of releasing the well treatment additive over an extended period of time, such as at least 500 days , at least for 1000 days, for at least 2000 days, for at least 500 to 2500 days, or for at least 500 to 2000 days after use. Aspect 26 is a well treatment composition according to any of aspects 23-25, which further contains water, an aqueous brine solution, an acidic aqueous solution, low sulfate seawater, an aqueous sodium carbonate solution, a surfactant or other flushing fluid, or any combination of them.

Аспект 27 представляет собой способ обработки углеводородного пласта или ствола скважины, включающий введение композиции согласно любому из аспектов 23-26 в ствол скважины, причем ствол скважины пронизывает подземный пласт. Аспект 28 представляет собой способ согласно аспекту 27, в котором обработка представляет собой обработку под давлением, непрерывную обработку или обработку с применением труболовки подземного скважинного пласта или ствола скважины. Аспект 29 представляет собой способ согласно любому из аспектов 27-28, в котором добавка высвобождается из наночастицы в течение продолжительного периода времени.Aspect 27 is a method of treating a hydrocarbon formation or wellbore, comprising introducing a composition according to any of aspects 23-26 into the wellbore, the wellbore penetrating a subterranean formation. Aspect 28 is the method of aspect 27, wherein the treatment is pressure treatment, continuous treatment, or tubing treatment of a subterranean well formation or wellbore. Aspect 29 is a method according to any of aspects 27-28, in which the additive is released from the nanoparticle over an extended period of time.

- 5 044915- 5 044915

Аспект 30 представляет собой способ изготовления наночастицы согласно любому из аспектов 1-11, причем способ включает (а) добавление раствора соли металла, содержащего соль металла группы 2, соль металла группы 14 или соль переходного металла, или их смесь в водный раствор диоксида кремния, имеющий рН от 2,5 до 3,3, с образованием суспензии, содержащей наночастицы типа металл-SiO2, где металл представляет собой металл группы 2, металл группы 14 или переходный металл; и (b) введение добавки для обработки углеводородных пластов или скважин в наночастицу.Aspect 30 is a method of making a nanoparticle according to any of aspects 1-11, the method comprising (a) adding a metal salt solution containing a Group 2 metal salt, a Group 14 metal salt or a transition metal salt, or a mixture thereof, to an aqueous silica solution, having a pH of from 2.5 to 3.3, to form a suspension containing nanoparticles of the metal-SiO 2 type, where the metal is a group 2 metal, a group 14 metal or a transition metal; and (b) introducing a hydrocarbon formation or well treatment additive into the nanoparticle.

Аспект 31 представляет собой способ согласно аспекту 30, в котором на стадиях (а) и (b) отсутствуют поверхностно-активное вещество и пиперазин-К,К'-бис(2-этансульфоноваякислота). Аспект 32 представляет собой способ согласно любому из аспектов 30-31, причем способ дополнительно включает удаление воды из водного раствора, предпочтительно при температуре от 70 до 150°C в течение 0,1 до 24 ч. Аспект 33 представляет собой способ согласно аспекту 32, в котором содержание SiO2 составляет от 0,2 до 5 мас.% и содержание металла составляет от 0,18 до 0,22 М. Аспект 34 представляет собой способ согласно любому из аспектов 30-33, в котором стадия (с) включает введение наночастицы в контакт с добавкой для обработки скважин с образованием смеси и ультразвуковую обработку смеси при рН от 9 до 10 с образованием наночастицы, содержащей внедренную в нее добавку для обработки скважин. Аспект 35 представляет собой способ согласно любому из аспектов 30-34, в котором раствор соли металла группы 2 или соли переходного металла имеет значение рН, составляющее от 5,5 до 6,5, предпочтительно 6. Аспект 36 представляет собой способ согласно любому из аспектов 30-35, в котором наночастица на стадии (с) содержит по меньшей мере 0,1 мас.%, предпочтительно от 2 до 15 мас.%, добавки по отношению к полной массе содержащей добавку наночастицы. Аспект 37 представляет собой способ согласно любому из аспектов 30-36, в котором раствор соли металла представляет собой водный раствор хлорида кальция. Аспект 38 представляет собой способ согласно любому из аспектов 30-37, в котором воду удаляют посредством испарения. Аспект 39 представляет собой способ согласно аспекту 38, в котором испарение осуществляют при температуре от 70 до 100°C.Aspect 31 is the method of aspect 30 wherein steps (a) and (b) omit the surfactant and piperazine-K,K'-bis(2-ethanesulfonic acid). Aspect 32 is a method according to any of aspects 30-31, the method further comprising removing water from an aqueous solution, preferably at a temperature of from 70 to 150°C for 0.1 to 24 hours. Aspect 33 is a method according to aspect 32. wherein the SiO 2 content is from 0.2 to 5 wt.% and the metal content is from 0.18 to 0.22 M. Aspect 34 is a method according to any of aspects 30-33, in which step (c) includes introducing contacting the nanoparticles with a well treatment additive to form a mixture; and ultrasonicating the mixture at a pH of 9 to 10 to form a nanoparticle containing the well treatment additive embedded therein. Aspect 35 is a method according to any one of aspects 30-34, wherein the solution of a group 2 metal salt or a transition metal salt has a pH value of from 5.5 to 6.5, preferably 6. Aspect 36 is a method according to any one aspect 30-35, wherein the nanoparticle in step (c) contains at least 0.1 wt.%, preferably from 2 to 15 wt.%, additive relative to the total weight of the additive-containing nanoparticle. Aspect 37 is a method according to any of aspects 30-36, wherein the metal salt solution is an aqueous solution of calcium chloride. Aspect 38 is a method according to any of aspects 30-37, wherein water is removed by evaporation. Aspect 39 is the method according to aspect 38, in which the evaporation is carried out at a temperature of from 70 to 100°C.

Аспект 40 представляет собой способ введения добавки в подземный пласт, включающий введение композиции, содержащей (i) наночастицу согласно любому из аспектов 1-22, в подземный пласт или (ii) введение композиции для обработки скважин согласно любому из аспектов 23-27 в подземный пласт. Аспект 41 представляет собой способ согласно аспекту 40, в котором введение композиции в подземный пласт включает введение композиции в буровую текучую среду. Аспект 42 представляет собой способ согласно аспекту 40, в котором введение композиции в подземный пласт включает введение композиции в текучую среду для повышения нефтедобычи.Aspect 40 is a method of introducing an additive into a subterranean formation, comprising introducing a composition comprising (i) a nanoparticle according to any of aspects 1-22 into the subterranean formation or (ii) introducing a well treatment composition according to any of aspects 23-27 into the subterranean formation. . Aspect 41 is the method of aspect 40, wherein introducing the composition into a subterranean formation includes introducing the composition into a drilling fluid. Aspect 42 is the method of aspect 40, wherein introducing the composition into a subterranean formation includes introducing the composition into a fluid to enhance oil recovery.

Далее представлены определения различных терминов и выражений, используемых во всем тексте описания настоящего изобретения.The following are definitions of various terms and expressions used throughout the specification of the present invention.

Термин способный высвобождаться, который относится к добавке для обработки подземных скважин, означает, что в условиях применения, например, в подземной скважине добавка для обработки скважин диссоциирует, гидролизуется, становится химически несвязанной или оказывается иным образом отделенной от наночастицы и доступной для применения в соответствии с заданной целью, например, в качестве ингибитора образования отложений в подземной скважине.The term releasable, as it relates to a subterranean well treatment additive, means that under conditions of use, such as in a subterranean well, the well treatment additive dissociates, hydrolyzes, becomes chemically unbound, or is otherwise separated from the nanoparticle and is available for use in accordance with a given purpose, for example, as a scale inhibitor in an underground well.

Термин регулируемое высвобождение в течение продолжительного периода времени относится к скорости высвобождения добавки для обработки подземных скважин из наночастиц и означает, что в условиях применения, таких как, например, подземная скважина, добавка высвобождается из наночастицы в течение более продолжительного периода времени, чем если бы добавка не была адсорбирована или иным образом прикреплена к наночастице согласно настоящему изобретению.The term controlled release over an extended period of time refers to the rate of release of the underground well treatment additive from the nanoparticles and means that under application conditions such as, for example, an underground well, the additive is released from the nanoparticle over a longer period of time than if the additive was not adsorbed or otherwise attached to the nanoparticle according to the present invention.

Термины пластовая текучая среда или пластовые текучие среды означают жидкости и газы, которые присутствуют в пласте. Неограничительные примеры пластовой текучей среды представляют собой жидкие и газообразные углеводороды, вода, водный раствор соли, содержащие серу и/или углеводороды, неорганические жидкости и газы и т.п.The terms formation fluid or formation fluids mean liquids and gases that are present in a formation. Non-limiting examples of formation fluids include liquid and gaseous hydrocarbons, water, brine containing sulfur and/or hydrocarbons, inorganic liquids and gases, and the like.

Термины приблизительно или примерно определены таким образом, что они означают приближение в понимании обычного специалиста в данной области техники. Согласно неограничительному варианту осуществления эти термины определены как отклонение в пределах 10%, предпочтительно в пределах 5%, предпочтительнее в пределах 1% и наиболее предпочтительно в пределах 0,5%.The terms approximately or approximately are defined such that they mean approximation as understood by one of ordinary skill in the art. In a non-limiting embodiment, these terms are defined to be within 10%, preferably within 5%, more preferably within 1%, and most preferably within 0.5%.

Термины мас.%, об.% или мол.% означает массовое, объемное или молярное процентное содержание компонента, соответственно, по отношению к полной массе, полному объему или полному числу молей материала, в котором содержится данный компонент. В качестве неограничительного примера 10 г компонента в 100 г материала составляет 10 мас.% данного компонента.The terms wt.%, vol.% or mol.% mean the mass, volume or molar percentage of a component, respectively, relative to the total weight, total volume or total number of moles of the material in which the component is contained. As a non-limiting example, 10 g of a component in 100 g of material represents 10% by weight of that component.

Термин практически и его видоизменения определены таким образом, что они представляют собой диапазоны в пределах 10%, в пределах 5%, в пределах 1% или в пределах 0,5%.The term practically and its variations are defined to be ranges within 10%, within 5%, within 1% or within 0.5%.

Термины ингибировать, или сокращать, или предотвращать, или избегать, или любые видоизменения указанных терминов, которые используются в формуле и/или в описании настоящего изобретения, означают любое измеримое уменьшение или полное ингибирование для достижения желательного результата. Термин эффективный, который используются в формуле и/или в описании настоящего изо- 6 044915 бретения, означают достаточность для достижения желательного, ожидаемого или предусмотренного результата.The terms inhibit, or reduce, or prevent, or avoid, or any modification of these terms, as used in the claims and/or description of the present invention, mean any measurable reduction or complete inhibition to achieve the desired result. The term effective, as used in the claims and/or description of the present invention, means sufficient to achieve the desired, expected or intended result.

Применение грамматических форм единственного числа в сочетании с любым из терминов включающий, охватывающий, содержащий или имеющий в формуле и/или в описании настоящего изобретения может означать один, но это также соответствует значению один или несколько, по меньшей мере один и один или более чем один.The use of singular grammatical forms in combination with any of the terms including, including, containing or having in the claims and/or description of the present invention may mean one, but it also means one or more, at least one and one or more than one .

Наночастицы и способы согласно настоящему изобретению могут содержать, состоять в основном из или состоять из конкретных элементов, ингредиентов, компонентов, композиций и других объектов, которые раскрыты во всем тексте описания настоящего изобретения. Что касается переходного выражения состоящий в основном из в одном неограничительном аспекте, основная и новая характеристика наночастиц согласно настоящему изобретению представляет собой их способность введения обеспечивающей регулируемое высвобождение добавки для обработки скважин в течение продолжительного периода времени в процессе применения (например, в подземных скважинах).The nanoparticles and methods of the present invention may contain, consist primarily of, or consist of specific elements, ingredients, components, compositions, and other items that are disclosed throughout the specification of the present invention. In terms of transitional expression consisting primarily of, in one non-limiting aspect, the primary and novel characteristic of the nanoparticles of the present invention is their ability to introduce a controlled release well treatment additive over an extended period of time during application (eg, in underground wells).

Термины включающий (а также любые формы слова включающий, такие как включают и включает), имеющий (а также любые формы слова имеющий, такие как имеют и имеет), содержащий (а также любые формы слова содержащий, такие как содержат и содержит) или охватывающий (а также любые формы слова охватывающий, такие как охватывают и охватывает) являются включительными или неограничительными, и ими не исключены дополнительные элементы или технологические стадии, которые не были перечислены.The terms including (as well as any forms of including, such as include and include), having (as well as any forms of having, such as have and has), containing (as well as any forms of containing, such as contain and contains) or encompassing (as well as any forms of the word encompassing, such as embrace and covers) are inclusive or non-limiting, and do not exclude additional elements or technological steps that are not listed.

Другие объекты, признаки и преимущества настоящего изобретения становятся очевидными из следующих фигур, подробного описания и примеров. Однако следует понимать, что хотя эти фигуры, подробное описание и примеры представляют конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, они приведены исключительно в качестве иллюстрации и не предназначены для целей ограничения. Кроме того, предусмотрено, что изменения и модификации в пределах идеи и объема настоящего изобретения становятся очевидными для специалистов в данной области техники из этого подробного описания.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following figures, detailed description and examples. However, it should be understood that while these figures, detailed description and examples represent specific embodiments of the present invention, they are provided for illustrative purposes only and are not intended to be limiting. It is further intended that changes and modifications within the spirit and scope of the present invention will become apparent to those skilled in the art from this detailed description.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

На фиг. 1 схематически представлен способ обработки подземной скважины с применением наночастиц согласно настоящему изобретению, содержащих добавку для обработки подземных скважин.In fig. 1 is a schematic representation of a method for treating a subterranean well using nanoparticles according to the present invention containing a subterranean well treatment additive.

На фиг. 2 представлен график зависимости размера наночастицы в микрометрах от объемной плотности в процентах с применением и без применения ультразвуковой обработки.In fig. Figure 2 shows a graph of the dependence of the nanoparticle size in micrometers on the bulk density in percent with and without the use of ultrasonic treatment.

На фиг. 3 представлен график зависимости противоточных эксплуатационных характеристик от композиции наночастиц согласно настоящему изобретению в уплотненных стеклянных колонках.In fig. 3 is a graph of countercurrent performance versus nanoparticle composition of the present invention in packed glass columns.

На фиг. 4 представлен график зависимости противоточных эксплуатационных характеристик от композиции наночастиц согласно настоящему изобретению в неповрежденной сердцевине.In fig. 4 is a graph of countercurrent performance versus nanoparticle composition of the present invention in an intact core.

На фиг. 5 представлены графики зависимости противоточных эксплуатационных характеристик от композиции наночастиц согласно настоящему изобретению в неповрежденной сердцевине с введением KCl, введением додецилбензолсульфоната натрия (SDBS) и введением согласно настоящему изобретению.In fig. 5 is a graph of countercurrent performance versus nanoparticle composition of the present invention in an intact core with KCl injection, sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS) injection, and injection of the present invention.

На фиг. 6 представлен график поточных эксплуатационных характеристик композиции наночастиц согласно настоящему изобретению с неповрежденной сердцевиной с применением DTPMP в качестве добавки и описанного выше DTPMP.In fig. 6 is a plot of the on-line performance of the nanoparticle composition of the present invention with the core intact using DTPMP as an additive and the DTPMP described above.

Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed Disclosure of the Present Invention

Согласно настоящему изобретению предложены носители на основе наночастиц, содержащие добавки, предназначенные для подземной обработки (например, добавки для обработки скважин). Указанные носители на основе наночастиц могут обеспечивать пролонгированное или замедленное высвобождение добавки для обработки подземных скважин в условиях применения, например, в подземных скважинах для добычи нефти, газа или воды, или в любых подземных пластах. Следует отметить, что средний размер частицы в случае наночастиц составляет менее чем 300 нм, что обеспечивает преимущество минимального повреждения пласта при введении в подземный пласт, ствол скважины или скважину. Регулируемое высвобождение таких добавок в течение продолжительного периода времени уменьшает или устраняет необходимость повторной обработки скважин или подземных пластов (например, углеводородных пластов) с применением таких добавок, а также обеспечивает снижение стоимости и трудоемкости и сокращение рисов для окружающей среды. Согласно настоящему изобретению предусмотрено связывание или адсорбирование добавки на наночастицах, представляющих собой наночастицы на основе диоксида кремния, которые содержат металл группы 2 или переходный металл. Указанные носители на основе наночастиц можно получать, осуществляя следующие операции:The present invention provides nanoparticle carriers containing additives intended for subsurface treatment (eg, well treatment additives). These nanoparticle carriers can provide sustained or sustained release of the additive for treating subterranean wells under application conditions, such as subterranean oil, gas or water wells, or any subterranean formation. It should be noted that the average particle size in the case of nanoparticles is less than 300 nm, which provides the advantage of minimal formation damage when introduced into a subterranean formation, wellbore or well. The controlled release of such additives over an extended period of time reduces or eliminates the need to re-treat wells or subterranean formations (eg, hydrocarbon formations) with such additives, and also provides reduced cost, labor intensity and reduced environmental impact. The present invention provides for binding or adsorbing an additive to nanoparticles that are silica-based nanoparticles that contain a Group 2 metal or a transition metal. These nanoparticle-based carriers can be obtained by performing the following operations:

(1) введение водной дисперсии наночастиц диоксида кремния в контакт с водным раствором, содержащим соль или алкоксид металла группы 2, металла группы 14 или переходного металла, при рН от 2,5 до 3,3 с образованием наночастицы на основе сложного оксида металла и кремния; и (2) введение добавки для подземной обработки (например, добавки для обработки скважин) в наночастицу. Без намерения ограничиваться теорией авторы считают, что металл группы 2, металл группы 14 или переходный металл вводится в решетку Si-O.(1) contacting an aqueous dispersion of silica nanoparticles with an aqueous solution containing a salt or alkoxide of a Group 2 metal, a Group 14 metal, or a transition metal at a pH of 2.5 to 3.3 to form a silica metal oxide nanoparticle ; and (2) incorporating a subsurface treatment additive (eg, a well treatment additive) into the nanoparticle. Without wishing to be bound by theory, the authors believe that a Group 2 metal, a Group 14 metal, or a transition metal is introduced into the Si-O lattice.

Согласно настоящему изобретению предложен изящный путь к предложению недорогостоящих иThe present invention provides an elegant way to offer low-cost and

- 7 044915 нетрудоемких способов введения в скважины добавки для обработки подземных скважин, такой как ингибитор образования отложений, таким образом, чтобы было обеспечено высвобождение добавки в течение продолжительного периода времени, и при этом была уменьшена или исключена потребность в повторной обработке скважин с применением таких добавок. Кроме того, согласно настоящему изобретению предложены эффективные способы введения добавок в текучие среды, используемые в целях добычи текучих сред (например, нефти и газа) из подземных пластов. Например, добавки могут быть введены в качестве добавок в буровые текучие среды (буровые растворы), текучие среды для повышения нефтедобычи (EOR) и т.д.- 7 044915 low-cost methods of introducing a subterranean well treatment additive, such as a scale inhibitor, into wells in a manner that releases the additive over an extended period of time while reducing or eliminating the need to re-treat wells with such additives . In addition, the present invention provides effective methods for introducing additives into fluids used for the purpose of extracting fluids (eg, oil and gas) from subterranean formations. For example, additives can be added as additives to drilling fluids (drilling fluids), enhanced oil recovery (EOR) fluids, etc.

Указанные выше и другие неограничительные аспекты настоящего изобретения более подробно обсуждаются в следующих разделах.The above and other non-limiting aspects of the present invention are discussed in more detail in the following sections.

А) Наночастицы, содержащие добавку для обработки подземных скважин.A) Nanoparticles containing an additive for the treatment of underground wells.

Наночастица, содержащая добавку для обработки подземных скважин (содержащая добавку наночастица) согласно настоящему изобретению представляет собой наночастицу на основе сложного оксида кремния и металла (SiMO), где М представляет собой металл, обеспечивающий присоединение добавки для обработки подземных скважин к наночастице таким образом, что добавка для обработки подземных скважин в небольших, но эффективных количествах высвобождается из наночастицы с течением определенного периода времени. Содержащие добавку наночастицы более подробно обсуждаются в следующих разделах.The well treatment additive-containing nanoparticle (additive-containing nanoparticle) of the present invention is a silicon metal oxide (SiMO) nanoparticle, wherein M is a metal allowing the well treatment additive to attach to the nanoparticle such that the additive for treating underground wells, small but effective quantities are released from the nanoparticle over a period of time. Additive-containing nanoparticles are discussed in more detail in the following sections.

1. Носители на основе наночастиц сложных оксидов металлов и кремния.1. Carriers based on nanoparticles of complex metal and silicon oxides.

Наночастицы согласно настоящему изобретению могут содержать кремний и металл группы 2, металл группы 14 или переходный металл. Указанные металлы могут образовывать сложную металлооксидную кристаллическую решетку. Металлы М могут представлять собой металлы группы 2 или переходные металлы Периодической системы элементов. Согласно некоторым вариантам осуществления наночастица содержит кремний и металл группы 2, предпочтительно Са. Согласно другим вариантам осуществления наночастица содержит кремний и переходный металл. Неограничительные примеры металлов группы 2 представляют собой включают бериллий (Be) магний (Mg), кальций (Са), стронций (Sr), барий (Ва) и радий (Ra). Неограничительный примеры переходных металлов групп 3-12 представляют собой скандий (Sc), титан (Ti), ванадий (V), хром (Cr), марганец (Mn), железо (Fe), кобальт (Со), никель (Ni), медь (Cu), цинк (Zn), иттрий (Y), цирконий (Zr), ниобий (Nb), молибден (Мо), технеций (Тс), рутений (Ru), родий (Rh), палладий (Pd), серебро (Ag), кадмий (Cd), гафний (Hf), тантал (Та), вольфрам (W), рений (Re), осмий (Os), иридий (Ir), платина (Pt), золото (Au), ртуть (Hg), резерфордий (Rf), дубний (Db), сиборгий (Sg), борий (Bh), хассий (Hs), мейтнерий (Mt), дармштадтий (Ds), рентгений (Rg) и коперниций (Cn). Согласно некоторым вариантам осуществления могут быть использованы металлы группы 14, представляющие собой олово (Sn), свинец (Pb) и германий (Ge).The nanoparticles of the present invention may contain silicon and a Group 2 metal, a Group 14 metal or a transition metal. These metals can form a complex metal oxide crystal lattice. M metals may be Group 2 metals or transition metals of the Periodic Table of elements. In some embodiments, the nanoparticle contains silicon and a Group 2 metal, preferably Ca. In other embodiments, the nanoparticle contains silicon and a transition metal. Non-limiting examples of Group 2 metals include beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) and radium (Ra). Non-limiting examples of Groups 3-12 transition metals are scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), technetium (Tc), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), silver (Ag), cadmium (Cd), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), rhenium (Re), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), gold (Au), mercury (Hg), rutherfordium (Rf), dubnium (Db), seaborgium (Sg), bohrium (Bh), hassium (Hs), meitnerium (Mt), darmstadtium (Ds), roentgenium (Rg) and copernicium (Cn). In some embodiments, the Group 14 metals of tin (Sn), lead (Pb), and germanium (Ge) may be used.

Наночастицы согласно настоящему изобретению могут иметь общую формулуNanoparticles according to the present invention may have the general formula

A/[SixMz]On, где А представляет собой добавку для обработки подземных скважин, способную высвобождаться из наночастицы, а Si и М содержатся в структуре кристаллической решетки наночастицы.A/[SixMz]On, where A is a subsurface well treatment additive capable of being released from the nanoparticle, and Si and M are contained in the crystal lattice structure of the nanoparticle.

М может представлять собой металл группы 2, необязательно металл группы 14 или переходный металл, или их сочетание. Каждый металл М2 и М3 может независимо представлять собой бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Са), стронций (Sr), барий (Ва), радий (Ra) или их сочетания. Согласно конкретному варианту осуществления Са является особенно предпочтительным. Молярные количества каждого металла обозначены буквами х и z, причем х находится в диапазоне от 0,03 до 3 и z находится в диапазоне от 0,01 до 0,4. Молярное количество кислорода обозначено буквой n. Согласно некоторым вариантам осуществления наночастица содержит ионы водорода. Молярное количество кислорода определяется степенями окисления металлов Si и М. Если присутствует водород, молярное количество водорода определяется степенями гидролиза металлов Si и М в кристаллической решетке. Согласно настоящему изобретению х может находиться в диапазоне от 0,03 до 3, от 0,5 до 1, от 2 до 3 или 0,03, 0,05, 0,1, 0,15, 1,0, 1,05, 1,1, 1,15, 2,0, 2,05, 2,1, 2,15, 3,0 или принимать любое промежуточное значение в данном диапазоне, а z может находиться в диапазоне от 0 до 0,4, предпочтительно от 0,1 до 0,3 и предпочтительнее от 0,1 до 0,2 или 0,01, 0,05, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25, 0,3, 0,35, 0,4 или принимать любое промежуточное значение в данном диапазоне, n может находиться в диапазоне от 1 до 10, предпочтительнее от 2 до 8 и наиболее предпочтительно от 3 до 5 или 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или принимать любое промежуточное значение в данном диапазоне. Без намерения ограничиваться теорией авторы считают, что количество водорода может быть связано со степенью гидролиза. В полностью гидролизованном кристалле, который представляет собой гидроксидную фазу, молярная концентрация кислорода равняется молярной концентрации водорода.M may be a Group 2 metal, optionally a Group 14 metal or a transition metal, or a combination thereof. Each metal M 2 and M 3 may independently be beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), radium (Ra), or combinations thereof. In a particular embodiment, Ca is particularly preferred. The molar amounts of each metal are indicated by x and z, with x ranging from 0.03 to 3 and z ranging from 0.01 to 0.4. The molar amount of oxygen is indicated by the letter n. In some embodiments, the nanoparticle contains hydrogen ions. The molar amount of oxygen is determined by the oxidation states of the metals Si and M. If hydrogen is present, the molar amount of hydrogen is determined by the degrees of hydrolysis of the metals Si and M in the crystal lattice. According to the present invention, x may be in the range of 0.03 to 3, 0.5 to 1, 2 to 3, or 0.03, 0.05, 0.1, 0.15, 1.0, 1.05 , 1.1, 1.15, 2.0, 2.05, 2.1, 2.15, 3.0 or any intermediate value in this range, and z can be in the range from 0 to 0.4, preferably from 0.1 to 0.3 and more preferably from 0.1 to 0.2 or 0.01, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0, 35, 0.4 or any value in between, n may range from 1 to 10, preferably from 2 to 8 and most preferably from 3 to 5 or 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 , 8, 9, 10 or take any intermediate value in this range. Without wishing to be bound by theory, the authors believe that the amount of hydrogen may be related to the degree of hydrolysis. In a fully hydrolyzed crystal, which is the hydroxide phase, the molar concentration of oxygen is equal to the molar concentration of hydrogen.

Наночастицы могут иметь атомное соотношение металлов, находящееся в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 99. Например, согласно одному аспекту атомное соотношение Si/M может находиться в диапазоне от 20 до 80 или от 40 до 75 или составлять 90:5, 50:25, 50:30, 40:50 или принимать любое промежуточное значение в данном диапазоне. Соотношение кислорода и металлов будет зависеть, главным образом, от степени окисления металлов и может варьироваться соответствующим образом.The nanoparticles may have a metal atomic ratio ranging from about 1 to about 99. For example, in one aspect, the Si/M atomic ratio may range from 20 to 80 or 40 to 75, or 90:5, 50:25, 50:30, 40:50 or any intermediate value in this range. The ratio of oxygen to metals will depend mainly on the oxidation state of the metals and can vary accordingly.

Наночастицы согласно настоящему изобретению имеют физические свойства, которые могут способThe nanoparticles according to the present invention have physical properties that can be

- 8 044915 ствовать регулируемому высвобождению добавки для обработки подземных скважин в течение продолжительного периода времени. Наночастицы могут иметь средний диаметр, составляющий от 0,1 до 300 нм, предпочтительно от 10 до 200 нм и предпочтительнее от 5 до 175 нм, от 2 до 12 нм или от 5 до 10 нм или 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 нм, или находиться в любом промежуточном диапазоне, или принимать любое промежуточное значение, которое может быть измерено с применением лазерного прибора для определения размеров частиц и просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ).- 8 044915 provide controlled release of the additive for treating underground wells over an extended period of time. The nanoparticles may have an average diameter of 0.1 to 300 nm, preferably 10 to 200 nm, and more preferably 5 to 175 nm, 2 to 12 nm, or 5 to 10 nm, or 2, 3, 4, 5, 6 , 7, 8, 9, 10, 11, 12 nm, or be in any intermediate range, or take any intermediate value that can be measured using a laser particle sizing instrument and a transmission electron microscope (TEM).

2. Добавка для обработки подземных скважин.2. Additive for treating underground wells.

Добавки для обработки подземных скважин представляют собой добавки, которые могут модифицировать или ингибировать эксплуатационные характеристики материала или текучей среды в подземной скважине, пласте и т.д. Добавка для обработки подземных скважин может отделяться от наночастицы в ответ на стимулирующее воздействие (например, воздействие пластовой текучей среды, воды или давления). Добавка может связываться с наночастицей, например, химически посредством образования ионной связи, и/или она может прикрепляться к наночастице. Неограничительные примеры связей, которые образуют наночастица и добавка, представляют собой ионная связь, ковалентная связь, водородная связь, ван-дер-ваальсово взаимодействие. Сцепление с наночастицей может осуществляться посредством абсорбции или адсорбции на частице.Subterranean well treatment additives are additives that can modify or inhibit the performance of a material or fluid in a subterranean well, formation, etc. The subterranean well treatment additive may be released from the nanoparticle in response to a stimulus (eg, formation fluid, water, or pressure). The additive may bind to the nanoparticle, for example, chemically through the formation of an ionic bond, and/or it may attach to the nanoparticle. Non-limiting examples of bonds that the nanoparticle and additive form are ionic bonding, covalent bonding, hydrogen bonding, and van der Waals interactions. Adhesion to the nanoparticle can be through absorption or adsorption onto the particle.

Неограничительные примеры добавок для обработки подземных скважин представляют собой ингибитор образования отложений, ингибитор образования гидратов, стабилизатор глин, бактерицидное вещество, заменитель соли, модификатор относительной проницаемости, поглотитель сульфидов, ингибитор коррозии, усилитель действия ингибитора коррозии, регулирующее рН вещество, поверхностноактивное вещество, разжижитель, регулятор фильтруемости, ингибитор осаждения асфальтенов, ингибитор осаждения парафинов, комплексообразующее вещество, пенообразователь, пеногаситель, эмульгатор, деэмульгатор, регулятор содержания железа, растворитель, понизитель трения или любое их сочетание. Ингибитор образования отложений представляет собой особенно предпочтительную добавку для обработки подземных скважин. Ингибитор образования отложений может представлять собой молекулу, предпочтительно органическую молекулу, содержащую функционализированную группу, которая может образовывать связи частицей. Неограничительные примеры функционализированных групп представляют собой группы сложных эфиров карбоновой кислоты, поликарбоновой кислоты, аспарагиновой кислоты, малеиновой кислоты, сульфоновой кислоты, фосфоновой кислоты или фосфорной кислоты, или соответствующие соли. Предпочтительный ингибитор образования отложений может содержать группу фосфоновой кислоты. Другой предпочтительный ингибитор образования отложений может содержать группу сульфонированной поликарбоновой кислоты (SPCA). Согласно некоторым особенно предпочтительным аспектам в составе или в качестве ингибитора образования отложений могут присутствовать диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота) (DTPMPA), бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота)) (ВНМТРМР), этилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота) (EDTMPA), аминотриметиленфосфоновая кислота (АТМР), полиаминопростополиэфирметиленфосфоновая кислота (РАРЕМР), гидроксиэтиламино-ди(метиленфосфоновая кислота) (HEMPA) или их сочетание, предпочтительнее DTPMPA и/или НЕМРА. Согласно некоторым аспектам DTPMPA представляет собой наиболее предпочтительный ингибитор образования отложений, который является доступным из различных промышленных источников. В качестве некоторых примеров в ингибиторе образования отложений могут содержаться 1гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (HEDP), 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота (РВТС), 2-гидроксифосфоноуксусная кислота (НРАА) или любое их сочетание.Non-limiting examples of subsurface well treatment additives include scale inhibitor, hydrate inhibitor, clay stabilizer, germicidal agent, salt replacer, relative permeability modifier, sulfide scavenger, corrosion inhibitor, corrosion inhibitor enhancer, pH adjuster, surfactant, diluent, filterability regulator, asphaltene precipitation inhibitor, wax precipitation inhibitor, complexing agent, foaming agent, defoaming agent, emulsifier, demulsifier, iron content regulator, solvent, friction reducer, or any combination thereof. A scale inhibitor is a particularly preferred additive for treating underground wells. The scale inhibitor may be a molecule, preferably an organic molecule, containing a functionalized group that can form particulate bonds. Non-limiting examples of functionalized groups are carboxylic acid, polycarboxylic acid, aspartic acid, maleic acid, sulfonic acid, phosphonic acid or phosphoric acid ester groups, or the corresponding salts. A preferred scale inhibitor may contain a phosphonic acid group. Another preferred scale inhibitor may contain a sulfonated polycarboxylic acid (SPCA) group. In some particularly preferred aspects, diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid) (DTPMPA), bis(hexamethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid)) (HMPTPMP), ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (EDTMPA), aminotrimethylenephosphonic acid (ATMP) may be present in the formulation or as a scale inhibitor. , polyaminoprostopolyethermethylenephosphonic acid (PAREMP), hydroxyethylamino-di(methylenephosphonic acid) (HEMPA) or a combination thereof, preferably DTPMPA and/or HEMPA. In some aspects, DTPMPA is a particularly preferred scale inhibitor that is available from a variety of commercial sources. As some examples, the scale inhibitor may contain 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP), 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC), 2-hydroxyphosphonoacetic acid (HPAA), or any combination thereof.

В. Способы изготовления наночастиц.B. Methods for producing nanoparticles.

Наночастицы согласно настоящему изобретению могут быть изготовлены посредством введения наночастиц кремния в контакт с раствором соли металла при рН от 2,5 до 3,3 с образованием наночастиц сложного оксида металла и кремния. После этого добавка для обработки подземных скважин может быть введена в наночастицы сложного оксида металла и кремния с применением способов пропитывания или нанесения покрытия. Указанные способы более подробно описаны ниже в разделе примеров.The nanoparticles of the present invention can be prepared by contacting silicon nanoparticles with a metal salt solution at a pH of 2.5 to 3.3 to form metal-silicon composite oxide nanoparticles. The subsurface well treatment additive can then be incorporated into the metal oxide silica nanoparticles using infiltration or coating methods. These methods are described in more detail below in the examples section.

На первой стадии способа может быть получен водный раствор, содержащий диоксид кремния или алкоксид кремния и соль или алкоксид металла. Водный раствор может содержать от 0,01 до 10 мас.% Si, от 0,1 до 7,5 мас.% Si, от 1,0 до 5 мас.% Si или от 2 до 3 мас.% Si, от 0,01 до 1 мас.% М, от 0,1 до 0,5 мас.% М или от 0,25 до 0,3 мас.% М, где М представляет собой металл группы 2, переходный металл или металл группы 14. Значение рН водной дисперсии или раствора диоксид кремния может составлять от 2,5 до 3,3, или 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, или 3,3 или принимать любое промежуточное значение в данном диапазоне. Согласно предпочтительному аспекту значение рН составляет приблизительно 3,0.In the first stage of the method, an aqueous solution containing silicon dioxide or silicon alkoxide and a metal salt or alkoxide can be obtained. The aqueous solution may contain from 0.01 to 10 wt.% Si, from 0.1 to 7.5 wt.% Si, from 1.0 to 5 wt.% Si, or from 2 to 3 wt.% Si, from 0 .01 to 1 wt.% M, 0.1 to 0.5 wt.% M, or 0.25 to 0.3 wt.% M, where M is a Group 2 metal, a transition metal, or a Group 14 metal. The pH value of the aqueous silica dispersion or solution can be from 2.5 to 3.3, or 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0, 3.1, 3, 2, or 3.3 or take any intermediate value in this range. In a preferred aspect, the pH value is approximately 3.0.

Неограничительные примеры алкоксидов, которые могут образовывать связи с Si и/или М, представляют собой метоксид, этоксид, пропоксид, изопропоксид, втор-бутоксид, изобутоксид, 2-этилгексоксид, трет-бутоксид, гексафтор-трет-бутоксид, три-втор-бутоксид или их сочетания. Согласно некоторым вариантам осуществления используется SiO2 в форме наночастиц.Non-limiting examples of alkoxides that can form bonds with Si and/or M include methoxide, ethoxide, propoxide, isopropoxide, sec-butoxide, isobutoxide, 2-ethylhexoxide, tert-butoxide, hexafluoro-tert-butoxide, tri-sec-butoxide or combinations thereof. In some embodiments, SiO 2 is used in nanoparticle form.

Металл (М) может присутствовать в различных степенях окисления в металлической, оксидной, гидроксидной или солевой форме, как правило, в зависимости от свойств каждого металла, таких как устойчивость, реакционная способность и/или физические/химические свойства, и при этом предпочтиThe metal (M) may be present in various oxidation states in metallic, oxide, hydroxide or salt form, generally depending on the properties of each metal, such as stability, reactivity and/or physical/chemical properties, and preferably

- 9 044915 тельно присутствуют растворимые в воде соли или алкоксиды. Для изготовления наночастиц металлы могут присутствовать в устойчивых степенях окисления в форме комплексов, которые образуют монодентатные, бидентатные, тридентатные или тетрадентатные координирующие лиганды, такие как, например, йодид, бромид, сульфид, тиоцианат, хлорид, нитрат, азид, ацетат, фторид, гидроксид, оксалат, вода, изотиоцианат, ацетонитрил, пиридин, аммиак, этилендиамин, 2,2'-бипиридин, 1,10-фенантролин, нитрит, трифенилфосфин, цианид или монооксид углерода. Для получения солей или алкоксидов металлов могут быть использованы различные промышленные источники. Неограничительный пример промышленного источника вышеупомянутых металлов и оксидов металлов представляет собой компания Millipore (США). Металл М предпочтительно присутствует в форме неорганической или органической соли металла, в частности, в форме растворимой в воде соли металла, такой как галогенидные соли, например, хлориды, бромиды, йодиды, фториды; нитраты, нитриты, сульфаты и т.д. Органические соли металлов могут представлять собой ацетаты, карбонаты, цитраты и т.п. Предпочтительно М представляет собой кальций, который предпочтительно присутствует в форме соответствующей хлоридной соли, представляющей собой, например, хлорид кальция (CaCl2). Водный раствор соли металла группы 2, соли металла группы 14 или соли переходного металла может иметь значение рН, составляющее от 5,5 до 6,5, или 5,5, 5,7, 5,8, 5,9, 6,0, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4, 6,5, или находящееся в любом промежуточном диапазоне или принимающем любое промежуточное значение. В качестве одного предпочтительного примера, значение рН составляет приблизительно 6. Добавление раствора соли металла в дисперсию или раствор диоксида кремния повышает первоначальное значение рН раствора.- 9 044915 water-soluble salts or alkoxides are definitely present. For the manufacture of nanoparticles, metals can be present in stable oxidation states in the form of complexes that form monodentate, bidentate, tridentate or tetradentate coordinating ligands such as, for example, iodide, bromide, sulfide, thiocyanate, chloride, nitrate, azide, acetate, fluoride, hydroxide , oxalate, water, isothiocyanate, acetonitrile, pyridine, ammonia, ethylenediamine, 2,2'-bipyridine, 1,10-phenanthroline, nitrite, triphenylphosphine, cyanide or carbon monoxide. Various industrial sources can be used to prepare metal salts or alkoxides. A non-limiting example of an industrial source of the above metals and metal oxides is Millipore (USA). The metal M is preferably present in the form of an inorganic or organic metal salt, in particular in the form of a water-soluble metal salt such as halide salts, for example chlorides, bromides, iodides, fluorides; nitrates, nitrites, sulfates, etc. Organic metal salts may be acetates, carbonates, citrates, and the like. Preferably M is calcium, which is preferably present in the form of the corresponding chloride salt, such as calcium chloride (CaCl 2 ). An aqueous solution of a Group 2 metal salt, a Group 14 metal salt, or a transition metal salt may have a pH value of 5.5 to 6.5, or 5.5, 5.7, 5.8, 5.9, 6.0 , 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, or being in any intermediate range or taking any intermediate value. As one preferred example, the pH value is approximately 6. Adding a metal salt solution to the silica dispersion or solution increases the initial pH value of the solution.

Согласно некоторым вариантам осуществления объем дисперсии или раствора, если используются алкоксиды, может быть уменьшен с применением известных способов удаления растворителя/концентрирования. При уменьшении количества воды и/или спирта наночастицы могут осаждаться из раствора. Например, можно осуществлять испарение при атмосферном или пониженном давлении до тех пор, пока не образуются наночастицы в водном растворе. Согласно некоторым вариантам осуществления вода и/или спирт могут быть удалены при температуре, составляющей от 60 до 150°С, предпочтительнее от 70 до 100°С, или 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130, 135, 140, 145 или 150°С, или принимающей любое промежуточное значение в данном диапазоне, при атмосферном давлении. Согласно некоторым вариантам осуществления вода и/или спирт испаряются при температуре 70°С и атмосферном давлении. Стадия осаждения может быть осуществлена в течение периода времени, составляющего приблизительно от 0,1 ч до приблизительно 48 ч, предпочтительнее от приблизительно 1 ч до приблизительно 24 ч, наиболее предпочтительно от приблизительно 1,5 ч до приблизительно 10 ч.In some embodiments, the volume of the dispersion or solution, if alkoxides are used, can be reduced using known solvent removal/concentration techniques. When the amount of water and/or alcohol is reduced, nanoparticles may precipitate out of solution. For example, evaporation can be carried out at atmospheric or reduced pressure until nanoparticles are formed in an aqueous solution. In some embodiments, the water and/or alcohol may be removed at a temperature of 60 to 150°C, preferably 70 to 100°C, or 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130, 135, 140, 145 or 150°C, or any intermediate value in this range, at atmospheric pressure. In some embodiments, the water and/or alcohol is evaporated at a temperature of 70° C. and atmospheric pressure. The precipitation step can be carried out over a period of time ranging from about 0.1 hour to about 48 hours, preferably from about 1 hour to about 24 hours, most preferably from about 1.5 hours to about 10 hours.

Добавка для обработки подземных скважин может быть внедрена в наночастица сложного оксида металла и кремния с применением известных способов пропитывания и/или нанесения покрытия. В качестве примера добавка для обработки подземных скважин может быть смешана с наночастицами сложного оксида металла и кремния с образованием смеси. Смесь можно перемешивать (например, под действием ультразвука) с образованием содержащей добавку наночастицы сложного оксида металла и кремния согласно настоящему изобретению, причем добавка для обработки подземных скважин содержится в объеме или на поверхности наночастицы. Согласно предпочтительному аспекту настоящего изобретения наночастица согласно настоящему изобретению может содержать по меньшей мере от 0,1 до 70 мас.%, или 80 мас.%, или 0,1, 0,5, 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 мас.% добавки для обработки скважин. Без намерения ограничиваться теорией авторы считают, что добавка для обработки подземных скважин может быть химически связана с наночастицей сложного оксида металла и кремния посредством ионной связи, ковалентной связи, водородной связи, ван-дер-ваальсова взаимодействия или посредством абсорбции или адсорбции на частице. Согласно некоторым вариантам осуществления добавка внедряется в междоузлия структуры решетки. Согласно некоторым вариантам осуществления наночастицы могут быть отделены от анионов (например, Cl-) соли, представляющей собой материал предшественника. Согласно некоторым вариантам осуществления введение добавки может быть осуществлено при температуре, составляющей от 60 до 150°C, предпочтительнее от 70 до 100°C, или 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130, 135, 140, 145 или 150°C, или принимающей любое промежуточное значение в данном диапазоне, при атмосферном давлении. Согласно некоторым вариантам осуществления вода и/или спирт испаряется при температуре 70°C и атмосферном давлении. При введении добавки значение рН дисперсии или значение рН раствора может повышаться до уровня от 9 до 10. Конечное значение рН может составлять 9, 9,1, 9,2, 9,3, 9,4, 9,5, 9,6, 9,7, 9,8, 9,9 или 10 или находиться в любом промежуточном диапазоне или принимать любое промежуточное значение. Стадия введения добавки может быть осуществлена в течение периода времени, составляющего от приблизительно 0,1 ч до приблизительно 48 ч, предпочтительнее от приблизительно 1 ч до приблизительно 24 ч, наиболее предпочтительно от приблизительно 1,5 ч до приблизительно 10 ч. В конечном растворе содержание SiO2 составляет от 0,2 до 5 мас.% и содержание металла составляет от 0,18 до 0,22 М. Согласно некоторым вариантам осуществления введение добавки может быть осуществлено с применением проточного резервуара в сочетании с ультразвуковой обработкой. Согласно некоторым вариантам осуществления устройство для ультразвуковой обработки представляет собой полевое устройство для ультразвуковой обработки.The subterranean well treatment additive can be incorporated into the metal-silica nanoparticle using known infiltration and/or coating techniques. As an example, a subsurface well treatment additive may be mixed with complex metal oxide silica nanoparticles to form a mixture. The mixture can be agitated (eg, by ultrasonication) to form an additive-containing metal silica nanoparticle according to the present invention, wherein the subterranean well treatment additive is contained within or on the surface of the nanoparticle. According to a preferred aspect of the present invention, the nanoparticle of the present invention may contain at least 0.1 to 70 wt.%, or 80 wt.%, or 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 15, 20, 25 , 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 wt.% additives for well treatment. Without wishing to be bound by theory, the authors believe that the subterranean well treatment additive may be chemically bonded to the metal-silica nanoparticle through ionic bonding, covalent bonding, hydrogen bonding, van der Waals interaction, or through absorption or adsorption onto the particle. In some embodiments, the additive is incorporated into the interstices of the lattice structure. In some embodiments, the nanoparticles can be separated from the anions (eg, Cl - ) of the salt that is the precursor material. In some embodiments, the additive may be administered at a temperature of 60 to 150°C, preferably 70 to 100°C, or 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110 , 120, 125, 130, 135, 140, 145 or 150°C, or any intermediate value within this range, at atmospheric pressure. In some embodiments, the water and/or alcohol is vaporized at a temperature of 70°C and atmospheric pressure. When adding an additive, the pH value of the dispersion or the pH value of the solution can increase to a level of 9 to 10. The final pH value can be 9, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9 or 10, or be in or take any value in between. The additive addition step can be carried out over a period of time ranging from about 0.1 hour to about 48 hours, preferably from about 1 hour to about 24 hours, most preferably from about 1.5 hours to about 10 hours. The final solution contains SiO 2 is from 0.2 to 5 wt.% and the metal content is from 0.18 to 0.22 M. In some embodiments, the addition of the additive can be accomplished using a flow tank in combination with ultrasonic treatment. In some embodiments, the sonication device is a field sonication device.

- 10 044915- 10 044915

Добавка способна высвобождаться из наночастицы регулируемым образом в течение продолжительного периода времени, составляющего, например, по меньшей мере 10 суток, 1 месяц, 6 месяцев, 1 год, 5 лет или 10 лет. Согласно особенно предпочтительным вариантам осуществления по меньшей мере некоторая часть добавки высвобождается в течение по меньшей мере 2000 суток после применения.The additive is capable of being released from the nanoparticle in a controlled manner over an extended period of time, for example, at least 10 days, 1 month, 6 months, 1 year, 5 years or 10 years. In particularly preferred embodiments, at least some of the additive is released for at least 2000 days after use.

С. Композиции для обработки подземных скважин.C. Compositions for treating underground wells.

Содержащие добавки наночастицы согласно настоящему изобретению могут быть доставлены на место обработки в форме индивидуальных наночастиц или в форме композиции для подземной обработки (например, композиции для обработки подземных скважин). В качестве примера в композиции для обработки подземных скважин может содержаться текучая среда (например, жидкость на водной основе, в частности, суспензия), в которой присутствует множество содержащих добавку наночастиц. Композиция может представлять собой композицию с регулируемым высвобождением, которая способна высвобождать добавку для обработки подземных скважин в течение продолжительного периода времени. Указанные композиции могут быть изготовлены посредством смешивания содержащих добавку наночастиц согласно настоящему изобретению с текучей средой, которая будет введена в скважину. Неограничительные примеры текучей среды в композиции для подземной обработки представляют собой воду, водный раствор соли (KCl), кислый водный раствор, низкосульфатную морскую воду, водный раствор карбоната натрия, поверхностно-активное вещество или другую промывочную текучую среду, или может присутствовать неводная текучая среда (например, может присутствовать текучая среда на основе нефти или природного газа), или может присутствовать сочетание неводных и водных текучих сред.The additive-containing nanoparticles of the present invention may be delivered to the treatment site in the form of individual nanoparticles or in the form of a subsurface treatment composition (eg, a subsurface well treatment composition). As an example, the composition for treating underground wells may contain a fluid (eg, a water-based liquid, particularly a suspension) in which a plurality of additive-containing nanoparticles are present. The composition may be a controlled release composition that is capable of releasing the subterranean well treatment additive over an extended period of time. These compositions can be prepared by mixing the additive-containing nanoparticles of the present invention with a fluid that will be introduced into the well. Non-limiting examples of the fluid in the subsurface treatment composition are water, an aqueous salt solution (KCl), an acidic aqueous solution, low sulfate seawater, an aqueous sodium carbonate solution, a surfactant or other flushing fluid, or a non-aqueous fluid may be present ( for example, an oil or natural gas based fluid may be present), or a combination of non-aqueous and aqueous fluids may be present.

D. Способы обработки подземных скважин или стволов скважин.D. Methods of treating underground wells or boreholes.

Содержащая добавку наночастица или композиция содержащих добавку наночастиц может быть введена в подземный пласт с применением разнообразных способов, таких как закачивание, инжекция под давлением и т.д. Согласно некоторым вариантам осуществления используемый способ представляет собой применение давления или непрерывную обработку. На фиг. 1 проиллюстрирован способ обработки подземного пласта, скважины или ствола скважины. При введении для обработки скважин содержащие добавки наночастицы могут быть использованы для введения добавок в подземный пласт для других целей (например, для введения добавок бурового раствора в буровые текучие среды или текучие среды для повышения нефтедобычи и т.п.). Скважины 102 могут пронизывать подземный пласт и могут представлять собой инжекционные скважины, эксплуатационные скважины, водяные скважины и т.д. Как продемонстрировано на иллюстрации, скважины 102 представляют собой вертикальные скважины, но они также могут представлять собой горизонтальные скважины. Скважины 102 могут представлять собой необсаженные стволы скважины, обсаженные стволы скважины и т.д. В способе 100 перед добычей из скважины 102 содержащие добавку наночастицы или композиции согласно настоящему изобретению могут быть введены в одну или несколько скважин 102, а затем они могут протекать через скважину в подземный пласт 104, как представлено стрелкой 108. Содержащие добавку наночастицы 110 могут быть нанесены на горную породу 106 в подземном пласте. Известное буровое оборудование (например, буровое оборудование для добычи нефти, газа или воды) может быть использовано в целях введения композиций для обработки подземных скважин в скважины 102 (например, с применением способа при повышенном давлении, непрерывного способа или способа с труболовкой). Наночастицы могут адсорбироваться на горной породе 106, и добавка, нанесенная на наночастицу, может высвобождаться в скважину 102 в эффективном количестве для осуществления необходимой функции (например, для ингибирования образования отложений) при введении скважины в эксплуатацию. Как проиллюстрировано на фиг. 1, текучая среда может перетекать через горную породу, что представлено стрелкой 112, и растворять или десорбировать небольшое количество добавки для обработки скважин из наночастицы. Пластовая текучая среда содержащий добавка для обработки скважин затем протекает в скважину. Добавка для обработки скважин может обеспечивать покрытие или взаимодействовать со скважинными материалами или текучей средой в скважине, чтобы обрабатывать скважину (например, ингибировать образование отложений). В качестве примера добавка для обработки скважин может представлять собой ингибитор образования отложений, и при контакте пластовой текучей среды с ингибитором образования отложений происходит растворение или десорбция эффективного количества ингибитора образования отложений из наночастицы и перенос ингибитора образования отложений в скважину. Ингибитор образования отложений может взаимодействовать со скважинным материалом и/или текучими средами в скважине, чтобы ингибировать образование отложений на внутренней части стенки скважины 102. Состав наночастицы и прикрепление добавки к наночастице обеспечивает высвобождение эффективного количества добавки из наночастицы в течение продолжительного периода времени (например, в течение более чем пяти лет).The additive-containing nanoparticle or composition of additive-containing nanoparticles can be introduced into a subterranean formation using a variety of methods such as pumping, pressure injection, etc. In some embodiments, the method used is the application of pressure or continuous processing. In fig. 1 illustrates a method for treating a subterranean formation, well, or wellbore. When introduced for well treatment, the additive-containing nanoparticles can be used to introduce additives into a subterranean formation for other purposes (eg, to add drilling fluid additives to drilling fluids or enhanced oil recovery fluids, etc.). The wells 102 may penetrate a subterranean formation and may be injection wells, production wells, water wells, etc. As illustrated, wells 102 are vertical wells, but they can also be horizontal wells. The wells 102 may be open boreholes, cased boreholes, etc. In method 100, prior to production from well 102, additive-containing nanoparticles or compositions of the present invention may be introduced into one or more wells 102 and may then flow through the well into a subterranean formation 104, as represented by arrow 108. Additive-containing nanoparticles 110 may be applied on rock 106 in an underground formation. Known drilling equipment (eg, oil, gas, or water drilling equipment) can be used to introduce subterranean well treatment compositions into wells 102 (eg, using a pressurized method, a continuous method, or a trap method). The nanoparticles may be adsorbed to the rock 106, and the additive coated on the nanoparticle may be released into the well 102 in an effective amount to perform a desired function (eg, scale inhibition) when the well is brought into production. As illustrated in FIG. 1, the fluid may flow through the rock, as represented by arrow 112, and dissolve or desorb a small amount of the well treatment additive from the nanoparticle. The formation fluid containing the well treatment additive then flows into the well. The well treatment additive may coat or interact with the well materials or fluid in the well to treat the well (eg, inhibit scale formation). By way of example, the well treatment additive may be a scale inhibitor, and upon contact of the formation fluid with the scale inhibitor, an effective amount of the scale inhibitor is dissolved or desorbed from the nanoparticle and the scale inhibitor is carried into the wellbore. The scale inhibitor may interact with the wellbore material and/or fluids in the wellbore to inhibit the formation of scale on the interior of the wellbore wall 102. The composition of the nanoparticle and the attachment of the additive to the nanoparticle ensures that an effective amount of the additive is released from the nanoparticle over an extended period of time (e.g., for more than five years).

ПримерыExamples

Настоящее изобретение будет описано более подробно посредством конкретных примеров. Следующие примеры представлены исключительно для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения настоящего изобретения каким-либо образом. Специалисты в данной области техники смогут легко определить разнообразные некритические параметры, которые могут быть изменены или модифицированы в целях получения практически таких же результатов.The present invention will be described in more detail by means of specific examples. The following examples are presented for illustrative purposes only and are not intended to limit the present invention in any way. Those skilled in the art will readily be able to identify a variety of non-critical parameters that can be changed or modified to obtain substantially the same results.

Пример 1. Изготовление наночастиц.Example 1. Production of nanoparticles.

- 11 044915- 11 044915

Хлорид кальция (CaCl2, Sigma Aldrich) растворяли в деионизированной воде (180 мл) с получением раствора, имеющего концентрацию 1 М и рН 6,0. Была получена дисперсия SiO2 (текучая среда, содержащая наночастицы диоксида кремния в концентрации 5 мас.% в объеме 18,75 мл). Раствор хлорида кальция добавляли в капельном режиме в процессе интенсивного перемешивания в текучую среду, содержащую наночастицы диоксида кремния. Значение рН коллоидного раствора Ca-SiO2 устанавливали на уровне 3 посредством добавления хлористоводородной кислоты. При значении рН, составляющем точно или приблизительно 3, наночастицы Ca-SiO2 имеют высокий положительный заряд поверхности, что позволяет им диспергироваться в суспензии с образованием устойчивых коллоидов. Основной раствор DTPMP (17,2 мл) добавляли в раствор Ca-SiO2 с применением шприцевого насоса при скорости 10 мл/ч. Раствор DTPMP/Ca-SiO2 обрабатывали ультразвуком в течение от 1 до 5 мин при рН 7,4. После ультразвуковой обработки частиц средний размер частиц составлял от 185 до 190 нм. Полная энергия, переданная образцу, составляла приблизительно 3300 Дж. На фиг. 2 представлены размеры наночастиц DTPMP/CaSiO2 до и после ультразвуковой обработки и фильтрования. В продукте, не подвергнутом ультразвуковой обработке, наблюдались крупные частицы, но в результате ультразвуковой обработки в течение одной минуты размеры большинства этих агломератов уменьшались до размеров нанометровых частиц. Посредством фильтрования раствора через фильтр с размером отверстий 0,7 мкм оказалось возможным удаление немногочисленных крупных частиц. Через одни сутки после ультразвуковой обработки образца не было обнаружено какое-либо значительное осаждение, и, таким образом, стадия фильтрования может быть исключена из синтеза. Количество DTPMP, введенное в наночастицу, составляло 4,4 мас.% при определении методом индуктивно-связанной плазмы (ИСП). Конечный раствор имел значение рН 7,34, был полупрозрачным и проявлял светло-янтарный цвет.Calcium chloride (CaCl 2 , Sigma Aldrich) was dissolved in deionized water (180 ml) to obtain a solution having a concentration of 1 M and pH 6.0. A SiO 2 dispersion was obtained (a fluid containing silicon dioxide nanoparticles at a concentration of 5 wt.% in a volume of 18.75 ml). The calcium chloride solution was added dropwise during vigorous stirring into a fluid containing silica nanoparticles. The pH value of the Ca-SiO 2 colloidal solution was adjusted to 3 by adding hydrochloric acid. At a pH value of exactly or approximately 3, Ca-SiO 2 nanoparticles have a high positive surface charge, which allows them to disperse in suspension to form stable colloids. DTPMP stock solution (17.2 ml) was added to the Ca-SiO 2 solution using a syringe pump at a rate of 10 ml/h. The DTPMP/Ca-SiO 2 solution was sonicated for 1 to 5 min at pH 7.4. After ultrasonication of the particles, the average particle size was between 185 and 190 nm. The total energy transferred to the sample was approximately 3300 J. In FIG. Figure 2 shows the sizes of DTPMP/CaSiO 2 nanoparticles before and after ultrasonic treatment and filtration. Large particles were observed in the non-sonicated product, but ultrasonication for one minute reduced most of these agglomerates to nanometer particle sizes. By filtering the solution through a 0.7 µm filter, it was possible to remove a few large particles. One day after ultrasonication of the sample, no significant precipitation was detected, and thus the filtration step could be omitted from the synthesis. The amount of DTPMP introduced into the nanoparticle was 4.4 wt.% when determined by the inductively coupled plasma (ICP) method. The final solution had a pH value of 7.34, was translucent and exhibited a light amber color.

Пример 2. Эксперимент под давлением с применением DTPMP/Ca-SiO2 и сравнительного DTPMP.Example 2: Pressure experiment using DTPMP/Ca-SiO 2 and comparative DTPMP.

Эксперимент под давлением осуществляли с применением наполненной измельченной сердцевиной стеклянной колонки при температуре 70°C. Противодавление поддерживали на уровне 100 фунтов на квадратный дюйм. Пороговое содержание DTPMP для прекращения обратного потока было установлено на уровне 1 ч./млн. Продукт, представляющий собой наночастицы, содержащие фосфонат Са, составлял 4513 поровых объемов, и срок службы продукта составляет более чем 200% возврата DTPMP по сравнению с немодифицированным DTPMP при рН 7. В течение эксперимента не наблюдалось повышение давления, и отсутствовало блокирование в измельченной сердцевине и в трубке. В табл. 1 представлено сопоставление порового объема для трех экспериментов, осуществленных с наночастицей согласно настоящему изобретению и DTPMP при различных значениях рН. На фиг. 3 представлены противоточные эксплуатационные характеристики в уплотненных стеклянных колонках для наночастицы согласно настоящему изобретению и немодифицированного DTPMP при различных значениях рН. На фиг. 4 представлены противоточные эксплуатационные характеристики в неповрежденной сердцевине. На приведенном ниже графике (см. фиг. 5) представлена разность давления в течение стадий инжекции. Никакое увеличение давления не наблюдалось при введении продукта по сравнению с KCl. На фиг. 6 представлены эксперименты в потоке под давлением с неповрежденной сердцевиной и наночастицей согласно настоящему изобретению и применяемым ранее DTPMP. Наночастица согласно настоящему изобретению при одинаковой дозировке проявляла более высокую концентрацию возвращаемого Si и повышенную эффективность в течение всего срока службы, причем продолжительность повторного сжатия была значительно увеличена при увеличении возврата в расчете на активную единицу ингибитора.A pressure experiment was carried out using a glass column filled with crushed core at a temperature of 70°C. Back pressure was maintained at 100 psi. The DTPMP threshold for stopping backflow was set at 1 ppm. The Ca phosphonate containing nanoparticle product had 4513 pore volumes and the product life was greater than 200% DTPMP recovery compared to unmodified DTPMP at pH 7. No pressure buildup was observed during the experiment and there was no blockage in the crushed core and in the tube. In table 1 shows a comparison of pore volume for three experiments carried out with a nanoparticle according to the present invention and DTPMP at different pH values. In fig. 3 shows countercurrent performance in packed glass columns for the nanoparticle of the present invention and unmodified DTPMP at various pH values. In fig. Figure 4 shows the countercurrent performance characteristics in an intact core. The graph below (see Fig. 5) shows the pressure difference during the injection stages. No increase in pressure was observed with the introduction of the product compared to KCl. In fig. 6 shows pressurized flow experiments with an intact core and nanoparticle according to the present invention and the previously used DTPMP. The nanoparticle of the present invention, at the same dosage, exhibited higher Si recovery concentration and increased lifetime efficiency, with recompression duration being significantly increased with increasing recovery per inhibitor active unit.

Таблица 1Table 1

Продукт Product Поровый объем (при DTPMP > 1 ч./млн) Pore volume (at DTPMP > 1 ppm) Продукт, содержащий наночастицы с 4,4 мас.% DTPMP при pH 7,4 Product containing nanoparticles with 4.4 wt.% DTPMP at pH 7.4 4513 4513 Немодифицированный DTPMP 4,4 мас.% при pH 4,6 Unmodified DTPMP 4.4 wt.% at pH 4.6 1860 1860 Немодифицированный DTPMP 4,4 мас.% при pH 7,4 Unmodified DTPMP 4.4 wt.% at pH 7.4 2180 2180

Пример 3. Устойчивость DTPMP/Ca-SiO2.Example 3 Stability of DTPMP/Ca-SiO 2

Наночастицу, полученную в примере 1, выдерживали при температурах 80, 150 и -17°C в течение 24 ч. Продукт выдерживали для замораживания, а затем выдерживали при температуре -17°C в течение 25 ч. Величины PSA и рН измеряли после достижения образцом комнатной температуры. Не наблюдалось какое-либо осаждение или изменение размеров частиц. Кроме того, не наблюдалось какое-либо изменение размеров частиц или значения рН. В табл. 2-4 представлены результаты. Продукт выдерживали в растворе 7 мас.% KCl. В табл. 5 представлены результаты исследования. Не наблюдалось какое-либо осаждение или изменение размеров частиц, что представляло собой доказательство устойчивости продукта вплоть до 7 мас.% KCl. Продукт выдерживали при различных значениях рН. Было определено, что продукт проявляет устойчивость при значениях рН от 7,19 до 8,65. На продукт воздействовали, применяя низкие и высокие напряжения сдвига, производимые погружными смесителями в течение одной минуты. Как представлено в табл. 6, не наблюдалось какое-либо осаждение или изменение размеров частиц или значений рН. Эмульсии были изготовлены с применением 5, 10 и 30 об.% воды, собранной в течение экспериментов под давлением с неповрежденной сердцевиной (см. пример 2) для продукта, представThe nanoparticle prepared in Example 1 was kept at temperatures of 80, 150 and -17°C for 24 hours. The product was held to freeze and then kept at -17°C for 25 hours. PSA and pH values were measured after the sample reached room temperature. No precipitation or change in particle size was observed. In addition, no change in particle size or pH value was observed. In table 2-4 show the results. The product was kept in a solution of 7 wt.% KCl. In table 5 presents the results of the study. No precipitation or change in particle size was observed, providing evidence of product stability up to 7 wt.% KCl. The product was kept at different pH values. The product was determined to be stable at pH values between 7.19 and 8.65. The product was exposed to low and high shear stresses produced by submersible mixers for one minute. As presented in table. 6, no precipitation or change in particle sizes or pH values was observed. Emulsions were prepared using 5, 10 and 30 vol.% water collected during pressure experiments with the core intact (see example 2) for a product representing

- 12 044915 ляющего собой наночастицы, и DTPMP с непереработанной нефтью, имеющей плотность 34,9 градусов Американского нефтяного института (API) при температуре 60°F. Растворы эмульгировали с применением низкосдвиговых погружных смесителей. Эмульсии выдерживали для разделения в течение 3 мин. Продукт, представляющий собой наночастицы согласно настоящему изобретению, не воздействовал на разделение эмульсии. Кроме того, была незначительной наблюдаемая концентрация наночастиц согласно настоящему изобретению в обратном потоке из неповрежденной сердцевины, и в результате этого не ожидалось никакого воздействия наночастицы согласно настоящему изобретению в типичных условиях производства.- 12 044915 containing nanoparticles, and DTPMP with crude oil having a gravity of 34.9 degrees American Petroleum Institute (API) at 60°F. Solutions were emulsified using low shear immersion mixers. The emulsions were allowed to separate for 3 min. The nanoparticle product of the present invention did not affect emulsion separation. In addition, the observed concentration of the nanoparticles of the present invention in the reflux from the intact core was negligible and, as a result, no effect of the nanoparticles of the present invention was expected under typical manufacturing conditions.

Таблица 2table 2

Эксперимент при 80°С (24 ч при 80°С) Experiment at 80°C (24 hours at 80°C) До Before После After PSA P.S.A. 16-155 нм 16-155 nm 16-155 нм 16-155 nm pH pH 7,25 7.25 7,04 7.04

Таблица 3Table 3

Эксперимент при 150°С (24 ч при 150°С) Experiment at 150°C (24 hours at 150°C) До Before После After PSA P.S.A. 16-155 нм 16-155 nm 18-177 нм (7% максимальной интенсивности) и 11-33 мкм (0,2% максимальной интенсивности) 18-177 nm (7% maximum intensity) and 11-33 µm (0.2% maximum intensity) pH pH 7,25 7.25 7,12 7.12

Таблица 4Table 4

Эксперимент при -17°С (24 ч при -17°С) Experiment at -17°C (24 hours at -17°C) До Before После After PSA P.S.A. 16-155 нм 16-155 nm 18-156 нм 18-156 nm pH pH 7,25 7.25 7,22 7.22

Таблица 5Table 5

7%КС1 7%KS1 До (без КС1) Before (without KS1) После(7%КС1) After(7%KS1) PSA P.S.A. 16-155 нм 16-155 nm 16-155 нм 16-155 nm pH pH 7,25 7.25 7,10 7.10

Таблица 6Table 6

До напряжения сдвига Before shear stress Низкий сдвиг (1 мин) Low shift (1 min) Высокий сдвиг (1 мин) High shift (1 min) PSA (нм) PSA (nm) 16-155 16-155 14-155 14-155 14-155 14-155 pH pH 7,82 7.82 7,82 7.82 7,82 7.82

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims (42)

1. Наночастица, содержащая высвобождаемую добавку для обработки углеводородных пластов и/или скважин, прикрепленную к наночастице, причем наночастица содержит диоксид кремния и по меньшей мере один металл, образующий сложный оксид с диоксидом кремния, причем наночастица имеет размер частицы, составляющий менее чем 300 нм, при этом в качестве металла выбирают металл группы 2 и/или переходный металл.1. A nanoparticle containing a releasable additive for the treatment of hydrocarbon formations and/or wells attached to the nanoparticle, wherein the nanoparticle contains silicon dioxide and at least one metal forming a complex oxide with silicon dioxide, and the nanoparticle has a particle size of less than 300 nm , wherein the metal chosen is a Group 2 metal and/or a transition metal. 2. Наночастица по п.1, в которой металл представляет собой кальций (Са).2. Nanoparticle according to claim 1, wherein the metal is calcium (Ca). 3. Наночастица по любому из пп.1, 2, где размер частицы составляет от 0,1 до 300 нм, предпочтительно от 10 до 250 нм.3. Nanoparticle according to any one of claims 1, 2, where the particle size is from 0.1 to 300 nm, preferably from 10 to 250 nm. 4. Наночастица по любому из пп.1, 2, в которой добавка для обработки углеводородных пластов и/или скважин представляет собой ингибитор образования отложений, ингибитор образования гидратов, стабилизатор глин, бактерицидное вещество, заменитель соли, модификатор относительной проницаемости, поглотитель сульфидов, ингибитор коррозии, усилитель действия ингибитора коррозии, регулирующее рН вещество, поверхностно-активное вещество, разжижитель, регулятор фильтруемости, ингибитор осаждения асфальтенов, ингибитор осаждения парафинов, комплексообразующее вещество, пенообразователь, пеногаситель, эмульгатор, деэмульгатор, регулятор содержания железа, растворитель, понизитель трения или любое их сочетание.4. Nanoparticle according to any one of claims 1, 2, in which the additive for treating hydrocarbon formations and/or wells is a scale inhibitor, hydrate formation inhibitor, clay stabilizer, bactericidal substance, salt substitute, relative permeability modifier, sulfide absorber, inhibitor corrosion inhibitor, corrosion inhibitor enhancer, pH adjusting agent, surfactant, thinner, filterability regulator, asphaltene deposition inhibitor, wax deposition inhibitor, complexing agent, foaming agent, defoaming agent, emulsifier, demulsifier, iron content regulator, solvent, friction reducer or any their combination. 5. Наночастица по п.4, в которой добавка представляет собой ингибитор образования отложений.5. Nanoparticle according to claim 4, in which the additive is a scale inhibitor. 6. Наночастица по п.5, в которой ингибитор образования отложений представляет собой органическую молекулу, в которой присутствуют группы сложных эфиров карбоновой кислоты, поликарбоновой кислоты, аспарагиновой кислоты, малеиновой кислоты, сульфоновой кислоты, фосфоновой кислоты, фосфорной кислоты или их соответствующие соли.6. Nanoparticle according to claim 5, in which the scale inhibitor is an organic molecule in which groups of esters of carboxylic acid, polycarboxylic acid, aspartic acid, maleic acid, sulfonic acid, phosphonic acid, phosphoric acid or their corresponding salts are present. 7. Наночастица по п.5, в которой ингибитор образования отложений содержит функциональную группу фосфоновой кислоты, причем в ингибиторе образования отложений предпочтительно содержатся диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота) (DTPMPA), бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота)) (ВНМТРМР), этилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота) (EDTMPA), аминотриметилен-7. Nanoparticle according to claim 5, in which the scale inhibitor contains a phosphonic acid functional group, and the scale inhibitor preferably contains diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid) (DTPMPA), bis(hexamethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid)) (BHMTPMP), ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) acid) (EDTMPA), aminotrimethylene- - 13 044915 фосфоновая кислота (АТМР), полиаминополиэфирметиленфосфоновая кислота (РАРЕМР), гидроксиэтиламино-ди(метиленфосфоновая кислота) (HEMPA) или их сочетание, предпочтительнее DTPMPA и/или- 13 044915 phosphonic acid (ATMP), polyaminopolyethermethylenephosphonic acid (PAREMP), hydroxyethylamino-di(methylenephosphonic acid) (HEMPA) or a combination thereof, preferably DTPMPA and/or HEMPA, и/или в ингибиторе образования отложений содержатся 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (HEDP), 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновая кислота (РВТС), 2-гидроксифосфоноуксусная кислота (НРАА) или любое их сочетание.HEMPA and/or the scale inhibitor contains 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP), 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC), 2-hydroxyphosphonoacetic acid (HPAA) or any of them combination. 8. Наночастица по любому из пп.1, 2, где наночастица пропитана в объеме добавкой для обработки углеводородных пластов и/или скважин.8. Nanoparticle according to any one of claims 1, 2, where the nanoparticle is impregnated in volume with an additive for treating hydrocarbon formations and/or wells. 9. Наночастица по любому из пп.1, 2, в которой добавка представляет собой DTPMPA, при этом наночастица содержит SiO2-Ca.9. Nanoparticle according to any one of claims 1, 2, in which the additive is DTPMPA, and the nanoparticle contains SiO 2 -Ca. 10. Наночастица по любому из пп.1, 2, в которой добавка для обработки углеводородных пластов и/или скважин химически связана с наночастицей посредством ионной связи, ковалентной связи, водородной связи, ван-дер-ваальсова взаимодействия или адсорбции на частице.10. Nanoparticle according to any one of claims 1, 2, in which the additive for treating hydrocarbon formations and/or wells is chemically bonded to the nanoparticle through ionic bonding, covalent bonding, hydrogen bonding, van der Waals interaction or adsorption on the particle. 11. Наночастица по любому из пп.1, 2, где добавка способна высвобождаться из наночастицы регулируемым образом в течение продолжительного периода времени, например по меньшей мере в течение 500 суток, по меньшей мере в течение 1000 суток, по меньшей мере в течение 2000 суток, по меньшей мере в течение от 500 до 2500 суток или по меньшей мере в течение от 500 до 2000 суток после применения.11. Nanoparticle according to any one of claims 1, 2, where the additive is capable of being released from the nanoparticle in a controlled manner over an extended period of time, for example at least 500 days, at least 1000 days, at least 2000 days , at least for 500 to 2500 days or at least for 500 to 2000 days after application. 12. Наночастица, имеющая следующую формулу12. Nanoparticle having the following formula A/[SixMz]On, где Si и М содержатся в структуре кристаллической решетки наночастицы, М представляет собой металл группы 2, переходный металл, металл группы 14 или любое их сочетание;A/[SixMz]On, where Si and M are contained in the crystal lattice structure of the nanoparticle, M is a group 2 metal, a transition metal, a group 14 metal, or any combination thereof; х составляет от 0,03 до 3, z составляет от 0,01 до 0,4 и n определяется степенями окисления металлов Si, M; иx is from 0.03 to 3, z is from 0.01 to 0.4 and n is determined by the oxidation states of the metals Si, M; And А представляет собой добавку для обработки углеводородных пластов или скважин, способную высвобождаться из наночастицы, при этом наночастица имеет размер частицы, составляющий менее чем 300 нм.A is a hydrocarbon reservoir or well treatment additive capable of being released from a nanoparticle, wherein the nanoparticle has a particle size of less than 300 nm. 13. Наночастица по п.12, в которой М представляет собой бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Са), стронций (Sr), барий (Ва) и радий (Ra).13. Nanoparticle according to claim 12, in which M represents beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) and radium (Ra). 14. Наночастица по п.12, в которой М представляет собой кальций (Са).14. Nanoparticle according to claim 12, in which M represents calcium (Ca). 15. Наночастица по любому из пп.12-14, в которой А представляет собой ингибитор образования отложений, ингибитор образования гидратов, стабилизатор глин, бактерицидное вещество, заменитель соли, модификатор относительной проницаемости, поглотитель сульфидов, ингибитор коррозии, усилитель действия ингибитора коррозии, регулирующее рН вещество, поверхностно-активное вещество, разжижитель, регулятор фильтруемости, ингибитор осаждения асфальтенов, ингибитор осаждения парафинов, комплексообразующее вещество, пенообразователь, пеногаситель, эмульгатор, деэмульгатор, регулятор содержания железа, растворитель, понизитель трения или любое их сочетание.15. Nanoparticle according to any one of claims 12-14, in which A is a scale inhibitor, a hydrate inhibitor, a clay stabilizer, a bactericidal agent, a salt substitute, a relative permeability modifier, a sulfide scavenger, a corrosion inhibitor, a corrosion inhibitor enhancer, a regulating pH agent, surfactant, thinner, filterability regulator, asphaltene deposition inhibitor, wax deposition inhibitor, complexing agent, foaming agent, defoamer, emulsifier, demulsifier, iron content regulator, solvent, friction reducer, or any combination thereof. 16. Наночастица по п.15, в которой добавка представляет собой ингибитор образования отложений.16. Nanoparticle according to claim 15, wherein the additive is a scale inhibitor. 17. Наночастица по п.16, в которой ингибитор образования отложений представляет собой органическую молекулу, в которой присутствуют группы сложных эфиров карбоновой кислоты, поликарбоновой кислоты, аспарагиновой кислоты, малеиновой кислоты, сульфоновой кислоты, фосфоновой кислоты, фосфорной кислоты или их соответствующие соли.17. The nanoparticle according to claim 16, wherein the scale inhibitor is an organic molecule in which carboxylic acid, polycarboxylic acid, aspartic acid, maleic acid, sulfonic acid, phosphonic acid, phosphoric acid ester groups or their corresponding salts are present. 18. Наночастица по п.17, в которой ингибитор образования отложений содержит функциональную группу фосфоновой кислоты, причем в ингибиторе образования отложений предпочтительно содержатся диэтилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота) (DTPMPA), бис(гексаметилентриаминпента(метиленфосфоновая кислота)) (ВНМТРМР), этилендиаминтетра(метиленфосфоновая кислота) (EDTMPA), аминотриметиленфосфоновая кислота (АТМР), полиаминополиэфирметиленфосфоновая кислота (РАРЕМР), гидроксиэтиламино-ди(метиленфосфоновая кислота) (HEMPA) или их сочетание, предпочтительнее DTPMPA и/или HEMPA, и/или в ингибиторе образования отложений содержатся 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновая кислота (HEDP), 2-фосфонобутан-1,2,4трикарбоновая кислота (РВТС), 2-гидроксифосфоноуксусная кислота (НРАА) или любое их сочетание.18. Nanoparticle according to claim 17, in which the scale inhibitor contains a phosphonic acid functional group, and the scale inhibitor preferably contains diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid) (DTPMPA), bis(hexamethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid)) (BHMTPMP), ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) acid) (EDTMPA), aminotrimethylenephosphonic acid (ATMP), polyaminopolyethermethylenephosphonic acid (PAREMP), hydroxyethylamino-di(methylenephosphonic acid) (HEMPA) or a combination thereof, preferably DTPMPA and/or HEMPA, and/or the scale inhibitor contains 1-hydroxyethylidene -1,1-diphosphonic acid (HEDP), 2-phosphonobutane-1,2,4tricarboxylic acid (PBTC), 2-hydroxyphosphonoacetic acid (HPAA), or any combination thereof. 19. Наночастица по любому из пп.12-14, где наночастица пропитана в объеме добавкой А.19. Nanoparticle according to any one of claims 12-14, where the nanoparticle is impregnated in volume with additive A. 20. Наночастица по любому из пп.12-14, в которой добавка А химически связана с наночастицей посредством ионной связи, ковалентной связи, водородной связи, ван-дер-ваальсова взаимодействия или адсорбции на частице.20. Nanoparticle according to any one of claims 12 to 14, wherein additive A is chemically bonded to the nanoparticle through ionic bonding, covalent bonding, hydrogen bonding, van der Waals interaction or adsorption on the particle. 21. Наночастица по любому из пп.12-14, где размер частицы составляет от 1 до 300 нм, предпочтительно от 10 до 250 нм или предпочтительнее от 50 до 200 нм.21. Nanoparticle according to any one of claims 12 to 14, where the particle size is from 1 to 300 nm, preferably from 10 to 250 nm, or more preferably from 50 to 200 nm. 22. Наночастица по любому из пп.12-14, где добавка способна высвобождаться из наночастицы регулируемым образом в течение продолжительного периода времени, предпочтительно по меньшей мере в течение 500 суток, по меньшей мере в течение 1000 суток, по меньшей мере в течение 2000 суток, по меньшей мере в течение от 500 до 2500 суток или по меньшей мере в течение от 500 до 2000 суток после применения.22. Nanoparticle according to any one of claims 12 to 14, where the additive is capable of being released from the nanoparticle in a controlled manner over an extended period of time, preferably at least 500 days, at least 1000 days, at least 2000 days , at least for 500 to 2500 days or at least for 500 to 2000 days after application. 23. Композиция для обработки скважин, содержащая множество наночастиц по любому из пп.1-22.23. A composition for treating wells containing a plurality of nanoparticles according to any one of claims 1 to 22. 24. Композиция для обработки скважин по п.23, где композиция представляет собой текучую среду.24. The composition for treating wells according to claim 23, where the composition is a fluid. - 14 044915- 14 044915 25. Композиция для обработки скважин по любому из пп.23, 24, где композиция для обработки скважин представляет собой композицию с регулируемым высвобождением, способную высвобождать добавку для обработки скважин в течение продолжительного периода времени, предпочтительно по меньшей мере в течение 500 суток, по меньшей мере в течение 1000 суток, по меньшей мере в течение 2000 суток, по меньшей мере в течение от 500 до 2500 суток или по меньшей мере в течение от 500 до 2000 суток после применения.25. The well treatment composition according to any one of claims 23, 24, wherein the well treatment composition is a controlled release composition capable of releasing the well treatment additive over an extended period of time, preferably at least 500 days, at least at least within 1000 days, at least within 2000 days, at least within 500 to 2500 days, or at least within 500 to 2000 days after use. 26. Композиция для обработки скважин по любому из пп.23, 24, дополнительно содержащая воду, водный раствор соли, кислый водный раствор, низкосульфатную морскую воду, водный раствор карбоната натрия, поверхностно-активное вещество или любое их сочетание.26. The well treatment composition according to any one of claims 23, 24, further containing water, an aqueous salt solution, an acidic aqueous solution, low sulfate seawater, an aqueous sodium carbonate solution, a surfactant, or any combination thereof. 27. Способ обработки углеводородного пласта или ствола скважины, включающий введение композиции по любому из пп.23-26 в ствол скважины, где ствол скважины пронизывает подземный пласт.27. A method of treating a hydrocarbon formation or wellbore, comprising introducing a composition according to any one of claims 23-26 into the wellbore, where the wellbore penetrates a subterranean formation. 28. Способ по п.27, в котором обработка представляет собой обработку под давлением, непрерывную обработку или обработку с применением труболовки подземного скважинного пласта или ствола скважины.28. The method of claim 27, wherein the treatment is a pressure treatment, a continuous treatment, or a trap treatment of the subterranean well formation or wellbore. 29. Способ по любому из пп.27, 28, в котором добавка высвобождается из наночастицы в течение продолжительного периода времени.29. Method according to any one of claims 27, 28, in which the additive is released from the nanoparticle over an extended period of time. 30. Способ изготовления наночастицы по любому из пп.1-11, причем способ включает (a) введение раствора соли металла, содержащего соль металла группы 2, соль металла группы 14 или соль переходного металла либо их смеси, в водный раствор диоксида кремния, имеющий рН от 2,5 до 3,3, с образованием суспензии, содержащей наночастицы типа металл-SiO2, где металл представляет собой металл группы 2, металл группы 14 или переходный металл; и (b) введение добавки для обработки углеводородных пластов или скважин в наночастицу.30. A method for producing a nanoparticle according to any one of claims 1 to 11, the method comprising (a) introducing a metal salt solution containing a Group 2 metal salt, a Group 14 metal salt or a transition metal salt, or a mixture thereof, into an aqueous silica solution having pH from 2.5 to 3.3, to form a suspension containing nanoparticles of the metal-SiO 2 type, where the metal is a group 2 metal, a group 14 metal or a transition metal; and (b) introducing a hydrocarbon formation or well treatment additive into the nanoparticle. 31. Способ по п.30, в котором на стадиях (а) и (b) отсутствуют поверхностно-активное вещество и/или пиперазин-К,К'-бис(2-этансульфоновая кислота).31. The method according to claim 30, in which in stages (a) and (b) there is no surfactant and/or piperazine-K,K'-bis(2-ethanesulfonic acid). 32. Способ по любому из пп.30, 31, причем способ дополнительно включает удаление воды из водного раствора предпочтительно при температуре от 70 до 150°C в течение от 0,1 до 24 ч.32. The method according to any one of claims 30, 31, wherein the method further includes removing water from the aqueous solution, preferably at a temperature of from 70 to 150°C for from 0.1 to 24 hours. 33. Способ по п.32, в котором содержание SiO2 составляет от 0,2 до 5 мас.% и содержание металла составляет от 0,18 до 0,22 М.33. The method according to claim 32, in which the SiO 2 content is from 0.2 to 5 wt.% and the metal content is from 0.18 to 0.22 M. 34. Способ по любому из пп.30, 31, в котором стадия (b) включает введение наночастицы в контакт с добавкой для обработки скважин с образованием смеси и ультразвуковую обработку смеси при рН от 9 до 10 с образованием наночастицы, содержащей введенную в нее добавку для обработки скважин.34. The method according to any one of claims 30, 31, in which step (b) includes contacting the nanoparticle with a well treatment additive to form a mixture and ultrasonic treatment of the mixture at a pH of 9 to 10 to form a nanoparticle containing the additive introduced therein for well treatment. 35. Способ по любому из пп.30, 31, в котором раствор соли металла группы 2 или соли переходного металла имеет значение рН, составляющее от 5,5 до 6,5, предпочтительно 6.35. The method according to any one of claims 30, 31, wherein the solution of a Group 2 metal salt or a transition metal salt has a pH value of from 5.5 to 6.5, preferably 6. 36. Способ по любому из пп.30, 31, в котором наночастица на стадии (b) содержит по меньшей мере 0,1 мас.% добавки, предпочтительно от 2 до 15 мас.%, по отношению к полной массе содержащей добавку наночастицы.36. The method according to any one of claims 30, 31, in which the nanoparticle in step (b) contains at least 0.1 wt.% of the additive, preferably from 2 to 15 wt.%, relative to the total weight of the nanoparticle containing the additive. 37. Способ по любому из пп.30, 31, в котором раствор соли металла представляет собой водный раствор хлорида кальция.37. The method according to any one of claims 30, 31, in which the metal salt solution is an aqueous solution of calcium chloride. 38. Способ по любому из пп.30, 31, в котором дополнительно удаляют воду посредством испарения.38. The method according to any one of claims 30, 31, in which water is additionally removed by evaporation. 39. Способ по п.38, в котором испарение осуществляют при температуре от 70 до 100°C.39. The method according to claim 38, in which the evaporation is carried out at a temperature of from 70 to 100°C. 40. Способ введения добавки в подземный пласт, включающий введение композиции, содержащей наночастицу по любому из пп.1-22, в подземный пласт.40. A method of introducing an additive into a subterranean formation, comprising introducing a composition containing a nanoparticle according to any one of claims 1 to 22 into the subterranean formation. 41. Способ по п.40, в котором введение композиции в подземный пласт включает введение композиции в буровую текучую среду.41. The method of claim 40, wherein introducing the composition into the subterranean formation comprises introducing the composition into a drilling fluid. 42. Способ по п.40, в котором введение композиции в подземный пласт включает введение композиции в текучую среду для повышения нефтедобычи.42. The method of claim 40, wherein introducing the composition into a subterranean formation comprises introducing the composition into a fluid to enhance oil recovery.
EA202192698 2019-03-29 2020-03-30 COLLOIDAL SCALE INHIBITOR WITH PROLONGED RELEASE EA044915B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/826,369 2019-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA044915B1 true EA044915B1 (en) 2023-10-11

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3947592B1 (en) Extended release colloidal scale inhibitor
US11597866B2 (en) Nanoparticle carrier platform and methods for controlled release of subterranean well treatment additives
US9938448B2 (en) Dual-function nano-sized particles
RU2672690C1 (en) Method of injecting water fluid into well, containing treatment agent for modification of surface
CA3080924C (en) Using brine resistant silicon dioxide nanoparticle dispersions to improve oil recovery
US20210277299A1 (en) Compositions And Methods For Treating Subterranean Formations
US20090038799A1 (en) System, Method, and Apparatus for Combined Fracturing Treatment and Scale Inhibition
AU2011294853B2 (en) Delivery of particulate material below ground
AU2008216500A1 (en) Silicate-based wellbore fluid and methods for stabilizing unconsolidated formations
EA007853B1 (en) Well treatment fluids comprising chelating agents
MX2014009562A (en) Novel nanoparticle-containing drilling fluids to mitigate fluid loss.
US20240059948A1 (en) Extended release asphaltene inhibitor composition
Zhang et al. Enhanced transport of novel crystalline calcium-phosphonate scale inhibitor nanomaterials and their long term flow back performance in laboratory squeeze simulation tests
EA044915B1 (en) COLLOIDAL SCALE INHIBITOR WITH PROLONGED RELEASE
US20200140745A1 (en) Emulsion-Based Breaker for Nanoparticle Clay Fluid
Bahri et al. Investigating the effect of wettability on sand production in the presence of smart water and smart nanofluid: An experimental study
BR112018074926B1 (en) NANOPARTICLE, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, WELL TREATMENT COMPOSITION, METHOD FOR TREATMENT OF AN UNDERGROUND WELL FORMATION OR WELL HOLE AND METHOD FOR APPLYING AN ADDITIVE TO AN UNDERGROUND FORMATION
US20180282609A1 (en) Titanium Chloride Encapsulation for Acid Generation
WO2015107391A1 (en) Method
Zabala et al. Evaluation from Laboratory to Field Trial of Nanofluids for CaCO3 Scale Inhibition in Oil Wells
Xu Research and Application of Fluorine Complex Acid Plug Removal and Sand Consolidation Agent