Способ подавления обрастания металлических поверхностей с использованием агента для модификации поверхности - RU2016115075A

1. Способ подавления вызываемого загрязнениями обрастания металлических труб, трубопровода или емкости в подземном пласте или отводимых из подземного пласта или подводимых к нему, при этом способ включает:

(а) нанесение на оксид металла на поверхности металлических труб, трубопровода или емкости, агента для модификации поверхности, который содержит якорный фрагмент и гидрофобный хвост,

(б) присоединение якорного фрагмента, по крайней мере, к части оксида металла, и

(в) подавление обрастания компонентами флюида труб, трубопровода или емкости за счет воздействия гидрофобного хвоста на флюид.

2. Способ по п. 1, где: (а) якорный фрагмент представляет собой металл, а гидрофобный хвост представляет собой кремнийорганический материал, фторированный углеводород или оба компонента - кремнийорганический материал и фторированный углеводород, или (б) якорный фрагмент представляет собой производное органической фосфорсодержащей кислоты, и гидрофобная группа присоединена к нему.

3. Способ по п. 2, где якорный фрагмент представляет собой металл, а гидрофобный хвост представляет собой кремнийорганический материал, фторированный углеводород или оба компонента - кремнийорганический материал и фторированный углеводород.

4. Способ по п. 2, где якорный фрагмент представляет собой производное органической фосфорсодержащей кислоты, а гидрофобный хвост расположен на удалении от оксида металла.

5. Способ по п. 1, где трубопровод представляет собой наземный трубопровод или выкидную линию.

6. Способ по п. 1, где якорный фрагмент в составе агента для модификации поверхности присоединяется к оксиду металла на поверхности металлических труб, трубопровода или емкости до погружения металлических труб, трубопровода или емкости в подземный пласт.

7. Способ по п. 1, где якорный фрагмент в составе агента для модификации поверхности присоединяется к оксиду металла на поверхности металлических труб, трубопровода или емкости в условиях in-situ внутри подземного пласта.

8. Способ по п. 4, где якорный фрагмент в составе агента для модификации поверхности получают из органической фосфорной, фосфоновой или фосфиновой кислот.

9. Способ по п. 8, где производное органической фосфорсодержащей кислоты выбирают из группы, включающей, по крайней мере:

(а) производное фосфорной кислоты формулы (RO)_x-P(O)-(OR')_y,

(б) производное фосфоновой кислоты формулы

, и

(в) производное фосфиновой кислоты формулы

где R и R'' каждый независимо обозначает радикал, содержащий от 1 до 30 атомов углерода, R' обозначает Н, металл или (низш.)алкил, содержащий от 1 до 4 атомов углерода,

x равен от 1 до 2, y равен от 1 до 2, x+y=3,

а равен 0-1,

b равен 1,

с равен 1-2, a+b+c=3,

d равен 0-2,

е равен 0-2,

f равен 1, a d+e+f=3.

10. Способ по п. 2, где агент для модификации поверхности характеризуется формулой R_f-(CH₂)_p-Z,

где R_f обозначает перфорированную алкильную группу или перфорированную группу простого алкиленового эфира,

p равен от 2 до 4, а

Z выбирают из группы, включающей:

; ; и ,

где R и R'' обозначает углеводородный или замещенный углеводородный радикал, содержащий вплоть до 200 атомов углерода, или перфторалкильную группу, a R' обозначает Н, металл, амин или алифатический радикал или арил.

11. Способ по пп. 9 или 10, где R'' обозначает алифатический или ароматический заместитель, замещенный перфорированной алкильной группой или перфорированной группой простого алкиленового эфира.

12. Способ по п. 10, где перфорированная группа простого алкиленового эфира в составе R_f характеризуется формулой:

где А обозначает кислородсодержащий радикал или химическую связь, n равен от 1 до 20, Y обозначает Н, F, C_nH_2n+1 или C_nF_2n+1, b равен, по крайней мере, 1, m равен от 0 до 50, p равен от 1 до 20, а X обозначает Н, F или кислотную группу или производное кислоты.

13. Способ по п. 10, где перфорированная алкильная группа характеризуется формулой:

где Y обозначает F или C_nF_2n+1, а m равен от 4 до 20.

14. Способ по п. 4, где агент для модификации поверхности выбирают из группы, включающей соединения формулы CF₃(C_nF_2n)CH₂CH₂PO₃H₂, где n равен от 3 до 5, и соединения формулы CF₃(CF₂)_xO(CF₂CF₂)_y-CH₂CH₂-PO₃H₂, где х равен от 0 до 7, y равен от 1 до 20, а x+y равно 27 или менее.

15. Способ по п. 9, где R или R' содержат концевые или ω-функциональные группы.

16. Способ по п. 15, где концевые или ω-функциональные группы выбирают из группы, включающей карбоксильную группу, гидроксильную группу, аминогруппу, иминогруппу, амидную группу, тиогруппу, цианогруппу, сульфонат, карбонат, фосфоновую кислоту и их смеси.

17. Способ по п. 16, где органические фосфорную, фосфоновую или фосфиновую кислоты выбирают из группы, включающей амино-трис-метиленфосфоновую кислоту, аминобензилфосфоновую кислоту, 3-аминопропилфосфоновую кислоту, O-аминофенилфосфоновую кислоту, 4-метоксифенилфосфоновую кислоту, аминофенилфосфоновую кислоту, аминофосфономасляную кислоту, аминопропилфосфоновую кислоту, бензгидрилфосфоновую кислоту, бензилфосфоновую кислоту, бутилфосфоновую кислоту, карбоксиэтилфосфоновую кислоту, дифенилфосфиновую кислоту, додецилфосфоновую кислоту, этилидендифосфоновую кислоту, гептадецилфосфоновую кислоту, метилбензилфосфоновую кислоту, нафтилметилфосфоновую кислоту, октадецилфосфоновую кислоту, октилфосфоновую кислоту, пентилфосфоновую кислоту, фенилфосфиновую кислоту, фенилфосфоновую кислоту, бис-(перфторгептил)фосфиновую кислоту, перфторгексилфосфиновую кислоту, стиролфосфоновую кислоту и додецил-бис-1,12-фосфоновую кислоту.

18. Способ по п. 3, где металл в составе якорного фрагмента представляет собой металл группы 3, 4, 5 или 6.

19. Способ по п. 18, где металл в составе агента для модификации поверхности выбирают из группы, включающей Ti, Zr, La, Hf, Та, W и Nb.

20. Способ по п. 3, где гидрофобный кремнийорганический материал выбирают из соединений формулы R¹_4-xSiA_x или (R¹₃Si)_yB или органо(поли)силоксанов и органо(поли)силазанов формулы

или ,

где R¹ могут быть одинаковыми или различными и могут обозначать углеводородный или замещенный углеводородный радикал, содержащий от 1 до 100 атомов углерода,

А обозначает водород, галоген, ОН, OR² или

В обозначает NR³_3-y,

R² обозначает углеводородный или замещенный углеводородный радикал, содержащий от 1 до 12 атомов углерода,

R³ обозначает водород или R¹,

x равен 1, 2 или 3, а

y равен 1 или 2.

21. Способ по п. 3, где гидрофобный кремнийорганический материал характеризуется формулой R¹_4-xSiA_x,

где R¹ обозначает фтор-замещенный углеводородный радикал и А обозначает OR².

22. Способ по п. 3, где фторированный углеводород характеризуется структурой

где Y обозначает F или C_nF_2n+1, m равен от 4 до 20 и n равен от 1 до 6, R² обозначает алкил, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, а p равен от 0 до 18.

23. Способ по п. 20, где R¹ характеризуется структурой

где Y обозначает F или C_nF_2n+1, m равен от 4 до 20 и n равен от 1 до 6, R² обозначает алкил, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, а p равен от 0 до 18.

24. Способ по п. 3, где фторированный углеводород характеризуется структурой

где А обозначает кислород или химическую связь, n равен от 1 до 6, y обозначает F или C_nF_2n, b равен по крайней мере 1, m равен от 0 до 6, а p равен от 0 до 18.

25. Способ по п. 3, где гидрофобным кремнийорганическим материалом является органо(поли)силоксан или органо(поли)силазан.

26. Способ по п. 25, где органо(поли)силоксан или органо(поли)силазан содержит звенья формулы

или ,

где R¹ могут быть одинаковыми или различными и могут означать углеводородный или замещенный углеводородный радикал, содержащий приблизительно от 1 до приблизительно 12 атомов углерода, a R³ обозначает водород или R¹.

27. Способ по п. 3, где гидрофобный кремнийорганический материал содержит дополнительные звенья формулы R⁵₂SiO₂, где R⁵ обозначает галоген.

28. Способ по п. 24, где органо(поли)силоксан или органо(поли)силазан характеризуется среднечисловой молекулярной массой по крайней мере 400.

29. Способ подавления отложения загрязнений на металлические трубы, трубопровод или емкость в скважине или подводимых к скважине или отводимых от нее, который включает:

(а) нанесение защитного агента, по крайней мере, на часть металлических труб, трубопровода или емкости и формирование покрытия из защитного агента, по крайней мере, на части поверхности металлических труб, трубопровода или емкости,

(б) нанесение на покрытие агента для модификации поверхности, который содержит якорный фрагмент и гидрофобный хвост, при этом на покрытии содержится реакционноспособный в отношении якорного фрагмента участок,

(в) связывание якорного фрагмента агента для модификации поверхности, по крайней мере, с частью реакционноспособного участка, и

(г) подавление отложения загрязнений из флюида на металлических трубах, трубопроводе или емкости за счет воздействия гидрофобного хвоста на флюид.

30. Способ по п. 29, где (а) якорный фрагмент представляет собой металл, а гидрофобный хвост представляет собой кремнийорганический материал, фторированный углеводород или оба компонента - кремнийорганический материал и фторированный углеводород, или (б) якорный фрагмент представляет собой производное органической фосфорсодержащей кислоты, а гидрофобный хвост расположен на удалении от оксида металла.

31. Способ по п. 29, где реакционноспособным участком является оксид металла.

32. Способ по п. 29, где защитным агентом является металлоорганическое соединение.

33. Способ по п. 29, где защитный агент закачивают в скважину, и где на поверхности металлических труб, трубопровода или емкости в скважине в условиях in-situ образуется покрытие, содержащее реакционноспособный участок.

34. Способ подавления отложения оксидных пленок, продуктов коррозии, парафиновых, асфальтеновых, солевых, бактериальных отложений или их смесей на металлических трубах, трубопроводе или емкости в скважине или отводимых из скважины или подводимых к ней, где металлические трубы, трубопровод или емкость, изготовленные из легированной стали или углеродистой стали, обрабатывают защитным агентом для введения на их поверхность реакционноспособных функциональных групп, при этом способ включает:

(а) закачивание в скважину флюида, который включает агент для модификации поверхности, который содержит якорный фрагмент и гидрофобный хвост, при этом якорный фрагмент связывается с реакционноспособными функциональными группами на легированной стали или углеродистой стали, при этом гидрофобный хвост не напрямую связан с легированной сталью или углеродистой сталью, и

(б) подавление отложения загрязнений на поверхности металлических труб скважины за счет воздействия гидрофобного хвоста в составе агента для модификации поверхности на флюид, содержащий загрязнения.

35. Способ по п. 34, где (а) якорный фрагмент представляет собой металл, а гидрофобный хвост представляет собой кремнийорганический материал, фторированный углеводород или оба компонента - кремнийорганический материал и фторированный углеводород, или (б) якорный фрагмент представляет собой производное органической фосфорсодержащей кислоты и гидрофобный хвост удален от оксида металла.

36. Способ по п. 34, где гидрофобный хвост не взаимодействует с реакционноспособными функциональными группами покрытия.

37. Способ по п. 34, где емкость расположена непосредственно на месте обработки скважины.