DE2425312B2

DE2425312B2 - Verfahren zur behandlung von nicht tragenden, unterirdischen formationen

Info

Publication number: DE2425312B2
Application number: DE19742425312
Authority: DE
Inventors: Buddy W.; Trotty Kenneth D.; Duncan OkIa. Anderson (V.St.A.)
Original assignee: Halliburton Co
Current assignee: Halliburton Co
Priority date: 1973-06-07
Filing date: 1974-05-24
Publication date: 1976-10-14
Also published as: IT1012850B; DE2462298C3; DE2462298B2; FR2232672B1; SE408655B; DE2462298A1; NO139648C; SE7407564L; IE39396L; GB1453001A; FR2232672A1; NO139648B; MY7700232A; DE2425312A1; NO742043L; DK303874A; IE39396B1; NL7407104A; EG12072A; ES427058A1

Description

NH,

N-R₁-^-Si(OR₃J₃

besitzt, worin: Ri ein geradkettiger, verzweigtkettiger oder cyclischer Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, R₂ Wasserstoff, ein Alkylaminrest oder ein Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, R3 ein geradkettiger oder verzweigtkettiger Alkylrest mit 1

NH,

besitzt, worin: R₄ ein geradkettiger oder verzweigtkettiger Alkylresi mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, R5 Wasserstoff, ein Alkylaminrest oder ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Rt ein Alkylrest mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen und m eine ganze Zahl von I bis 4 ist.

Die Erfindung betriflt ein Verfahren zur Behandlung einer nicht tragenden, unterirdischen, von einem Bohrloch durchtcuftcn Formaiion zur Verhinderung des Transports von Sandteilchen aus der Formation in das Bohrloch während der Förderung von Fluiden aus der Formation, unter Verwendung von flüssigen, wasserhal-(D

bis 3 Kohlenstoffatomen und η eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aminosilan die allgemeine Formel

Si(ORJ₃

(H)

tigen Zusammensetzungen aus mindestens einen aushärtbaren, organischen Harz mit einem Aminosilan und/oder einem aliphatischen Amin mit etwa 6 bis 20 Kohlenstoffatomen in der aliphatischen Kette, wöbe die flüssige Zusammensetzung mit einer wäßrigen Trägerflüssigkeit vermischt und die Mischung in die Formation zur Bildung einer durchlässigen Packung /wischen der unterirdischen Formalion und dem Bohrloch eingeführt und dort zum Aushärten gebracht wird.

Aus solchen Formationen werden, falls nicht besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, häufig lose Teilchen mit dem Fluid herausgespült und in das Bohrloch gefördert, wo die Teilchen die Pumpausriistung abscheuern. Filter oder Saugkörbe verschmutzen und die wirksame Förderoberfläche des Bohrloches vermindern können.

Eine Verfahrensweise zur Kontrolle der Bildung von Teilchen aus einer nicht tragenden, unterirdischen Formation, die von einem Bohrloch durchdrungen wird, umfaßt das Mischen von teilchenförmigen! Material mit einer Dispersion einer aushärtbaren Zusammensetzung > vor. organischem Harz in flüssigem Kohlenwasserstoff unter Bildung einer Aufschlämmung von mit Harz überzogenen Teilchen. Die mit Harz überzogenen Teilchen werden in Kontakt mit der unterirdischen Formation unter Bildung einer durchlässigen Packung ,₀ zwischen der unterirdischen Formation und dem Bohrloch gebracht. Die mit Harz überzogenen Teilchen werden mit der Formation in Kontakt gehalten, bis das Harz ausgehärtet ist.

Eine weitere Verfahrensweise zur Steuerung der κ Bildung von Teilchen aus einer nicht tragenden, unterirdischen Formation, welche von einem Bohrloch durchdrungen wird, schließt die Verwendung einer Dispersion einer aushärtbaren Zusammensetzung von organischem Harz in flüssigem Kohlenwasserstoff ein. Die Harzzusammensetzung besitzt eine Affinität zu den Teilchen in der unterirdischen Formation und überzieht die Teilchen der Formation, wenn die Dispersion durch die unterirdische Formation durchgepreßt wird. Das Harz wird unter Bildung einer harten Harzmatrix zur 2s Festigung der unterirdischen Formation ausgehärtet.

Es sind viele Entwicklungen in den Verfahrensweisen lur Behandlung einer von einem Bohrloch durchdrungenen, unterirdischen Formation gemacht worden. Es wurden Spüllösungen entwickelt, um die Formation vor der Aufnahme der Behandlungsfluide vorzubereiten, weiterhin wurden chemische Zusatzstoffe entwickelt, um in der Formation enthaltenen Ton zu behandeln, ferner wurden Härter entwickelt, um das Harz zu hohen Festigkeiten auszuhärten, außerdem wurden Kuppelmittel und grenzflächenaktive Mittel entwickelt, um die Bindung zwischen dem Harz und den Teilchen, welche zum Zusammenpacken der Formation oder der Teilchen in der unterirdischen Formation verwendet wurden, zu verbessern.

Viele der Behandlungsmethoden zur Steuerung der Förderung von Teilchen aus einer nicht tragenden, von einem Bohrloch durchdrungenen, unterirdischen Formation schließen die Verwendung eines flüssigen Kohlenwasserstoffs ein, um die flüssige Harzzusammen-Setzung in Kontakt mit der unterirdischen Formation zu bringen. Flüssige Kohlenwasserstoffe sind jedoch teuer, und ein beträchtlicher Anteil der durch Chemikalien hervorgerufenen Kosten trat bei der Behandlung von nicht tragenden, unterirdischen Formationen auf. Mit w dem zunehmenden Wert von flüssigen Kohlenwasserstoffen und zunehmenden Nachfragen nach flüssigen Kohlenwasserstoffen, so daß bei flüssigen Kohlenwasserstoffen jetzt Versorgungsschwierigkeiten auftreten, ist es daher wünschenswert, einen Ersatz für den flüssigen Kohlenwasserstoff zu finden, der bei Methoden zur Behandlung einer unterirdischen, von einem Bohrloch durchdrungenen Formation verwendet wird, um hierin die Förderung von Teilchen aus der Formation zu steuern. <ό

Aus der US-Patentschrift 23 78 817 ist eine Arbeitsweise zui Verfestigung \on unterirdischen Formationen bekannt, wobei eine Lösung eines Phcnol-Formaldehydhaiv.es mit einem Aminbenei/ungsmitiel verwendet wird. Hierbei handelt es sieh jedoch um eine <<■. »Einphasenlösung«, außerdem ist angegeben, daß die Teilchen der Formation vorher getrocknet und eventuelles Wasser entfernt werden soll. In dieser Druckschrili ist daher nichts über die Verwendung einer eine wäßrige Phase enthaltenden Verfestigungsflüssigkeit ausgesagt. Aus der US-Patentschrift 3ö 25 287 ist zwar die Verwendung eines Harzes in wäßriger Lösung bekannt, in dieser Druckschrift ist jedoch nichts darüber ausgesagt, daß zunächst ein festes Material hiermit behandelt werden soll und dann eine solche Aufschlämmung des mit Harz überzogenen, festen Materials in das Bohrloch zur Verfestigung der Formation eingeführt wira. Weiterhin ist aus der US-Patentschrift 32 08 525 die Verwendung eines Gemisches aus festen Teilchen, z. B. Sand, und einem Harz bekannt, wobei dieses Gemisch von oben in ein Bohrloch eingeführt wird, jedoch soll hierbei ein undurchlässiger Pfropfen mit Hilfe des Gemisches in dem Bohrloch gebildet werden, um Formationen flüssigkeitsdicht voneinander zu trennen. Ein solcner Pfopfen soll keine Flüssigkeiten durchtreten lassen, während es die Aufgabe der Erfindung ist, eine Verfestigung zu erzielen, die porös, d.h. flüssigkeitsdurchlässig, ist. In der US-Patentschrift 35 87 742 ist die Verwendung eines Epoxyharzes mit Aminhärtern und verschiedenen Typ^n von Netzmiiteln beschrieben, hierbei handelt es sich jedoch um ein Harzlösungssystem, d. h. ebenfalls keine Aufschlämmung aus festen Teilchen, die mit einem aushärtbaren Harz überzogen wurden.

Es wurde nun gefunden, daß eine flüssige Harzzusammensetzung, welche ein aushärtbares, organisches Harz und ein Aminosilan, ein aliphatisches Amin mit etwa 6 bis 20 Kohlenstoffatomen in der aliphatischen Kette oder Mischungen hiervon enthält, in einer wäßrigen Trägerflüssigkeit dispergiert werden kann, und daß die flüssige Harzzusammensetzung eine Affinität für Kieselerde (Siliziumdioxid) besitzt, so daß die flüssige Harzzusammensetzung einen Harzüberzug auf Kieselerde bildet, wenn die Dispersion in Kontakt mit Kieselerde gebracht wird. Eine solche Harzzusammensetzung bildet einen Überzug auf der Kieselerde, der nicht klebrig ist und der zu einem Harz mit hoher Festigkeit ausgehärtet werden kann. Eine Aufschlämmung von solchen mit Harz überzogenen Kieselerdeteilchen kann durch eine Leitung verschoben werden, ohne daß die Teilchen aneinander unter Bildung einer Masse kleben, die die Leitung verstopfen könnie.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher dadurch aus, daß eine flüssige Zusammensetzung der zuvor beschriebenen Art in der wäßrigen Trägerflüssigkeit dispergiert wird, daß diese Dispersion zunächst mit einem teilchenförmigen Material zu einer Aufschlämmung vermischt wird, wobei das teilchenförmigc Material mit der flüssigen Zusammensetzung überzogen svird, daß die Aufschlämmung sodann in die unterirdische Formation eingebracht wird und daß das mit der Zusammensetzung überzogene, teilchenförniige Material in Kontakt mit der unterirdischen Formation gehalten wird, bis das Harz .lusgehäriei ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Hai/ ein Epoxyharz, Phenolaldchydharz. Furfurylalkoholharz., Harnstoffaldehydharz oder ein Gemisch hiervon verwendet. Vorteilhafterweise werden etwa 0."> his 10 Gewichtsteile der flüssigen Haiv/usammensei-/uiig auf 100 Gewichisteile der wäßrigen Trägerflüssii;-keit in der wäßrigen Trägerllüssigkeii diipergiert. wobei die flüssige Har/.zusammenscizung das aushärtbare, organische Harz und etwa 0,1 bis 10 Gewichtsteile des Aminosilans und/oder des aliphatischen Amins, welches 8 bis 18 Kohlcnstoffalome in der aliphatischen Kette aufweist, auf 100 Gewiehtsteilc Harz enthält.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden als Phenolaldehydharz Phenolformaldehydharz und als Harnstoffaldehydharz Harnstoff-Formaldehydharz verwendet, wobei die Viskosität der flüssigen Harzzusammensetzung etwa 5 bis 20 000 cP bei 26.7° C beträgt. s

Vorteilhafterweise wird die flüssige Harzzusammensetzung auf eine Viskosität von e-A-a 10 bis 500 cP bei 26,7°C eingestellt, wobei die flüssige Harzzusammensetzung neben dem aushärtbaren, organischen Harz etwa 0,5 bis 5 Gewichtsteile des Aminosilans und/oder des ι ο aliphatischen Amins auf 100 Gewichtsteile des aushärtbaren, organischen Harzes enthält.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfaßt die flüssige Harzzusammensetzung zusätzlich ein Verdünnungsmittel für das aushärtbare, organische is Harz, wobei das teilchenförmige Material Sand ist.

Vorteilhafte Aminosilane werden durch die folgende allgemeine Formel wiedergegeben:

NH₂ -R₁ —V N - R₁

Si(OR₃J₃ (1)

worinR] ein geradkettiger, verzweigtkettiger oder cyclischer Alkylrest mit etwa 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, R2 Wasserstoff, ein Alkylaminrest oder ein Alkylrest ist, in welchem das Alkylamin oder der Alkylrest etwa 1 bis 8 Kohlenstoffatome besitzen, R₃ ein geradkettiger oder verzweigtkettiger Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlen-Stoffatomen ist und η eine ganze Zahl von 0 bis 10 bedeutet.

Von der oben angegebenen, allgemeinen Formel (1) umfaßte Aminosilane sind z. B.

gamma-Aminopropyltriäthoxysilan, N-beta-(Aminoäthyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan,

N-beta-(Aminoäthyl)-N-beta-(aminoäthyl)-gamma-aminopropyltrimethoxy-silan, N-beta-(Aminopropyl)-N-beta-(aminobutyl)-gamma-aminopropyltriäthoxysilan und Di-N-(beta-aminoäthyl)-gamma-aminopropyl trimethoxysilan.

Die bevorzugten Aminosilane werden durch folgende allgemeine Formel wiedergegeben:

NH₂ -

N-R₄

Si(OR₆), (2)

35

45

worin: R₄ ein geradkettiger oder verzweigtkettiger Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, R5 Wasserstoff, ein Alkylaminrest oder ein Alkylrest ist, bei welchem der Alkylamin- oder Alkylres' etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatome besitzen, R₆ ein Alkylrest mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen ist und m eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet.

Durch die allgemeine Formel (2) umfaßte Aminosilanc sind z. B.

N-be ta-( A minoä thy l)-gamma-aminopropy I trimethoxysilan.

N-beta-(Aminoäthyl)-N-beta-(aminoäthyl)-gamma-aminopropyItrimethoxysilan und N-beta-(Aminopropyl)-gamma-aminopropyltriätlioxysilan.

Brauchbare aliphatische Amine sind aliphatisch!.· Amine mit etwa 6 bis 20 und vorzugsweise etwa 8 bis i« Kohlenstoffatomen in der aliphatischen Keite. Beispiele solcher vorteilhaften Amine sind:

Octylamin, Kokosnußölamin,Sojabohnenölamin.

Talgamin.Oleylamin.Capryiamin.

n-Tetradecylamin, Palmin lamin,

Octadecylamin, Stearylamin. Laurylaminacetat.

Palmitylaminacetat, Stearylaminacetat.

primäres Aminacetat. welches von

Kokosnußfettsäuren abstammt.

primäres Aminacetat, welches von

Talgfettsäuren abstammt.

primäres Aminacetat, welches von

Sojabohnenfensäuren abstammt.

Sojatrimethyiammoniumchlorid,

Dikokosnußdimethvlammoniumchlorid.

Talgtrimethylammoniumchlorid.

LauryltrimethylammoniiüTichiond,

Palmityltrimethvlammoniumchlorid.

Stearyltrimethylammoniumchlorid.

Kokosnußtrimethylammoniumchlorid.

das Reaktionsprodukt von Sojabohnenölamin

und 5 Mol Äthylenoxid und

dao Reaktionsprodukt von n-Ociadecylamin

mit 5 Mol Äthylenoxid.

Brauchbare, aushärtbare, organische Harze sind bei 27°C flüssig, und sie werden durch Erhitzen des Harzes oder durch Inkontaktbringen des Harzes mit einem Härter ausgehärtet. Beispiele von im Handel erhältlichen, brauchbaren Har/en sind Epoxyharze. Phenolaldehydharze, Furfurylalkoholhar/e und Harnstoffaldehydharze. Diese Harze sind mit verschiedenen Viskositäten erhältlich, welche von dem Molekulargewicht des Harzes und der Konzentration des mit dem Harz vermischten Verdünnungsmittels abhängen. Die Verwendung von Harzen oder Harz-Verdünnungsmittelgemischen, die eine Viskosität bei 27°C von etwa 5 bis 20 000 Centipoise (cP) besitzen, sind bevorzugt. Die am meisten bevorzugten Harze und Harz-Verdünnungsmittelgemische besitzen Viskositäten bei 27°C von etwa 10 bis 500 cP. Die bevorzugten Harze sind Epoxyharze, Phenolformaldehydharze, Harnstoff-Formaldehydharze und Furfurylalkoholharze.

Härter für die flüssigen, organischen Harze können in die Harzzusammensetzung eingegeben werden, oder die Harzzusammensetzung kann mit einem Härter in Kontakt gebracht werden, nachdem das Harz in Kontakt mit der nicht tragenden, unterirdischen Formation gebracht worden ist. In die Harzzusammensetzung eingegebene Härter werden so ausgewählt, daß die Harzzusammensetzung ausgehärtet wird, nachdem die Harzzusammensetzung in Kontakt mit der nicht tragenden, unterirdischen Formation gebracht worden ist. !n die Harzzusammensetzung eingegebene Härter sollten weiterhin so ausgewählt werden, daß der Härter eine begrenzte Löslichkeit in der wäßrigen Trägerfliiisigkcit besitzt.

Geeignete Härter für Epoxyharzzusammensetziingen können, wobei dies jedoch keine Einschränkung bedeutet. Aminhärter wie

Dimethylaminopropylamin. Benzyldimethyhimin.
Diät hy laminopropy lamin, Diä thy It Hämin.
Metaxyloldiamin, Metaphenylcndiamiii.
DiaminodiDhcnvlmethan. PincriHin

Tridimethylaminomcthylplicnol. saure Anhydridhärter wie
Oxalsäurcanhydrid. Phthalsäureanhydrid. Pyromellitsäuredianhydrid.
Dodecinylbcrnsteinsäurcanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid und Methyibicyclo-(2.2,l)-5-hepten-2.3-dicarbonsäurcanhydrid sowie Polymcrcaptanhärter

umfassen.

Geeignete Härter zur Eingabe in Furfurylalkohol-, Phenolaldehyd- und Harnstoffaldehydharzzusammensetzungen können, wobei dies jedoch keine Einschränkung bedeutet, Hexachloraceton. 1.1.3-Tnchlortrifluoraecton. Benzotrichlorid. Benzylchlorid und Benzalchlorid umfassen.

Geeignete Härter zum Aushärten von Furfurylalkohol-, Phenolaldehyd- und Harnstoffaldehydharzzusammensetzungen durch Inkontaktbringcn dieser Harzzusammensetzungen mit dem Härter können, wobei dies jedoch keine Einschränkung bedeutet, Acylhalogenidverbindungen wie Phthaloyl-, Fumaryl- und Benzoylchlorid. halogeniert, organische Säuren und säurebiidendc Chemikalien wie Trichloressigsäurc. Hexachloraceton. Benzotrichlorid, Essigsäure und Ameisensäure sowie anorganische Säuren wie Salzsäure umfassen.

Brauchbare, wäßrige Flüssigkeiten sind wäßrige Flüssigkeiten, welche keine Verunreinigungen enthalten, die die nicht tragende, unterirdische, zu behandelnde Formation verstopfen. Oberflächenwasser, Seewasser und aus unterirdischen Formationen gefördertes Wasser haben sich alle als brauchbar herausgestellt. Der pH-Wert der wäßrigen Trägerflüssigkeil ist wesentlich. Die Säure in einer wäßrigen Flüssigkeit, welche einen niedrigen pH-Wert aufweist, kann die Leistungsfähigkeit der Aminoverbindungen herabsetzen, wodurch die Verwendung von höheren Konzentrationen an Aminoverbindungen erforderlich ist. als sie sonst in neutralen oder basischen, wäßrigen Flüssigkeiten erforderlich wären.

Weiterhin wurde gefunden, daß grenzflächenaktive Mittel in die flüssige Harzzusammensetzung eingegeben oder mit der wäßrigen Flüssigkeit vermischt werden können, um die Festigkeit des ausgehärteten Harzes zu erhöhen und zu verhindern, daß das Harz klebrig wird, so daß die mit Harz überzogenen Teilchen nicht aneinander kleben. Kanonische, grenzflächenaktive Mittel sind als nicht emulgierende, grenzflächenaktive Mittel bekannt, und sie können in das Trägerfluid oder in die Harzzusammensetzung eingegeben werden, um zu verhindern, daß die Dispersion der in dem Träger dispergierten Harzzusammensetzung zu einer Emulsion umgewandelt wird. Die Konzentration von grenzflächenaktivem Mittel ist wesentlich. Eine niedrige Konzentration von grenzflächenaktivem Mittel ist vorteilhaft, und die Vorteile nehmen im allgemeinen mit der Konzentration zu. jedoch kann eine hohe Konzentration an grenzflächenaktivem Mittel schädlich sein. Die brauchbare Konzentration von grenzflächenaktivem Mittel kann jedoch durch Versuch festgestellt werden. Brauchbare, kationische, grenzflächenaktive Mittel sind im Handel in Form von vielen Erzeugnissen mit Warenbezeichnungen erhältlich.

Verdünnungsmittel zur Steuerung der Viskosität des aushärtbaren, organischen Harzes haben sich ebenfalls a's vorteilhaft herausgestellt. Die Stärke des Harzühcr-

/uges auf der Silikatoberfläche kann teilweise durch die Viskosität der flüssigen Harzzusammensetzung gesteuert werden. Die pro Volumen des Harzes bedeckte Oberfläche, die entstehende Permeabilität einer mit Harz beschichteten Matrix und die Festigkeit der mit Harz beschichteten Matrix sind Funktionen der Stärke des Harzüberzuges. Reaktionsfähige Verdünnungsmittel werden oft zur Steuerung der Viskosität von llarz/.usammcnsetzungen. welche zur Steuerung der Förderung von Teilchen aus nicht tragenden, unterirdischen Formationen verwendet werden, bevorzugt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, ein Verdünnungsmittel mit einer begrenzten Löslichkeil in dem Trägerfluid auszuwählen. Die Trägerflüssigkeit konkurriert mit dem Harz für das Verdünnungsmittel, und sie kann einen Teil des Verdünnungsmittels aus der hierin dispergierten Harzzusammensetzung auflösen. Durch Einstellen der Konzentralion der partiell löslichen Verdünnungsmittel und der partiell löslichen Komponenten des Harzes kann die Viskosität der flüssigen Harzzusammensetziing, die in der wäßrigen Flüssigkeit dispergiert ist. gesteuert werden. Die Viskosität der Harzkomponente bestimmt teilweise die Oberfläche, welche das Harz überziehen kann, und die Permeabilität der mit dem Harz überzogenen Matrix.

Geeignete Verdünnungsmittel für Epoxyharze können, ohne daß dies eine Einschränkung bedeutet. Styroloxid. Octylenoxid, Furfurylalkohol, Phenole. Furfural, flüssige, aus der Reaktion von Epichlorhydrin und Monohydroxylvcrbindungcn abstammende Monoepoxide wie Allylglycidyiäther, Butylglycidyläther und Phenylglycidyläther sowie flüssige Diepoxide, z. B. den Diglydicyläthcr von Resorcin, umfassen.

Geeignete Verdünnungsmittel für Furfurylalkohol harze. Phenolaldehydharze und Harnstoffaldehydharze umfassen, ohne daß dies cine Beschränkung sein soll. Furfurylalkohol. Furfural. Phenol und Kresol.

Andere Behandlungschemikalien für nicht tragende, unterirdische Formationen sind ebenfalls brauchbar. Vorspülungen zum Konditionieren der nicht tragenden Formation und Chemikalien zur Beeinflussung von Ton sind Beispiele solcher brauchbaren Behandlungschcmikaüen. Nach Größen sortierte Teilchen zur Anbringung einer durchlässigen Packung in Kontakt mit einer nicht tragenden, unterirdischen Formation, welche eine Affinität zu Aminosilanen besitzen, sind ebenfalls brauchbar. Zur Bildung einer durchlässigen Packung wird üblicherweise ein Sand entsprechend einer Siebmaschenweite von 0,42 bis 0.25 mm verwendet. Die entstehende Packung besitzt eine ausreichende Permeabilität oder Durchlässigkeit, so daß sie die Strömung der hierdurch geförderten Fluide nicht behindert und nur die Bewegung von Teilchen der Formation hierdurch hemmt.

Andere Komponenten können in die wäßrige Trägerflüssigkeit oder in die flüssige Harzzusammensetzung eingegeben werden. Ein grenzflächenaktive! Mittel kann zu der wäßrigen Flüssigkeit zugesetzi werden, um die Umwandlung der Dispersion zu einei Emulsion zu verhindern. In die wäßrige Trägerflüssig keit oder in die Harzzusammensetzuni könner Chemikalien zur Kontrolle von Ton eingegeben werden Die Viskosität der Harzzusammensetzung kann mi Verdünnungsmitteln eingestellt werden. Grenzflächen -aktive Mittel können in das Har? eingegeben werden die Bindung zwischen dem Harz und de

unterirdischen
delt c>> sich

Formation zu verbessern, jedoch nicht um eine

Hierbei han vollständig*

/nn C in /on

ίο

\ufzählung von Bestandteilen, welche gegebenenfalls Dcler vorteilhafterweise die wäßrige Trägerflüssigkeit ader in die flüssige Harzzusammensetzung eingegeben werden können.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele

näher erläutert.

Beispiel 1

Es wurde ein Furfurylalkoholharz mit grenzflächenaktiven Mitteln, Verdünnungsmitteln und verschiedenen ι Aminosilanen untersucht, um den Einfluß dieser Komponenten auf eine Dispersion von Furfurylalkoholharz in einer wäßrigen Trägerflüssigkeit zu bestimmen. Das Furfurylalkoholharz besaß eine Viskosität bei 25°C im Bereich von etwa 240 bis 440 cP ein spezifisches Gewicht im Bereich von etwa 1,205 bis 1,220, einen pH-Wert im Bereich von etwa 4 bis 4.8 und ein Durchschnittsmolekulargewicht von etwa 225. 121 g dieses Harzes wurden homogen mit den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Konzentrationen von Aminosilanen. Verdünnungsmitteln und grenzflächenaktiven Mitteln vermischt. 5,5 g dieser Harzmischungen wurden dann mit 0,66 g Hexachloraceton als Härter für das Harz gemischt. Dieses Gemisch wurde dann in 400 ml einer wäßrigen Trägerflüssigkeit dispergiert. welche frisches Wasser vermischt mit 5 Gew.-Teilen Natriumchlorid auf 100 Gew.-Teile Wasser war. 48 g eines weißen Sandes mit einer Siebmaschenweite von 0,42 bis 0.25 mm wurden mit der Dispersion vermischt, und dieses Gemisch wurde für eine Zeitdauer von 30 Minuten unter Erhitzen des Gemisches mit konstanter Geschwindigkeit von 22,2"C auf 40,6⁰C gerührt. Der Sand wurde dann untersucht, um festzustellen, ob das Harz den Sand überzogen hatte. Der mit H?rz beschichtete Sand wurde dann in ein Glasrohr mit einem Innendurchmesser von 22.3 mm bis zu einer Hohe von 88,9 mm gepackt. Die wäßrige Trägerflüssigkeil wurde durch die Packung durchgespült, um den Verlust , von Trägerfluid in einer Formation zu simulieren, und die Probe wurde in einem Bad von 60°C während A Stunden ausgehärtet. Die Proben wurden dann auf 26,7°C abgekühlt, und es wurden Druckfestigkeitsmessungen durchgeführt.

s Die Werte in der Tabelle 1 zeigen, daß mit Aminosilanen vermischtes Furfurylalkoholharz in einer wäßrigen Trägerflüssigkeit dispergiert werden kann und daß die entstandene Harzzusammensetzung eine Affinität auf Kieselerde (Quarz) besitzt, so daß die ο Harzzusammensetzung einen Harzüberzug auf Kieselerdeoberflächen bildet, wenn das Harz in Kontakt mit der Kieselerde (dem Quarz) gebracht wird.

Diese Werte zeigen weiterhin, daß eine mit einem Gemisch von Furfurylalkoholharz und einem Aminosi- is lan überzogene Sandpackung zu einer Matrix mit hoher Festigkeit ausgehärtet werden kann und daß ein grenzflächenaktives Mittel zu dem Harzgemisch zui Verbesserung der Druckfestigkeit einer mit Han überzogenen Sandpackung zugesetzt werden kann.

Tabelle 1

Einfluß von Aminosilan. Verdünnungsmittel und grenzflächenaktivem Mittel auf die Beschichtung und die Festigkei

*si 11 π**	Furfural	Kein Silan:	113	Grenzflächen	Bcschiehtungs-	Druckfestigkeit
311 ti 11		Keines	113	aktives Mittel	fähigkeit	nach 24 h Aushf r-
		Keines	keines			tung bei tiO C
	(g)	Keines	keines	(g)		(kp/cm^: bei 26.7 X)
NH:(CH:; 0,95	)iSi(OC:H->)i: 113	Keines	0.96	keine	keine
0,95	113	keines	keine	keine
0.95	keines	0.96	gut	108.6
0,95	keines	keines	keine	keine
NH:(CH:	):NH(CHi)iSi(OCHi)i:
0.95	113	0.96	gut	85.8
0.95	113	keines	gut	58.5
0.95	keines	0,96	gut	182.5
0,95	keines	keines	gut	168.9
NHj(CH;	■)2NH(CH2)2NH(CH:)3Si(OCH3)_i:
0,95	113	0.96	gut	97.4
0,95	113	keines	gut	77.0
0,95	keines	0.96	gut	276,2
0,95	keines	keines	gut	182,3

0.96	gering	>7.0
keines	keine	keine
0.96	keine	keine
keines	keine	keine

·) Das eren/flächcnaktive Mittel ist ein handelsübliches Gemisch von quaternären Aminen und Verdünnungsmitteln.

B eisp i eI2

Eine aus 121 g des in Beispiel Furfurylalkoholharzcs. 113 g Furfural fnlcrnden Tabelle 11 aufgeführten

1 verwendeten und der in der Konzentration an grenzflächenaktivem Mittel bestehende Harzzusa mensetzung wurde mit dem in der Tabelle angegebenen Silan zur Bestimmung des Einflusses de

der Tabelle Il gezeigten Silane auf die Fähigkeit des Furfurylalkoholhurzes zum Überziehen von Kieselerdetcilchen vermischt. Diese IJntersuchungsrcihc wurde nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise mit der Ausnahme durchgeführt, daß das wäßrige Trägerfluid frisches Wasser war und kein Härter mit dem Harz vermischt worden war.

Die Werte in Tabelle 11 zeigen die Beschichmngscigenschaften einer Harz.misehung, welche Aminosilanc enthält. Harze, welche wenigstens zwei Aminogruppen aufweisende Aminosilane enthalten, besitzen guie Überzugscigcnschaftcn, während ein Aminosilan mit nur einer Aminogruppc die Beschichtungsfähigkeil eines Harzes dann fördert, wenn es zu der Harzzusammensetzung in hoher Konzentration zugegeben wird. Silane, welche keine Aminogruppen enthalten, besitzen keinen Einfluß auf die Fähigkeit des Harzes zum Beschichten von Kieselerdcieilchen, falls sie nicht in Kombination mit einem kationischen, grenzflächenaktivem Mittel verwendet weiden. Kationische, grenzflächenaktive Mittel verbessern die Fähigkeil einer Silane enthaltenden Harzzusammensetzung zum Überziehen von Kieselerdeteilchen.

Tabelle 11

Einfluß von verschiedenen Silanen aul die Beschichtung

Silan
(g)

Grcnzfliiehenaktivcs Mittel*)

Fähigkeit zum Überziehen

CHiSi(OCHi)S:

CHiSi(OOH,)):

0,HnSi(OOH-,))

0.95

keines

u,9a

keines

0.95

keines

0,95

keines

0.95

keines

0.95

keines

HS(CH2)iSi(OCHi)3:
1,21 0.95

1,21 keines

^ΒΛ7 keines

gut

keine

keine keine

gut

keine

gut

keine

gut

keine

gut

keine

gut

keine

keine Tabelle Il (Fortsetzung)

Silan

Cjrcn/- Fähigkeit /um flächen- t* herziehen aktives MiUcI*!

C) - CH, ■- CHCH₂O(CH₂KSi(OCH,),

1.21
1.21

8,47

O -¹

1.21
1.21
8.47

0.95 gut kc^;ncs keine keines keine

(CH₂I₂Si(OCFl,),

0.95 gut keines keine keines keine

CH_;CCH,CO,(CH₂),Si(OCH,),

1.21
1.21

S.47

NH₂(CH₂I₂Si(OC₂H₅),

!.21
1,21
8.47

0.95 gering keines keine keines keine

0.95 ausgezeichnet keines gering keines nut

NH₂(CH₂I₂NH(CH₂I₃Si(OCH₃K

1.21 0.95 ausgezeichnet

1.21 keines ausgezeichnet

8.47 keines ausgezeichnet

NH₂(CH₂I₂ NH(CH₂I₂ NH(CH₂KSi(OCH₃),

1,21 0.95 ausgezeichnet

1.21
8.47

keines keines

ausgezeichnet ausüezeichnei

4S *) Bei dem grcn/fliichcnaktivcn Mittel handelt es sich um ein handelsübliches Gemisch von quatcrnären Aminen und Verdünnungsmitteln.

B c i s ρ i e 1 3

■so Die Druckfestigkeit einer mit Furlurylalkoholhan überzogenen Sandpackung, welche nach der in Beispie 1 beschriebenen Arbeitsweise hergestellt worden wai und vergleichbarer Furfurylalkoholharzzusammenset zungen. welche die in der folgenden Tabelle II

s<i aufgeführten Silane enthielten, wurden gemessen. Bc dem wäßrigen Trägerfluid in diesem Beispiel handelt es sich um frisches Wasser, welches 0,25 Gew.-Teil einer handelsüblichen Mischung von quaternäre Aminen und Verdünnungsmitteln auf 100 Gew.-Teil

ho Wasser enthielt. Die Harzzusammensetzung war ei Gemisch, welches 0.95 g der in der Tabelle I angegebenen Silane, 121 g des Furfurylalkoholharze das in Beispiel 1 verwendet wurde, 113 g Furfural un 0,96 g eines handelsüblichen, grenzflächenaktiven Mi

hs tels in Form einer Mischung von quaternären Amine und Verdünnungsmitteln enthielt.

Die Werte der Tabelle III zeigen, daß Silane ohr Aminogruppen nur mit Harz überzogene Sandpackui

gen geringer Festigkeit bilden und daß die Festigkeit einer mit Harz überzogenen Sandpackung mit der Anzahl von Aminogruppen in der Silanstruktur ansteigt.

Tabelle 111

Einfluß von verschiedenen Silancn auf die Festigkeit

B e i s ρ i e 14

CH₃Si(OCH₃),

CH₃Si(OC₂H₅),

C₅G₁₁Si(OC₂H₅).,

Q₁H₅Si(OC₂H₅).,

C₂H₃Si(OC₂H₅I₃

C₂H₃Si(OCH₃CO₂),

Cl(CH₂I₃Si(OCH₃I₃

HS(CH₂)₃Si(OCH,|,

(S CH₂ -CHCH₂O(CH₂I₃Si(OCH,),
TV \- (CH₂I₂Si(OCH,).,

Druckfestigkeit nach einem Aushallen von 24 Ii bei W) C (Vp cnr hei 2(i.7 C)

<7.0

< 7.0

<7.0 <7.0

< 7.0

< 7.0 -. 7.0 <7.0

-. ⁷.0

-. 7.0

NH₂(CH₂I₃Si(OC₂H₅I₃ 41.5

NH₂(CH₂I₂NH(CH₂I₃Si(OCH₃), 5S.5

NH,(CH,)₂NH(CH₂)₂NH(CH₂),Si(OCH₃), 77.0 Die Löslichkeit einer in einer wäßrigen Trägerlösung dispergierten Harzzusammensetzung wird bei verschiedenen Temperaturen Destimmt. Bei dieser Untersuchungsreihe wurde die Harzzusammensetzung durch Vermischen von 49.5 Vol.-Teilen des in Beispiel 1 verwendeten Furfurylalkoholharzes mit 49.5 Vol.-Teilen Furfural, 0.5 Vol.-Teilcn N-bela-(Aminoäthyl)-gammaaminopropyltrimethoxysilan und 0.5 Vol.-Teilen einer handelsüblichen Mischung von quaternären Aminen und Verdünnungsmitteln pro 100 Vol.-Teile der Harzzusummensetzung hergestellt. Die wäßrige Trägerlösung war frisches Wasser, worin 8 Vol.- ι eile Natriumchlorid, 0,5 Gew.-Teile Calciumchlorid. 0.2 Gew.-Teile Magnesiumchlorid und 0.25 Vol.-Teile einer handelsüblichen Mischung von quaternären Aminen und Verdünnungsmitteln pro 100 Vol.-Teile frisches Wasser aufgelöst waren.

Die Werte der folgenden Tabelle IV /eigen die partielle Löslichkeit der in der Salzlösung dispergieren Harzzusammensetzungen. Ls ist ersichtlich, daß die Löslichkeit der Harz/usammenset/ung in der Salzlösung nicht proportional zu der Konzentration der in der Salzlösung dispergieren Har/zusamincnsctzungen ansteigt, und daß mehr als etwa 20 Gcw.-Tcile der in der wäßrigen Trügerflüssigkeit dispergieren 1 laiY/usammensclzung erforderlich sind, um die Viskosn.it der Harzzusammensci/ung aufrechtzuerhalten. Daher wird die Viskosität der Hiirzziisammensctzuns: weniger reduziert, wenn die Konzen.tratinn der in der Salzlösung dispergierten I lar/zusimmenseizung erhöht wird. Diese Werte /eigen fernerhin, daß die wäßrige TrägcrtUK-sigkeit partiell in der llüssigen i iarzzusainmcnsctzunL löslich ist und daß das Volumen der Hai'/zusaninienset-/!.iiig durch die wäßrige Trägerllüssigkeit. weiche ^ich i;i der flüssige!¹, Har/zusammenst-r/uni: anisol, ei höht werden kann.

Tabelle IV

Viskosität und Verteilung von Mar/ in einer wäßrigen Phase

1 lar/misehung.	Temperatur der	Vol.-Teile Harz pro	Viskosität des
Vol.-Tcilc llaiv-	Fluide	Km Teile in der Salz	Harzes, welches
mischimg pro 100		lösung aufgelöstem	sieh mehl in dei
Teile von Harz-Sal/-		I lar/gemisch	Salzlösung auf
lösungsgcmisch			löste
	("Q		(L-P)
5	40,6		"I"" "" "
IO	40,6	60	> 1000
20	40,6	27	32
30	40,6	-(12) tritt in das	37
		Harz ein
5	60,0	—
10	60,0	57	>1000
20	60,0	22	40
30	60,0	20	46
5	93,3	_
10	93,3	52	813
20	93.3	23	58
30	93.3	20	40.5
		Be i s ρ i e I 5

Die Druckfestigkeit und die Permeabilität einer Sandpackung, welche mittels des in Beispiel 4 vp-wendeten Harzes konsolidiert und auf 93.3 C erhitzt worden war, wurden bestimmt. Nachdem die Harzzusammensetzung in der Salzlösung dispergiert worden war, wobei diese 20 Gcw.-Teilc und 30 Gew.-Teilc Harz

pro 100 Gew.-Teile der Harz-Salzlösungsmischung enthielt, wurde sie auf 93,3°C erhitzt, und die Löslichkeiten wurden nach der in Beispiel 4 beschriebenen Arbeitsweise bestimmt. D^:c Dispersionen wurden durch eine Packung von mit Salzlösung benetztem Sand durchgespült, um das Harz auf der Sandpackung aufzuschichten. Bei der Sandpackung handelte es sich um eine Packung von weißem Sand mit einer Maschenweite von 0,21 bis 0,089 mm, der in einem Glasrohr mit einem Innendurchmesser v&n 22,3 mm bis zu einer Höhe von 88,9 mm aufgeschichtet war. Das Harz wurde durch Durchspülen von 200 ecm einer 7,5%igen wäßrigen Lösung von Salzsäure in frischem Wasser, erhitzt auf 93,3⁰C, durch die Sandpackung ausgehärtet. Die zur Aushärtung der Harzzusammensetzung verwendete Lösung enthielt 0,1% eines Säureinhibitors, um die Korrosionsfähigke'¹. der Säure gegenüber den Metallbestandteilen des Untersuchungssystems zu reduzieren. Die verfestigte Sandpackung wurde 16 Stunden bei 93,3°C ausgehärtet und dann auf Zimmertemperatur zur Messung der Permeabilität und der Festigkeiten abgekühlt.

Die Werte der folgenden Tabelle V zeigen, daß eine in einer wäßrigen Trägerflüssigkeit dispergierte Harzzusammensetzung durch eine Sandpackung zur Konsolidierung dieser Sandpackung zu einer permeablen Matrix durchgespült werden kann. Bei dieser Untersuchung wurde die Festigkeit der konsolidierten Matrix und die Permeabilität der konsolidierten Matrix durch Steigerung der Konzentration der in der wäßiigen Trägerflüssigkeit dispergierten Harzzusammensetzung erhöht.

Tabelle V

Festigkeit und Permeabilität einer Sandpackung, welche mit in Salzlösung dispergiertem Harz verfestigt wurde

Harz (Gew.-Teile auf
100 Gew.-Teile des
Harz-Salzlösungsgemisches)

Druckfestigkeit nach löstündigem Aushärten bei 93.3C

(kp/cm-¹ bei 26.7°C) Permeabilität (Darcies)

oberer Teil

unterer Teil

20
30

100.6
114,8

3.35
4.6

2.6
3.15

B ei sp i el 6

Die Fähigkeit von Epoxy- und Phenolformaldehydharzzusammensetzungen zum Überziehen von Kieselerdeteilcheu und die Festigkeit einer Packung der mit dem Harz überzogenen Teilchen wurden bestimmt. Diese Untersuchungsreihe wurde nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise durchgeführt. Das Phenolformaldehydharz besaß eine Viskosität bei 37,8⁰C von etwa 1000 cP und einen pH-Wert von etwa 6,8. Das Epoxyharz besaß eine Viskosität bei 26,7°C von etwa 100 bis 16OcP und enthielt keine Verdünnungsmittel. Der Härter für das Epoxyharz war ein handelsüblicher Polymercaptanhärter. Der Härter für das Phenolformaldehydharz war Hexachloraceton. Das Verdünnungsmittel für das Epoxy- und Phenolformaldehydharz war Furfural. Bei beidien Harzen war das Silan N-Beui-(Aminoäthyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan.

Die Werte der folgenden Tabelle Vl zeigen, daß die Epoxyharzzusammensetzungen und die Phenolformaldehydharzzusammensetzungen in wäßrigen Trägerfluiden dispergiert werden können und daß diese in den wäßrigen Trägerfluiden dispergierten Harzzusammensetzungen eine Affinität für Kieselerdeoberflächen besitzen, so daß sie Überzüge auf den Kieselerdeoberflächen bilden. Diese Werte zeigen ebenfalls, daß Epoxy- und Phenolformaldehydharzzusammensetzungen, welche Aminosilane mit wenigstens zwei Aminogruppen besitzen, Überzüge auf Sandteilchen bilden, so daß eine Packung der mit Harz beschichteten Sandteilchen hohe Festigkeiten nach dem Aushärten besitzt.

Tabelle Vl

Einfluß von Verdünnungsmittel, Silan und grenzflächenaktivem Mittel auf die Beschichtung und die Festigkeil von

Epoxy- und Phenolformaldehydharzen

Harz	Härter	16	Verdünnungs	Silan	Grenzflächen	Fähigkeit	Druckfestigkeit
		16	mittel		aktives Mittel*)	zum Be	nach 24 h
		16				schichten	Aushärten
						bei 79⁰C
						(kp/cm^: bei
(g)	(g)	(g)	(g)	(g)		26,7³C)
Epoxy:
116,4	120	113	0,95	0,96	gut	52.7
116,4	120	113	keines	0.96	gut	7,0
116,4	keiner	113	keines	keines	gut	keine
116,4	keiner	keines	keines	keines	keine	keine
Phenolformaldehydharz:
121	113	0,95	0,96	gut	160.8
121	113	0.95	keines	gut	3b2.7
121	113	keines	keines	gut	7.0

*\ Π:ι>. nrrnyflächenaktivc Mittel isi ein handelsübliches Gemisch von quaternärcn Aminen und Verdünnungsmitteln.

Beispiei7

Eine Furfurylalkoholharzzusammenseizung, welche 121 g Furfurylalkoholharz, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, 0,95 g N-beta-(Aminoäthyl)-gammaaminopropyltrimethoxysilan, 0,96 g der in der Tabelle VIl gezeigten, grenzflächenaktiven Mittel und 113 g Furfural enthielt, wurde zur Untersuchung mit verschiedenen, grenzflächenaktiven Mitteln verwendet. Bei dieser Untersuchung wurden 5,5 g der Harzzus. mmensetzung mit 0,66 g Hexachloraceton als Härter für das Harz vermischt. Die Harzzusammensetzung wurde in 400 ml einer 5%igen Natriumchloridlösung dispergiert. ♦8 g von weißem Sand mit einer Teilchengröße von 0,42 bis 0,25 mm wurde mit der Dispersion vermischt, um das I larz auf die Sandteilchen aufzuschichten. Die Sandieiichen wurden dann in ein Glasrohr gepackt, und die Festigkeiten wurden nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise bestimmt.

Die Werte der folgenden Tabelle VIl zeigen, daß grenzflächenaktive Mittel in die Harzzusammensetzung eingegeben werden können, um die Festigkeit der mit Harz beschichteten Sandpackung zu erhöhen. Diese Werte zeigen ebenfalls, daß zusätzliches, grenzflächenaktives Mittel, welches zu dem Trägerfluid zugesetzt wurde, die Festigkeit einer mit Harz beschichteten Sandpackung vermindern kann.

Tabelle VU	Zusätzliches,	keines	Sandpackung
Einfluß von j_	grenzflächen-	I	Ergebnisse der
	*) aktives Mittel.		Druckfestigkeit
	zugesetzt zu	bei 26.7° C nach
grenzflächenaktiven Mitteln auf die Festig-	dem Trägerfluid	24 h Härtung
keit einer mit Harz beschichteten	(ecm)	bei 60⁰C
Zugesetztes.	keines	(kp/cm²)
grenzflächen	Mittel	57,1
aktives Mittel	keines
	1	79,9
	Mittel	19,5
	keines
Keines	1	85,8
Anionisches	keines	43,8
3N	1	57,7
	keines	43.0
Kationisches	I	25,6
5N	keines	29,2
	1	87,7
9N	keines	21.9
	1	72,1
ION	keines	15,8
	1	89.1
1 IN	keines	73.3
	1	57.1
12N	keines	nicht ausgehärtet
	1	67.9
13N	keines	<7,0
	1	92,9
14N	keines	30.0
	meihyl-Benzyl- I	53.0
I5N	ammonium-	nicht ausgehärtet
	chlorid
16N	!7N
		86.4
Myristyldi-		c'iis Harz überzog
	den Sand nicht

*) Die mit den Kiirzbe/eichiningen N bezeichneten, grenzflächenaktiven Mittel sind handelsübliche Mischungen von grenzflächenaktiven Mitteln.

Verschiedene Konzentrationen eines kationischen, grenzflächenaktiven Mittels wurden zu Harzzusammenietzungen zugesetzt, welche Aminosilane enthielten, um den Einfluß der Konzentration an grenzflächenaktivem Mittel auf die Fähigkeit der in einer wäßrigen Trägerflüssigkeit dispergierten Harzzusammensetzung ium Überschichten von Kieselerdeteilchen zu bestimmen. Die Fähigkeit zum Beschichten von Kieselerdeteil-Chen wird durch Messung der Festigkeit einer Packung dieser Teilchen nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise festgestellt. Die Harzzusammensetzung wird durch Vermischen von 121 g Furfurylalkoholharz, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, mit 113 g Furfural und 0,95 g des in der Tabelle VlU gezeigten Silans hergestellt. 5,5 g der Harzzusammensetzung werden dann mit der Konzentration an grenzflächenaktivem Mittel, die in der Tabelle VIII gezeigt ist, und 0,66 g

Tabelle VIII

24 25	312	20

Beis pi	el8

Hexachloraceton als Härter für die Harzzusammensetzung vermischt. Dies Gemisch wird dann in 400 ml einer 5°/oiger. Natriumchloridlösung dispergiert. 48 g von weißem Sand mit einer Maschenweite von 0,42 bis 0,25 mm werden dann mit der Dispersion zum Aufschichten des Harzes auf den Sand vermischt. Der beschichtete Sand wird dann in ein Glasrohr gepackt, und es werden die Druckfestigkeiten nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise bestimmt.

Die Werte der Tabelle VIII zeigen, daß kationische, grenzflächenaktive Stoffe die entstandene Festigkeit einer mit Harz beschichteten Sandpackung erhöhen können. Jedoch ist die Konzentration kritisch, und hohe Konzentrationen von grenzflächenaktivem Mittel setzen die Festigkeit einer Packung von mit Harz beschichteten Sandteilchen herab.

Einfluß der Konzentration von grenzflächenaktivem Mittel auf die Festigkeil einer Packung von mit Harz beschichteten Kiesclerdeteilchen

Silan

NH2(CH3)3Si(OC2H5)3:

NH2(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3:

NH2(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH_})i:

Das Harz beschichtet den Sand nicht.

Das Harz überzog den Sand anfänglich, jedoch wurde etwas hiervon während der Riihrperiode

weggewasehen.

5N	Druckfestigkeit bei
	26,7°C nach einem
	Aushärten von 24 h
	bei 6O⁰C
(g)	(kp/cni-)
0,0275	keine¹)
0,055	keine¹)
0,110	keine¹)
0,2035	keine-¹)
0,220	79,9
0,275	31,6
0	58,5
0,0275	82,5
0,055	85,8
0,165	95,7
0,275	53,0
0.550	35,4
0	77.0
0,0275	101,8
0,055	98,1

Beispiel9

Eine Furfurylalkoholharzzusammenselzung, welche 121 g des in Beispiel 1 verwendeten Furfurylalkoholharzes, 0,95 g N-beta-(Aminoäthyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan, 113 g Furfural und 0,96 g des grenzflächenaktiven Mittel 5N enthielt, wurde in wäßrigen Lösungen, die in der folgenden Tabelle IX gezeigt sind, dispergiert, und es wurde die Fähigkeit des Harzes zum Überziehen bestimmt. Dieser Überzugstest wurde nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise durchgeführt.

Die Werte der Tabelle IX zeigen, daß eine ein aushärtbares, organisches Harz und ein Aminosilan enthaltende Harzzusammensetzung in vielen wäßrigen Medien dispergiert werden kann und dabei ihre Affinität der Kieselerdeoberflächen beibehält, so daß die Harzzusammensetzung die Kieselerdeoberflache überzieht, wenn die Dispersion in Kontakt mit der Kieselerdeoberfläche gebracht wird. Diese Werte zeigen ferner, daß wäßrige, Säure enthaltende Flüssigkeiten einen nachteiligen Einfluß auf die Fähigkeit des in der wäßrigen Flüssigkeit dispergierten Harzes zum Überziehen von Kieselerdeoberflächen haben können.

21

Tabelle IX

Einfluß vor verschiedenen Bestandteilen auf die Fähigkeit des H; rzes zum Überziehen von Kieselerdeoberflächen

Wäßrige LöMing

Fähigkeit des Harzes zum Überziehen von Sand

Frisches Wasser Frisches Wasser + Frisches W isser + Frisches Wasser + Frisches Wasser + Frisches Wasser + Frisches Wasser + Standardsaizlösung Meersalzlösung²) Frisches Wasser + Frisches Wasser + Frisches Wasser + Frisches Wasser + Frisches Wasser + Frisches Wasser + Frisches Wasser + Frisches Wasser + Frisches Wasser +

Standardsalzlösung besteht aus Wasser. NaCI. CaCb und MgCb ■ 6 H2O, die in jeweiligen Gewichtsv crhahnissen von 240 : 18.1 : 1.34 : 1 miteinander vermischt sind. Diese Meerwassersalzlösung besteht aus 41.95 g Meersalz, aufgelöst in ausreichend frischem Wasser, um 1 I Lösung herzustellen. Das Meersaiz ist ein Gemisch von 58.49 Gew.-Tcilcn NaCI, 26,46 Gew.-Teilen MgCb · 6 H2O, 9,75 Gew.-Teilen Na.'SOi. 2.765 Gcw.-Teilen CaCI:, 1,645 Gew.-Teilen KCI, 0,477 Gew.-Teilen NaHCOi, 0,238 Gcw.-Teilcn KBr. 0.07) Gew.-Teilen HiBOj, 0,095 Gcw.-Tcilcn SrCIi · 6 H2O und 0,007 Gcw.-Teilen NaF auf 100 Gew.-Teile Meersalz.

	gut
2% KCl	gut
5% NaCl	gut
15% NaCI	gu:
2% CaCI.'	gut
10% CaCl:	gut
20% CaCl:	gut
')	gut
	gut
Spuren von NaOH	gut
Spuren von KOH	gut
Natriumbicarbonat	gut
Guanidincarbonat	gut
2% HCI	keine
2% Essigsäure	keine
2% Zitronensäure	keine
2% Maleinsäure	keine
2% Oxalsäure	keine

Beispiel 1 O

Ein aushärtbares, organisches Harz wird in einer wäßngen Trägerflüssigkeit dispergiert, welche verschie dene. Aminogruppen enthallende Verbindungen ent-

hält, um den Einfluß dieser Aminogruppen enthaltenden Verbindungen auf die Fähigkeit des aushärtbaren. organischen Harzes zum Überziehen von Kieselerdeoberflächen festzustellen. Diese Untersuchungen wurden durchgeführt, indem etwa 1 g der Aminogruppen

enthaltenden Verbindung mit 75 g frischem V/asser vermischt, etwa 3 ecm des in Beispiel 1 verwendeten Furfurylalkoholharzes in dem wäßrigen Gemisch dispergiert und etwa 10 g Sand mit einer Maschenweite > on 0,42 bis 0,25 mm in die wäßrige Dispersion

^!> eingemischt wurden. Das Gemisch wurde etwa 45 Sekunden gerührt, und die Fähigkeit des Harzes zum Überziehen des Sandes wurde festgestellt.

Es wurden die im folgenden aufgeführten, Aminogruppen enthaltenden Verbindungen nach der ober:

"° beschriebenen Arbeitsweise untersucht, und das in dem wäßrigen Gemisch dispergierte Harz, auf den Sand aufgeschichtet:

Octylamin. Oleylamin, Decylamin.
:s KoLosnußölamin, Dimethylkokosnußölamiii.

Palmitylamin,Talgamin, Dimethylstcarylamin.

Stearylamin, Sojabohncnölamin. l.aurylamin.

sek. hydriertes Talgamin,

Methyl-sek.-sojabohncnölamin,
w Dikokosnußdimethylamrnoniumchlorid.

dihydriertesTalgdimethylammoniumchlorid.

das Reaktionsprodukt von Kokosnußölamin

mit 5 Mol Äthylenoxid.

das Reaktionsprodukt von Sojabohnenölamm
mit 15 Mol Äthylenoxid.

das Reaktionsprodukt von Talgamin

mit 2 Mol Äthylenoxid.

Caprylylaminacetat, Palmitylaminacelat,

Stearylaminacetat, Taigaminacetat und
Sojabohnenölaminacetat.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung einer nicht tragenden, unterirdischen, von einem Bohrloch durchteuften Formation zur Verhinderung des Transports von Sandteilchen aus der Formation in das Bohrloch während der Förderung von Fluiden aus der Formation, unter Verwendung von flüssigen, wasserhaltigen Zusammensetzungen aus mindestens einem ,₀ aushärtbaren, organischen Harz mit einem Aminosilan und/oder einem aliphatischen Amin mit etwa 6 bis 20 Kohlenstoffatomen in der aliphatischen Kette, wobei die flüssige Zusammensetzung mit einer wäßrigen Trägerflüssigkeit vermischt und die Mischung in die Formation zur Bildung einer durchlässigen Packung zwischen der unterirdischen Formation und dem Bohrloch eingeführt und dort turn Aushärten gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Zusammensettung in der wäßrigen Trägerflüssigkeit dispergiert wird, daß diese Dispersion zunächst mit einem teilchenförmigen Material zu einer Aufschlämmung vermischt wird, wobei das teilchenförmige Material mit der flüssigen Zusammensetzung überzogen wird, daß die Aufschlämmung sodann in die unterirdische Formation eingebracht wird und daß das mit der Zusammensetzung überzogene, teilchenförmige Material in Kontakt mit der unterirdischen Formalion gehalten wird, bis das Harz ausgehärtet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Harz ein Epoxyharz, Phenolaldehydharz, Furfurylalkoholharz, Harnstoffaldehydharz ©der ein Gemisch hiervon verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 0,5 bis 10 Gewichtsteile der flüssigen Harzzusammen Setzung auf 100 Gewichtsteile der wäßriger Trägerflüssigkeit in der wäßrigen Trägerflüssigkei dispergiert werden, wobei die flüssige Harzzusam mensetzung das aushärtbare, organische Harz und etwa 0,1 bis 10 Gewichtsteile des Aminosilans und/oder des aliphatischen Amins, welches 8 bis 18 Kohlenstoffatome in der aliphatischen Kette auf weist, auf 100 Gewichtsteile Harz enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß als Phenolaldehydharz Phenolformaldehydharz und als Harnstoffaldehydharz Harnstoff Formaldehydharz verwendet werden, wobei die Viskosität der flüssigen Harzzusammensetzung etwa 5 bis 20 000 cP bei 26.7° C beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Harzzusammensetzung auf eine Viskosität von etwa 10 bis 500 cP bei 26,7⁰C eingestellt wird, wobei die flüssige Harzzusammensetzung neben dem aushärtbaren, organischen Harz etwa 0,5 bis 5 Gewichtsteile des Aminosilans und/oder des aliphatischen Amins auf 100 Gewichtsteile des aushärtbaren, organischen Harzes enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Harzzusammensetzung zusätzlich ein Verdünnungsmittel für das aushärtbare, organische Harz umfaßt und das teilchenförmige Material Sand ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aminosilan die allgemeine Formel