用于提高油采收的流动性控制聚合物的制作方法_2

文档序号:9400809阅读:来源:国知局
酯基团。羰基在本申 请中也被等价地定义为(C= 0)。烷基羰基氨基是指基团如乙酰胺。
[0071] 本申请使用的术语"交联"是指连接聚合物链的一个单体单元与聚合物链的另一 个单体单元的键。所述键可为共价键或离子键。
[0072] 本申请使用的术语"环烷基"是指单环、双环或三环碳环基(例如,环丙基、环丁 基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环戊烯基、环己烯基、双环[2. 2. 1]庚基、双环 [3. 2. 1]辛基和双环[5. 2. 0]壬基等);其任选地包含1或2个双键。环烷基可未被取代或 者被如下所定义的一个或更多个适当的取代基,优选1至5个适当的取代基取代。
[0073] 本申请使用的术语"卤代"或"卤素"是指氟、氯、溴或碘基团。
[0074] 本申请使用的术语"杂亚烷基(heteroalkylenyl) "或"杂烧撑基 (heteroalkylene) "是指由饱和的直链或支化经链衍生的二价基团,其中至少一个原子是 杂原子如0、S、N、Si或P。术语aC1-C24杂亚烷基"、"C^C12杂烷撑基"和"C^C6杂烷撑基" 是指分别具有1至24个原子、1至12个原子或1至6个组成原子的那些杂亚烷基或杂 烷撑基,其中所述原子为碳或杂原子。杂亚烷基的代表性实例包括但不限于-O(CH2CH2O) n-和-O(CH2CH2CH2O)n-,其中每个n独立地为1至12。杂亚烷基可未被取代或者被如下所定 义的一个或更多个适当的取代基来取代。
[0075] 本申请使用的术语"杂芳基"是指在环中含有选自0、S和N中的一种或更多种杂原 子的单环、双环或三环芳香杂环基。杂芳基包括但不限于吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、 噻吩基、呋喃基、咪唑基、吡咯基、挫基(例如,1,3-?秀唑基、l,2-uf唑基)、噻唑基(例 如,1,2-噻唑基、1,3-噻唑基)、吡唑基、四唑基、三唑基(例如,1,2,3-三唑基、1,2,4-三唑 基)、嗔,二唑基(例如,1,2, 3- 二唑基)、噻二唑基(例如,1,3,4-噻二唑基)、喹啉基、 异喹啉基、苯并噻吩基、苯并呋喃基和吲哚基。杂芳基可未被取代或者被如下所定义的一个 或更多个适当的取代基,优选1至5个适当的取代基取代。
[0076] 本申请使用的术语"杂环"是指包含1至4个杂原子的单环、双环或三环基团,所 述杂原子选自N、0、S(0)n、NH或NRX,其中Rx是适当的取代基。杂环基任选地包含1或2 个双键。杂环基团包括但不限于氮杂环丁烷基、四氢呋喃基、咪唑烷基、吡咯烷基、哌啶基、 哌嗪基、唑烷基、噻唑烷基、吡唑烷基、硫代吗啉基、四氢噻嗪基、四氢-噻二嗪基、吗啉 基、氧杂环丁烷基、四氢二嗪基、,嗪基、嚙噻嗪基、二氢吲哚基、异二氢吲哚基、奎宁环基、 苯并二氢吡喃基、异苯并二氢吡喃基和苯并《慈嗪基。单环饱和或部分饱和的环体系的实 例为四氢呋喃-2-基、四氢呋喃-3-基、咪唑烷-1-基、咪唑烷-2-基、咪唑烷-4-基、吡咯 烧 _1_基、啦略烧_2_基、啦略烧_3_基、哌啶-1-基、哌啶_2_基、哌啶_3_基、哌嘆-1-基、 哌嗪-2-基、哌嗪-3-基、1,3- 〃恶?唑烷-3-基、异噻唑烷、1,3-噻唑烷-3-基、1,2-吡唑 烧_2-基、1,3 -吡唑烷基、硫代吗琳-基、1,2-四氛卩莖嘆基、1,3-四氛卩莖嘆基、 四氢噻二嗪-基、吗啉-基、1,2-四氢二嗪-2-基、1,3-四氢二嗪-1-基、1,4-嗪-2-基 和1,2,5_噻嗪-4-基。杂环基可未被取代或者被如下所定义的一个或更多个适当的取代 基,优选1至3个适当的取代基取代。
[0077] 本申请中关于水溶性聚合物使用的术语"高分子量"是指分子量为至少约500kDa 的聚合物。在一些实施方案中,术语"高分子量"是指分子量为至少约5000kDa的聚合物。
[0078] 本申请使用的术语"烃流体"是指全部由氢和碳组成的有机化合物。烃可为芳香 族烃(芳烃)、烷烃、烯烃、环烷烃和炔烃基化合物。原油中天然存在的大多数烃(其中分 解的有机物质提供了大量的碳和氢)在键合时可连接形成看起来无限的链。烃可为完全由 单键构成的饱和烃(烷烃)并且用氢来饱和。饱和烃的通式是CnH2n+2(假定为非环结构)。 饱和烃是石油燃料的基础并且作为线性或支化物类被发现。具有相同分子式但是不同结构 式的烃被称为结构异构体。如3-甲基己烷和其高级同系物的实例中所给出的,支化烃可为 手性的。手性饱和烃构成生物分子如叶绿素和生育酚的侧链。烃可为在碳原子之间具有一 个或更多个双键或三键的不饱和烃,例如,如上所定义的烯烃和炔烃。烃可为环烷烃,其为 包含与氢原子连接的一个或更多个碳环的烃。烃可为芳香族烃,也称为芳烃,是具有至少一 个芳香环的烃。烃可为气体(例如,甲烷和丙烷)、液体(例如,己烷和苯)、蜡或低熔点固 体(例如,固体蜡和萘)或者聚合物(例如,聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯)。烃可为液体烃。 液烃可为包括但不限于以下的任意类型的液烃:原油、重油、经加工残油、沥青油、焦化油、 焦化气油、流体催化裂化原料、气油、石脑油、流体催化裂化浆料、柴油燃料、燃料油、喷气燃 料、汽油和煤油。
[0079] 本申请使用的术语"流体力学体积"是指聚合物在溶液中的尺寸的度量,其体积对 聚合物溶液的本体粘度具有主要影响。流体力学体积还可指聚合物链在其溶液中时的体 积。这对于聚合物可根据聚合物与溶剂相互作用的程度以及聚合物分子量而变化。溶剂性 质可受溶解在溶剂中的离子物质的浓度和类型影响。
[0080] 本申请使用的术语"可水解"是指可通过添加水断裂的键或部分。
[0081] 本申请使用的术语"可水解交联"是指可通过水解(添加水)断裂的如上所定义 的交联。
[0082] 本申请使用的术语"羟基"是指-OH基。
[0083] 本申请使用的"组成原子"是指链或环系中构成链或环一部分的链多价原子(例 如,C、0、N、S或P原子)。例如,在吡啶中,五个碳原子和一个氮原子是环的组成原子。在 乙醚中,四个碳原子和一个氧原子是链的组成原子。组成原子将被取代成直至其标准化合 价。例如,在亚烷基链中,每个碳原子将用两个氢原子或一个氢原子和一个其他取代基(例 如,烷基或羟基)或者两个取代基(例如,两个烷基)来取代。或者,碳原子可用氧代基来 取代以形成-C(O)-基。
[0084] 本申请使用的术语"氧代"是指双键氧(=0)基,其中键合对象是碳原子。这种 基团也可被认为是羰基。
[0085] 本申请使用的术语"取代基"旨在意指化学上可接受的官能团,其在基团的任何适 当原子上"取代"。适当的取代基包括但不限于:卤代基团、全氟烷基、全氟烷氧基、烷基、烯 基、炔基、羟基、氧代基、疏基、烧硫基、烷氧基、芳基或杂芳基、芳氧基或杂芳氧基、芳烷基或 杂芳烷基、芳烷氧基或杂芳烷氧基、HO-(C= 0)-、杂环基、环烷基、氨基、烷基氨基-和二烷 基氣基、氣基甲醜基、烷基幾基、烧氧幾基、烷基氣基幾基、^烷基氣基幾基、芳基幾基、芳氧 基羰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、式-(OCH2)tOH的基团(其中t为1至25)以及式-亚烷 基-(OCH2)tOH的基团(其中t为1至25)。本领域技术人员将理解,许多取代基可被另外 的取代基取代。
[0086] 本申请使用的"容器(vessel) "是指可接收从地下地层中驱替的烃流体的任何适 当容器(container)。适当的容器的实例包括但不限于管道、罐、船、浮式生产储存和卸载单 元(FPSO)、浮式储存和卸载单元(FSO)或者可运输或存储烃流体的任何单元。
[0087] 本申请使用的术语"粘度",表示为剪切应力(单位面积的力)与剪切速率(剪切 应变的速率变化)之比,是指流体的流动阻力。粘度还可被描述为移动流体的内摩擦。高 粘度的流体可抵抗运动,因为其分子构成提供了很大的内摩擦。低粘度的流体容易流动,因 为其分子构成在其运动时导致非常小的摩擦。
[0088] 对于本申请叙述的数字范围而言,明确地考虑了相同精密度之间的每个中间数。 例如,对于6至9的范围而言,除了 6和9之外还考虑了数字7和8,并且对于6.0至7.0的 范围而言,明确地考虑了数字 6. 0、6. 1、6. 2、6. 3、6. 4、6. 5、6. 6、6. 7、6. 8、6. 9 和 7. 0。
[0089] 2.水溶性聚合物
[0090] 本发明涉及用于提高油采收的水溶性流动性控制聚合物。所述水溶性聚合物包含 可水解的交联单体单元。可水解的交联单体单元在暴露于刺激如温度或化学环境(例如,pH、浓度或离子强度)改变时水解。例如,可将水溶性聚合物并入水性驱替液中,并且其在 将水性驱替液引入地下地层之后可经受水解。可水解的交联单体单元可通过共价可水解交 联剂,或者通过具有带电可水解部分的单体单元与具有负电荷的单体单元之间的离子相互 作用来交联。
[0091] 当将聚合物溶解于水溶液中时,其提供了具有大剪切阻力并且还具有相对较低粘 度的水性聚合物溶液。如果水溶液经受改变条件,如引入地下地层或引入增加温度,则粘度 可增加至大于起始溶液粘度的量或者大于包含缺乏可水解交联的相同聚合物之水性溶液 的粘度的量。
[0092] 本发明的水溶性聚合物包含约lmol%至约99mol%的丙烯酰胺单体单元。例如, 所述聚合物可包含约Imo1%、2mo1%、3mo1%、4mo1%、5mo1%、6mo1%、7mo1%、8mo1%、 9mol%^lOmol%^llmol%>12mol%>13mol%>14mol%>15mol%>16mol%>17mol 18mol%>19mol%>20mol%>21mol%>22mol%>23mol%>24mol%>25mol%>26mol 27mol%>28mol%>29mol%>30mol%>31mol%>32mol%>33mol%>34mol%>35mol 36mol%>37mol%>38mol%>39mol%>40mol%>41mol%>42mol%>43mol%>44mol 45mol%>46mol%>47mol%>48mol%>49mol%>50mol%>51mol%>52mol%>53mol 54mol%>55mol%>56mol%>57mol%>58mol%>59mol%>60mol%>61mol%>62mol63mol%>64mol%>65mol%>66mol%>67mol%>68mol%>69mol%>70mol%>71mol 72mol%>73mol%>74mol%>75mol%>76mol%>77mol%>78mol%>79mol%>80mol 81mol%>82mol%>83mol%>84mol%>85mol%>86mol%>87mol%>88mol%>89mol 90mol%、91mol%、92mol%、93mol%、94mol%、95mol%、96mol%、97mol%、98mol% 或 99mol%的丙烯酰胺单体。在一些实施方案中,本发明的水溶性聚合物包含约20mol%至约 80mol%的丙烯酰胺单体。在一些实施方案中,本发明的水溶性聚合物包含约60mol%至约 80mol%的丙稀酰胺单体。
[0093] 所述水溶性聚合物可包含额外的单体单元,其可选自:丙烯酸或其盐、甲基丙烯酸 或其盐、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐、丙烯醛、苯乙烯磺酸或其盐、N-乙烯基甲 酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N,N-丙烯酸二甲基氨基乙酯或其季盐、N,N-甲基丙烯酸二甲基 氨基乙酯或其季盐、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺或其季盐、N,N-二甲基氨基丙基甲基 丙烯酰胺或其季盐、N,N-二甲基二烯丙基氯化铵、N,N-二烯丙基胺和疏水性单体如甲基 丙烯酸月桂酯。例如,水溶性共聚物还可包含选自以下的单体单元:丙烯酸或其盐、2-丙 烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸或其盐、丙烯醛、丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物季盐(DMAEA. MCQ)和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯甲基氯化物季盐(DMAEM.MCQ)。如果存在的话,则上述单 体单元各自可以以约lmol%至约99mol%的量包含在聚合物中。例如,所述聚合物可包 含约Imol%、2mol%、3mol%、4mol%、5mol%、6mol%、7mol%、8mol%、9mol%、IOmol%、 IImol%>12mol%>13mol%>14mol%>15mol%>16mol%>17mol%>18mol%>19mol 20mol%>21mol%>22mol%>23mol%>24mol%>25mol%>26mol%>27mol%>28mol 29mol%>30mol%>31mol%>32mol%>33mol%>34mol%>35mol%>36mol%>37mol 38mol%>39mol%>40mol%>41mol%>42mol%>43mol%>44mol%>45mol%>46mol 47mol%>48mol%>49mol%>50mol%>51mol%>52mol%>53mol%>54mol%>55mol 56mol%>57mol%>58mol%>59mol%>60mol%>61mol%>62mol%>63mol%>64mol 65mol%>66mol%>67mol%>68mol%>69mol%>70mol%>71mol%>72mol%>73mol 74mol%>75mol%>76mol%>77mol%>78mol%>79mol%>80mol%>81mol%>82mol 83mol%>84mol%>85mol%>86mol%>87mol%>88mol%>89mol%>90mol%>91mol 92mol%、93mol%、94mol%、95mol%、96mol%、97mol%、98mol% 或 99mol% 的上述单体单 元D在一些实施方案中,本发明的水溶性聚合物包含约IOmol%至约60mol%的上述单体单 元D在一些实施方案中,本发明的水溶性聚合物包含约20mol%至约40mol%的上述单体单 JL〇
[0094] 本发明的水溶性聚合物可为均聚物(例如,丙烯酰胺的均聚物)或共聚物或三元 共聚物。在共聚物和三元共聚物的情况下,聚合物可为共聚物或三元共聚物的任意形式, 如交替共聚物、周期共聚物、无规共聚物或嵌段共聚物(例如,二嵌段共聚物或三嵌段共聚 物)。聚合物可为线性聚合物或支化聚合物(例如,超支化聚合物或树枝状聚合物)。
[0095] 在包含水溶性聚合物的溶液暴露于外部刺激如温度增加或者化学环境
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