DD207726A5 - PROCESS FOR PREPARING A WATER-SOLUBLE COPOLYMERISATE - Google Patents
PROCESS FOR PREPARING A WATER-SOLUBLE COPOLYMERISATE Download PDFInfo
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Abstract
DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES WASSERLOESLICHEN COPOLYMERISATS, DAS BEI DER STIMULIERUNG VON ERDGAS- UND ERDOELBOHRUNGEN DURCH DRUCKSAEUERUNG MIT EINER SAEURELOESUNG DEN DABEI VERWENDETEN SAEUREN ALS REIBUNGSVERMINDERER ZUGESETZT WIRD. DAS ERFINDUNGSGEMAESSE COPOLYMERISAT ENTHAELT IN SEINEN MAKROMOLEKUEL MINDESTENS 5 GEW.-% VON EINHEITEN, DIE EINE FORMYLAMINOGRUPPE DER FORMEL A) AUFWEISEN, WORIN R HOCH 1 WASSERSTOFF, METHYL ODER HYDROXYLMETHYL IST, UND MINDESTENS 10 GEW.-% VON EINHEITEN, DIE EINE AMINOCARBONYLGRUPPE DER FORMEL B) AUFWEISEN. DAS COPOLYMERISAT SETZT SICH IN STATISCHER VERTEILUNG ZU 5 BIS 50 GEW.- % AUS EINHEITEN DER FORMEL I, 10 BIS 95 GEW.- % AUS EINHEITEN DER FORMEL II UND 0 BIS 85 GEW.- % AUS EINHEITEN DER FORMEL III ZUSAMMEN. R HOCH 1 = WASSERSTOFF, METHYL ODER HYDROXYMETHYL; R HOCH 2 = WASSERSTOFF ODER METHYL; X = CYAN, CARBOXYL U.A. FORMELN A), B), I, II, UND III. DD#APThe invention relates to a method for producing a water-soluble copolymer which is added during the stimulation of natural gas and oil drilled holes by means of pressure control with a sulfuric solution to the acids used as friction inhibitors. THE INVENTION COPOLYMERISATE INCLUDES AT LEAST 5% BY WEIGHT OF UNITS WHICH HAVE A FORMYLAMINOGRUPPE OF FORMULA A), WHICH IS HIGH 1 HYDROGEN, METHYL OR HYDROXYLMETHYL, AND AT LEAST 10% BY WEIGHT OF UNITS WHICH ARE AN AMINOCARBONYL GROUP OF THE FORMULA B). THE COPOLYMERISATE IS SITUATED IN A STATIC DISTRIBUTION OF 5 TO 50% BY WEIGHT OF UNITS OF FORMULA I, 10 TO 95% BY WEIGHT OF UNITS OF FORMULA II AND 0 TO 85% BY WEIGHT OF UNITS OF FORMULA III TOGETHER. R HIGH 1 = HYDROGEN, METHYL OR HYDROXYMETHYL; R HIGH 2 = HYDROGEN OR METHYL; X = CYAN, CARBOXYL U.A. FORMULAS A), B), I, II, AND III. DD # AP
Description
Copolymerisats .... ______' · >' 'Copolymer .... ______ '·>' '
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen Copolymerisats, das bei der Stimulierung von Erdgas- und Erdölbohrungen durch Drucksäuerung mit einer Säurelösung und den dabei verwendeten Säuren als Reibungsverminderer zugesetzt wird. " ~ ' \ The invention relates to a process for the preparation of a water-soluble copolymer, which is added in the stimulation of natural gas and oil wells by acidification with an acid solution and the acids used as a friction reducer. " ~ '\
Eine bekannte Stimulationstechnik für Erdöl- und Erdgasbohrungen, die zum Zwecke der Steigerung der Förderrate und der" Gesamtausbeute aus unterirdischen Carbonatforniationen eingesetzt wird, ist- die sogenannte Drucksäuerung.- Carbonatformationen in diesem Sinne sind beispielsweise Dolomit, Kalkstein oder andere Lagergesteine, die kalkartiges Material enthalten. Die Drucksäuerung wird in der Regel so durchgeführt, ,daß eine wäßrige Säure, welche gegebenenfalls noch sogenannte Stützmittel enthalten kann, in die zu'stimulierende'Bohrung eingepumpt wird, und zwar unter einem Druck, der den Formationsdruck übersteigt. Dies hat zur Folge, daß neue Risse und Kanäle, sogenannte Frakturen, in die Formation gesprengt werden· Bei der Technik der Drucksäuerung werden.durch die eingepreßte Säure zusätzlich die Oberflächen der Gesteinsfräkturen angeätzt, und, sofern die Säure zusätzlich ein Stützmittel enthält, wird dieses Stützmittel In die geöffneten Frakturen hineintransportiert. Sowohl die unregelmäßige Anätzung der heterogenen Fraktur-Oberfläche als auch die Einlagerung des Stützmaterials führen dazu, daß die Frakturen nach Druckent-A well-known stimulation technique for oil and gas wells used for the purpose of increasing the production rate and the overall yield from subterranean carbonate formations is so-called pressurized acidification. Carbonate formations in this sense are, for example, dolomite, limestone or other storage rocks containing calcareous material The pressurized acidification is generally carried out in such a way that an aqueous acid, which may optionally also contain so-called proppants, is pumped into the bore to be stimulated, under a pressure which exceeds the formation pressure. new cracks and channels, so-called fractures, are broken up into the formation. In the pressurized acid technique, the pressed-in acid additionally etches the surfaces of the rock formations and, if the acid additionally contains a proppant, this proppant becomes open fractures hineint Both the irregular etching of the heterogeneous fracture surface and the deposition of the support material cause fractures to
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lastung sich nicht mehr vollständig schließen können. In jedem Fall entsteht so ein besser durchlässiger Kanal, der es dem. Erdöl bzw. Erdgas gestattet, nach Druckentlastung auf die Förderbohrung zuzufließen.load can not close completely anymore. In any case, creates a better-permeable channel, which makes it the. Petroleum or natural gas allows to flow to the production well after pressure relief.
Bei der Technik der Drucksäuerung ist es erforderlich, die Säure, das sogenannte Fluid, mit großer Geschwindigkeit in die Bohrung einzupumpen, damit sich der erforderliche Sprengdruck für das Gestein aufbauen kann. Hierbei zeigt es sich, daß ein gravierender Anteil des Injektionsdruckes durch Reibungskräfte verlorengeht, die zwischen^dem in turbulenter Strömung einfließenden Fluid und den Leitungswänden auftreten. Da'dieser Druckverlust, der sogenannte Reibungsdruck, mit der Injektionsgeschwindigkeit ansteigt, wird mit steigen-, der Injektionsgeschwindigkeit ein immer geringerer Druckanteil als Behandlungsdruck hydraulisch auf die Formation übertragen. Durch Zusatz geringer Konzentrationen von Polymeren zu dem Behandlungsfluid wird nun die Strömung des eingepumpten Fluids laminarisiert, so daß auch bei hohen Injektionsgeschwindigkeiten der Reibungsdruck erheblich vermindert und somit ein wesentlich größerer Anteil des Kopfdruckes auf das Lagergestein übertragen wird. -In the case of the acidification process, it is necessary to pump the acid, the so-called fluid, into the well at high speed in order to be able to build up the required explosive pressure for the rock. It turns out that a considerable proportion of the injection pressure is lost by frictional forces which occur between the fluid flowing in turbulent flow and the conduit walls. Since this pressure loss, the so-called friction pressure, increases with the rate of injection, an increasingly lower pressure component than the treatment pressure is transferred hydraulically to the formation as the injection rate increases. By adding low concentrations of polymers to the treatment fluid, the flow of the pumped fluid is now laminarized, so that even at high injection rates, the friction pressure is significantly reduced and thus a much larger proportion of the head pressure is transferred to the storage rock. -
Gebräuchliche Reibungsverminderer, die bei der Durchführung der Drucksäuerung eingesetzt werden, sind Polysaccharide, wie z. B. Hydroxyethylzellulose,:Xanthan-Gummi (Stoffwechselprodukt von Zanthomonas campestris) hydroxypropyliertes Guargummi (aus den Samen von Cyanaposis tetragonolibus) oder synthetische Polymere auf der Basis von Polyacrylamid.Common friction reducers that are used in the implementation of pressure acidification are polysaccharides, such as. As hydroxyethylcellulose, xanthan gum (metabolite of Zanthomonas campestris) hydroxypropylated guar gum (from the seeds of Cyanaposis tetragonolibus) or synthetic polymers based on polyacrylamide.
Beim.. Einsatz von Polysacchariden als Reibungsverminderer ergeben sich dadurch Probleme, daß diese Verbindungen in hoch konzentrierten Säuren wenig beständig sind, NormalerweiseWhen .. Use of polysaccharides as friction reducers resulting problems that these compounds are not very stable in highly concentrated acids, usually
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/. ft Q .Rn 1 -3-/. ft Q .Rn 1 -3-
werden Polysaccharide in starken Säuren hydrolysiert oder abgebaut, wobei die reibungsvermindernde Wirkung verloren geht. Auch der Einsatz von synthetischen Polyacrylamiden als Reibungsverminderer hat technische Nachteile: ' Polysaccharides are hydrolyzed or degraded in strong acids, whereby the friction-reducing effect is lost. The use of synthetic polyacrylamides as friction reducers has disadvantages: '
In Gegenwart von starken Säuren werden Polyacrylamide schnell zu unlöslichen Abbauprodukten hydrolysiert. Diese fallen aus den Behandlungsfluids aus und können durch Verstopfung der Fraktion, zu einer Behinderung des Öl- bzw. Gasflusses und damit zu einer schweren Schädigung der Lagerstätte.führen.In the presence of strong acids, polyacrylamides are rapidly hydrolyzed to insoluble degradation products. These precipitate out of the treatment fluids and can lead to blockage of the fraction, to a hindrance of the oil or gas flow and thus to severe damage to the deposit.
Ziel der Erfindung . Object of the invention .
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung neuartiger- Reibungsverminderer, die säurestabil sind und keine unlöslichen Abbauprodukte liefern, so daß eine Steigerung der Fördermenge ermöglicht wird. . The object of the invention is to provide novel friction reducers which are acid stable and do not provide insoluble degradation products, thus allowing an increase in the flow rate. ,
Darlegung des Wesens der Erfindung; ' - Explanation of the essence of the invention; '-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Verbindungen mit den gewünschten Eigenschaften aufzufinden, die als Reibungsverminderer in für die Drucksäuerung vorgesehenen Säuren geeignet sind.The invention has for its object to find new compounds with the desired properties, which are suitable as a friction reducer in intended for the pressure acidification acids.
Erfindungsgemäß wird ein Copolymerisat zur Verfügung gestellt, welches in statistischer Verteilung in seinem MakromolekülAccording to the invention, a copolymer is provided which, in statistical distribution in its macromolecule
.. · ' . / .. · '. /
mindestens 5 Gew.-% von Einheiten enthält, die eine Formylaminogruppe (A) aufweisen und mindestens 10 Gew.-% von Ein-, heiten,, die eine Aminocarboay!gruppe (B) enthalten.containing at least 5 wt .-% of units which have a formylamino group (A) and at least 10 wt .-% of Ein¬ units, which contain an Aminocarboay! group (B).
0 ..0 . . .0 ..0. , ,
H .,H .,
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ti ti
Das erfindungsgeinäße Copolymerisat kann als verbesserter Reibungsverminderer für die Drucksäuerung von unterirdischen, kalkhaltigen Formationen eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Polymerisat ist säurelöslich, und auch seine Abbauproduk te sind sowohl säurelöslich als auch stabil.The copolymer of the invention can be used as an improved friction reducer for the pressure acidification of subterranean, calcareous formations. The polymer according to the invention is acid-soluble, and its degradation products are both acid-soluble and stable.
Vorzugsweise setzen sich die neuen erfindungsgemäßen Copolymerisate zusammen aus 5 bis 50 Gew,-$ von Einheiten der Formel I ; , · .Preferably, the new copolymers according to the invention are composed of 5 to 50% by weight of units of the formula I ; , ·.
-CH0-CH- <- t-CH 0 -CH- <- t
H-C R1 HC R 1
10 bis 95 Gew.-% von Einheiten der Formel il10 to 95 wt .-% of units of the formula II
0-CH- 0 -CH-
2 ' ' . - (H) 2 ''. - (H)
CO-IIH2 ' und 0 bis 85 Gew.-% von Einheiten der Formel IIICO-IIH 2 'and 0 to 85 wt .-% of units of the formula III
R2 R 2
t .-.t .-.
-CH2-C- · " .. · CIII),.-CH 2 -C- ""... CIII).
worin R für Wasserstoff, Methyl und oder Hydrosymethyl undwherein R is hydrogen, methyl and or hydrosymethyl and
ρ R für Wasserstoff oder Methyl steht und Σ Cyan, Carboxyl, oder dessen Alkali oder Ammoniumsalze, Alkoxycarbonyl mit 1 bis 6, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Hydroxyalkoxy-' ' carbonyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; U-MethyIölamidocarbonylρ R is hydrogen or methyl and Σ is cyano, carboxyl, or its alkali or ammonium salts, alkoxycarbonyl having 1 to 6, preferably 1 to 3 carbon atoms, hydroxyalkoxy "'carbonyl having 1 to 3 carbon atoms; U-MethyIölamidocarbonyl
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248 960 1 \ -5-248 960 1 \ -5-
der Formel HOCHgHH-CO-, dessen ,Methylolgruppe ebenfalls mit Alkanolen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen veräthert sein kann; Alkanoylamino mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, das gegebenenfalls durch Methylol oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlen-Stoffatomen !-substituiert sein kann; Pyrrolidonyl-(1); Phenyl; Pyridinium; die SuIfonsäuregruppe; SuIfoalkylamidocarbonyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; die Phosphonsäuregruppe, wobei Sulfonsäure und Phosphonsäuregruppen auch als Alkali- oder Ammoniumsalze vorliegen können; einen Rest der Pormel IVof the formula HOCHgHH-CO-, whose methylol group may also be etherified with alkanols having 1 to 4 carbon atoms; Alkanoylamino having 1 to 4 carbon atoms which may optionally be substituted by methylol or alkyl having 1 to 4 carbon atoms! Pyrrolidonyl (1); phenyl; pyridinium; the sulfonic acid group; Sulfoalkylamidocarbonyl of 1 to 4 carbon atoms; the phosphonic acid group, wherein sulfonic acid and phosphonic acid groups may also be present as alkali metal or ammonium salts ; a remainder of the Pormel IV
· ' . o ; .''. ·· ·· '. o; . ''. ·· ·
ItIt
-COOCH0CH0^O-P-R3 . (IY),-COOCH 0 CH 0 ^ OPR 3 . (IY),
worin R^ und R gleich oder verschieden sind und für Alkylwherein R ^ and R are the same or different and are alkyl
mit 1 bis 4, vorzugsweise 1 oder 2, Kohlenstoffatomen stehen;, einen Rest der Pormei V . with 1 to 4, preferably 1 or 2, carbon atoms, a residue of Pormei V.
R\R \
worin R und R die oben angegebenen Bedeutungen haben und ρ für eine Zahl von.1. bis 4 steht; oder einen Rest der Pormelwherein R and R have the meanings given above and ρ is a number of. 1. to 4 stands; or a remainder of the Pormel
COHH-C Hp -H^ ; (VI),COHH-C Hp -H ^ ; (VI)
worin R und R gleich oder verschieden sind und für Alkyl , mit 1 bis 4, vorzugsweise ί oder 2, Kohlenstoffatomen stehenwherein R and R are the same or different and are alkyl, having 1 to 4, preferably ί or 2, carbon atoms
+ . 62 111/11 + . 62 111/11
248 9 60 V.-6-.: ...248 9 60 V.- 6 -. : ...
und ρ für eine Zahl von Ϊ bis 4 steht; sowie die den Formeln Y und YI entsprechenden, beispielsweise durch Dimethylsulfat oder Methylchlorid quatemisierten Gruppen bedeutet.and ρ is a number from Ϊ to 4; and the formulas Y and YI corresponding, for example, by dimethyl sulfate or methyl chloride quaternized groups means.
Die. .erfindungsgemäßen Copolymerisate sind statistisch, d. h., daß die Verteilung der Einheiten I bis III in dem Makromolekül statistisch ist.The. Inventive copolymers are random, i. that is, the distribution of units I to III in the macromolecule is statistical.
Selbstverständiglich können die erfindungsgemäßen Copolymerisate mehrere verschiedene Einheiten der Formeln I und III enthalten, z. B. verschiedene Einheiten der Formel III, die sich durch unterschiedliche Bedeutung der Reste X oder R voneinander.unterscheiden. In der Regel hat in einem einzelnen Makromolekül X nicht mehr als 3, vorzugsweise nicht mehr als zwei, verschiedene Bedeutungen. Copolymerisate dieser Art werden hergestellt, indem man mehrere verschiedene Comonomere, in der Regel nicht mehr als drei, vorzugsweise nicht mehr als zwei, die sich durch unterschiedliche Bedeutungen des RestesOf course, the novel copolymers can contain several different units of the formulas I and III, for. B. different units of the formula III, which differ from each other by different meaning of the radicals X or R. As a rule, in a single macromolecule X no more than 3, preferably no more than two, have different meanings. Copolymers of this type are prepared by adding several different comonomers, usually not more than three, preferably not more than two, characterized by different meanings of the radical
2 '2 '
X und/oder R voneinander unterscheiden, bei der Copolymerisation eingesetzt. In der Regel haben die Copolymerisate dieser Erfindung K-Werte (Vergl. Fikentscher, "Cellulosechemie" Bd 13, S. 58 (1932) zwischen 25 and 250, was Molekulargewichten zwischen 20.000 und 15 x 10 entspricht. Als Reibungsverminderer bevorzugt sind solche erfindungsgemäßen Copolymerisate, die K-Werte zwischen 50 und 200 aufweisen entsprechend Molekülargewichten zwischen 100.000 und 4 χ 10 .X and / or R differ from each other, used in the copolymerization. As a rule, the copolymers of this invention have K values (see Fikentscher, "Cellulose Chemistry" Bd 13 , page 58 (1932) between 25 and 250, which corresponds to molecular weights between 20,000 and 15 × 10. Preferred as friction reducers are copolymers according to the invention that have K values between 50 and 200, corresponding to molecular weights between 100,000 and 4 χ 10.
Bevorzugte erfindungsgemäße Copolymerisate bestehen aus 5Preferred copolymers of the invention consist of 5
bis 30 Gew.-% von Einheiten der Formel I, 50 bis 80 Gew.-%to 30% by weight of units of the formula I, 50 to 80% by weight
von Einheiten der Formel II und 1 bis 60 Gew.-% von Einheiten der Formel III.of units of formula II and 1 to 60 wt .-% of units of formula III.
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248 9 60 I -7-248 9 60 I - 7 -
WeiterJiin sindv solche Copolymerisate bevorzugt, in denen R Wasserstoff oder Methyl bedeutet, oder solche, in denen X Carboxyl, die Sulfonsäuregruppe, 3-Sulfo-2-methyl-propyl-(2)In addition, preference is given to those copolymers in which R is hydrogen or methyl, or those in which X is carboxyl, the sulphonic acid group, 3-sulpho-2-methylpropyl- (2)
amidocarbonyl der Formelamidocarbonyl of the formula
CH-, . , ' . CH,. , '.
1 J ' .. .,' 1 J '..,'
CH3 * . . · CH 3 *. , ·
Alkanoylamino mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, das gegebenenfalls mit Methylol oder Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen U-substituiert sein kann, Pyrrolidonyl-d) oder einen Rest .der oben angegebenen und definierten Formeln. Y oder 71 bedeutet, wobei jede Säuregruppe " ^auch als;E"atrium-Kalium- oder Ammoniumsalz vorliegen kann.Alkanoylamino having 1 to 4 carbon atoms, which may optionally be U-substituted with methylol or alkyl having 1 to 4 carbon atoms, pyrrolidonyl-d) or a radical .der formulas given above and defined. Y or 71, wherein each acid group may also be present as an "E" atrium potassium or ammonium salt.
Besonders bevorzugt für den Einsatz als Reibungsverminderer bei der Stimulation von Erdgas- oder Erdölbohrungen sind solche erfindungsgemäßen Copolymerisate, in die die Einheiten der Formel I durch Mitverwendung von Ii-7inylformamid und die Einheiten der Formel III durch Mitverwendung von ST-Vinyl-N-methyl-acetamid, ÜT-Yinylpyrrodilon öder 2-Acrylamido-2- > methyl-propan-sulfohsäure oder Mischungen davon bei der Copolymerisation eingeführt wurden. .' 'Particularly preferred for use as a friction reducer in the stimulation of natural gas or oil wells are such copolymers of the invention, in which the units of formula I by concomitant use of Ii-7inylformamide and the units of formula III by the concomitant use of ST-vinyl-N-methyl acetamide, ÜT-Yinylpyrrodilon or 2-acrylamido-2-> methyl-propane-sulfonic acid or mixtures thereof were introduced in the copolymerization. . ' '
Die erfindungsgemäßen Copolymerisate sind leicht in Wasser oder wäßrigen Säuren löslich und können daher leicht gehandhabt werden. Beim Einsatz in Drucksäuerungsverfahren können die Polymerisate der Säure in Form von wäßrigen 0,5 bis 6 Gew.-%igen Lösungen zugesetzt werden (Polymerisatlösungen mit einer Konzentration über 6 Gew.-% sind zu viscos und daher schwierig zu handhaben), in Form von Kohlenwasserstoff-The copolymers of the invention are readily soluble in water or aqueous acids and therefore can be handled easily. When used in pressure-acidification processes, the polymers can be added to the acid in the form of aqueous 0.5 to 6% strength by weight solutions (polymer solutions having a concentration of more than 6% by weight are too viscous and therefore difficult to handle), in the form of hydrocarbon
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24 8 9 6 0 1 -8 -24 8 9 6 0 1 - 8 -
Dispersionen, die Emulgiermittel und 20 bis 50 Gew.-% des Polymerisats enthalten, oder in Form von Ql-in-Wasser oder Wasser-in-Öl-Emulsionen, die Emulgatoren und 20 bis 50 Gew.-% des Polymerisats enthalten· Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Copolymerisate in Form einer Wasser-in-Öl-Emulsion mit dem höchstmöglichen Polymergehalt, normalerweise 20 bis 75 Gew.-%, eingesetzt. Öle, die für die Herstellung dieser Wasser-in-Öl-Emulsionen geeignet sind, sind beispielsweise verzweigte oder unverzweigte Paraffin-Kohlenwasser-stoff-Fraktionen mit einem Siedebereich von 150 bis 250 0C Je nach der Monomeren-Zusammensetzung'und den daraus resultierenden Eigenschaften wirken die erfindungsgemäßen Copolymerisate in Konzentrationen von 0,06,bis 0,12 Gew.-%, bei Temperaturen von normaler Baumtemperatur bis zu Temperaturen oberhalb 80 0C als hocheffektive Reibungsverminderer, wobei.die Wirkungsdauer lange Zeit, beispielsweise mehr als 10 Tage anhält, Selbst beim Eintreten von hydrolytischem Abbau von Seitenketten des Copolymerisate bleiben die Abbauprodukte säurelöslich und scheiden sich nicht aus der Lösung aus. Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Copolymerisate mit Säuren kombiniert, die unter Hormalbedingungen flüssig sind und insbesondere mit anorganischen oder starken niederen organischen Säuren. Beispiele für Säuren, die gemeinsam mit dem erfindungsgemäßen Copolymerisat eingesetzt werden können, sind .' Fluorwasserstoffsäure, Chlorwasserstoff säure, Ameisensäure,,, Essigsäure,Monochloressigsäure, DiChloressigsäure oder Trichloressigsäure. Am gebräuchlichsten ist der Einsatz von Chlorwasserstoffsäure, die in Konzentrationen von 3 bis 28 Gew.-% eingesetzt, wird, je nach den erforderlichen Behänd-, lungsbedingungen und den Eigenschaften der Lagerstätte.Dispersions containing emulsifiers and 20 to 50 wt .-% of the polymer, or in the form of Ql-in-water or water-in-oil emulsions containing emulsifiers and 20 to 50 wt .-% of the polymer · Preference the copolymers according to the invention in the form of a water-in-oil emulsion having the highest possible polymer content, usually 20 to 75 wt .-%, used. Oils, which are suitable for the preparation of these water-in-oil emulsions are, for example, branched or unbranched paraffinic hydrocarbon-material fractions having a boiling range of 150 to 250 0 C, depending on the monomer Zusammensetzung'und the resulting properties act copolymers of the invention in concentrations of 0.06 to 0.12 wt .-%, at temperatures of normal tree temperature up to temperatures above 80 0 C as a highly effective friction modifiers, wobei.die duration of action for a long time, for example more than 10 days stops, Even upon the occurrence of hydrolytic degradation of side chains of the copolymers, the degradation products remain acid-soluble and do not precipitate out of the solution. Preferably, the copolymers according to the invention are combined with acids which are liquid under hormonal conditions and in particular with inorganic or strong lower organic acids. Examples of acids which can be used together with the copolymer according to the invention are. Hydrofluoric acid, hydrochloric acid, formic acid ,,, acetic acid, monochloroacetic acid, di chloroacetic acid or trichloroacetic acid. The most common is the use of hydrochloric acid used in concentrations of 3 to 28% by weight, depending on the conditions required for handling and the properties of the deposit.
Die erfindungsgemäßen Copolymerisate werden hergestellt durch Copolymerisation von 5 bis 50 Gew.-^ eines gegebenen-The copolymers according to the invention are prepared by copolymerization of from 5 to 50% by weight of a given
2489 60 1 _ -9. 62111/"2489 60 1 _ - 9 . 62111 / "
falls N-substituierten Vinylfοrmamids der Formel laif N-substituted vinyl ammonds of the formula Ia
R1 ." ' '" CH9 = CH-U-C^ ' (Ia),R 1 "'''' CH 9 = CH-UC 1 '(Ia),
10 bis 95 Gew.-% Acrylamid und 0 bi3 85 Gew.-% eines ethylenisch ungesättigten Monomers der Formel HIa .. . -s 10 to 95% by weight of acrylamide and 0 to 23% by weight of an ethylenically unsaturated monomer of the formula IIIa. - s
" R2 ' - . ' -.-'R 2 ' -. ''.-
t - . t -.
CH2 = C-X . (HIa),CH 2 = CX. (IIIa)
1212
worin R., R und Σ .die. oben angegebenen Bedeutungen haben;where R., R and Σ.the. have the meanings given above;
Vorzugsweise werden 5 bis- 30 Gew.-% des Vinylformamids der Formel (Ia), 50 bis SO Gew.-% Acrylamid und 1 bis 60 Gew.-% des Monomers der Formel IIIa copolymerisiert. Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung ist -10 bis 20 Gew.-% N-Vinylformamid,'V50 bis 70 Gew.-yä Acrylamid und 10 bis 40 Gew.-% eines Monomers der Formel IHa. .Preferably 5 wt .-% bis 30 of vinylformamide of the formula (Ia), comprising 50 to SO -.% Of acrylamide and 1 to 60 wt .-% copolymerized of the monomer of formula IIIa. A particularly preferred composition is -10 to 20 wt .-% N-vinylformamide, 'V 50 to 70 parts by yä acrylamide and 10 to 40 wt -.% Of a monomer of formula IIIa. ,
Sollen Copolymere hergestellt werden, die mehrere verschiedeneIf copolymers are to be prepared which are several different
2 '2 '
Reste Σ und/oder R in der Komponente-III aufweisen, so werden zur Copolymerisation mehrere verschiedene, in der Regel 3, oder vorzugsweise 2, verschiedene Comonomere der Formel IHa eingesetzt. :, Have radicals Σ and / or R in the component-III, so are used for the copolymerization several different, usually 3, or preferably 2, different comonomers of the formula IHa. : ,
Die Copolymerisation kann nach allen bekannten Polymerisationsverfahren, im Bereich von pH 4 bis 12, vorzugsweise 6 bis 9) durchgeführt werden.The copolymerization can be carried out by all known polymerization processes, in the range of pH 4 to 12, preferably 6 to 9).
Zur Einstellung des pH-Wertes werden zweckmäßigerweise alkalisch reagierende Salze von Alkalimetallen, z. B. Alkalikarbo-To adjust the pH, alkaline salts of alkali metals, eg. B. Alkalicarbo-
0 62 111/110 62 111/11
1 - ίο - 1 - ίο -
« . «.
nate, Alkalihydrogenkarbonate, Alkaliborate, Di- oder Tri-Alkaliphosphate, Alkalihydroxide, Ammoniak oder organischenate, alkali hydrogen carbonates, alkali metal borates, di- or tri-alkali metal phosphates, alkali metal hydroxides, ammonia or organic
Amine der Formel NRA eingesetzt, worin R' Wasserstoff, Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Hydroxyethyl ist und wobeiAmines of the formula NRA used, wherein R 'is hydrogen, alkyl having 1 to 4 carbon atoms or hydroxyethyl and wherein
7 mindestens einer der Reste R verschieden ist von Wasserstoff.7 at least one of the radicals R is different from hydrogen.
Bevorzugte Basen zur Einstellung des. pH-Wertes sind die oben genannten Alkali-Verbindungen, insbesondere Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumkarbonat, Natriumhydrogenkarbonat,1 Kaliumkarbonat und Kaliumhydrogenkarbonat und Natrium- oder Kaliumborate. Sine weitere bevorzugte Base ist NEU.Preferred bases for adjusting the pH are the abovementioned alkali compounds, in particular sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, 1 potassium carbonate and potassium bicarbonate, and sodium or potassium borates. Another preferred base is NEW.
Die Polymerisationsreaktion kann initiiert werden durch energiereiche elektromagnetische oder korpuskulare Strahlung oder durch Substanzen, die Radikale bilden. Dementsprechend sind als Polymerisationsinitiatoren geeignet organische Per-Verbindungen, wie z. B. Benzoylperoxid,. Alky!hydroperoxid, wie z. B.. Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, p-Menthanhydroperoxid, Diacylperoxide, wie 2. B. Di-, tert.Butylperoxid oder anorganische Per-Verbindungen, wie z. B, Kalium- oder Ammoniumpersulfat und Wasserstoffperoxid, ferner Azoverbindungen, wie z. B. Azo-bis-isobutyronitril, .2,2'-Azo-bis-(2-amidinopropan)-hydroChlorid oder Azo-bis-isobutyramid. Ss ist vorteilhaft, die organischen oder anorganischen Per-Verbindungen in Kombination mit reduzierenden Substanzen einzusetzen. 'Beispielse für geeignete reduzierende Substanzen sind Natriumpyrosulf it, Natrium-hydrogensulfit oder Kondensationsprodukte von. Formaldehyd mit SuIföxylaten. Besonders vorteilhaft läßt sich die Polymerisation unter' Einsatz von Mannich-Äddukten von Sulfinsäuren, Aldehyden und Aminoverbindungen ausführen, wie sie'beispielsweise im deutschen Patent 1.301.5^6 beschrieben worden sind.The polymerization reaction can be initiated by high-energy electromagnetic or corpuscular radiation or by substances that form radicals. Accordingly, suitable as polymerization initiators are organic per compounds, such as. B. benzoyl peroxide ,. Alky! Hydroperoxide, such as. B .. Butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, diacyl peroxides, such as 2. B. di-, tert-butyl peroxide or inorganic per-compounds, such as. B, potassium or ammonium persulfate and hydrogen peroxide, further azo compounds, such as. Azo-bis-isobutyronitrile, 2,2'-azo-bis (2- a- midinopropane) hydrochloride or azo-bis-isobutyramide. It is advantageous to use the organic or inorganic per compounds in combination with reducing substances. Examples of suitable reducing substances are sodium pyrosulfite, sodium hydrogensulfite or condensation products of. Formaldehyde with sulfoxylates. The polymerization can be carried out particularly advantageously with the use of Mannich adducts of sulfinic acids, aldehydes and amino compounds, as described, for example, in German Patent 1,301,516.
62 111/11. 62 111/11.
2Ä8950 I-"-2E8950 I - "-
Es ist weiterhin bekannt, den Polymerisationsansätzen kleine Mengen von sogenannten Moderatoren zuzusetzen, die den Verlauf der Reaktion dadurch, harmonisieren, daß sie das Reaktionsgeschwindigkeits-Zeitdiagramm abflachen. Sie führen damit zu einer Verbesserung der Reproduzierbarkeit der Reaktion und ermöglichen damit, einheitliche Produkte mit äußerst geringen Qualitätsabweichungen herzustellen..Beispiele für geeignete Moderatoren dieses Typs sind Hitrilo-tris-propionylamid oder Hydrohalogenide von Monoalkylaminen, Dialkylaminen oder Trialkylaminen, wie z. B. Dibutylaminhydrochlorid. Auch bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Copolymerisate können solche Moderatoren mit Vorteil verwendet werden.It is also known to add to the polymerization batches small amounts of so-called moderators, which harmonize the course of the reaction by flattening the reaction rate-time diagram. They lead to an improvement in the reproducibility of the reaction and thus make it possible to produce uniform products with extremely low quality deviations. Examples of suitable moderators of this type are Hitrilo-tris-propionylamide or hydrohalides of monoalkylamines, dialkylamines or trialkylamines, such as. B. dibutylamine hydrochloride. Also in the preparation of the copolymers according to the invention such moderators can be used with advantage.
Weiterhin können den Polymerisationsansätzen sogenannte Regulatoren zugesetzt werden; das sind solche Verbindungen., die das Molekulargewicht der hergestellten Polymerisate beeinflüssen. Brauchbare bekannte Regulatoren sind z. B. Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butänol, sec.-Butanol, und Amylalkohole, Alkylmercaptane, wie z. B.... ' Dodecalmercaptan und tert.-Dodecalmercaptan, Isooctylthioglycolat und einige Halogenverbindungen,- wie z. B, Tetrachlorkohlenstoff,-Chloroform und Methylenchlorid.Furthermore, so-called regulators can be added to the polymerization batches; these are those compounds which influence the molecular weight of the polymers produced. Useful known regulators are z. As alcohols, such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, and amyl alcohols, alkyl mercaptans, such as. B .... 'Dodecalmercaptan and tert-dodecalmercaptan, isooctylthioglycolate and some halogen compounds, such . B, carbon tetrachloride, chloroform and methylene chloride.
Üblicherweise wird die Polymerisation in einer Schutzgasatomosphäre ausgeführt, vorzugsweise unter Stickstoff·The polymerization is usually carried out in a protective gas atmosphere, preferably under nitrogen.
. Die Reaktion kann in Lösung, in Emulsion oder unter den Be-. dingungen der Fällungspolymerisation bei·Temperaturen von '20 bis 120 0C, vorzugsweise von 40 bis 100 0C, ausgeführt werden. Wenn Wasser als Lösungsmittel für die Polymerisationsreaktion eingesetzt wird, so verläuft sie in Lösung, ,und eine wäßrige viskose Lösung des Copolymerisats wird ,erhalten. " : . ; ι, The reaction may be in solution, in emulsion or under the loading. conditions of precipitation polymerization at temperatures of from '20 to 120 · 0 C, preferably from 40 to 100 0 C, are carried out. When water is used as a solvent for the polymerization reaction, it proceeds in solution, and an aqueous viscous solution of the copolymer is obtained. ":
62 111/1162 111/11
2489 6 0 ,1-12-2489 6 0, 1-12-
Das 'Reaktionsprodukt kann isoliert werden entweder durch Abdestillieren des ?/assers aus der Lösung oder durch. Vermischen der wäßrigen Lösung mit organischen Lösungsmitteln, die mit Wasser vollständig mischbar sind, in denen aber das Copolymerisat unlöslich ist. Bei der Zugabe solcher organischen Lösungsmittel zu der wäßrigen Polymerlösung fällt das entstandene Polymerisat bzw. Copolymerisat aus und kann von der flüssigen Phase, z. B. durch Filtration, abgetrennt werden. Vorzugsweise wird jedoch die erhaltene wäßrige Lösung des Polymerisats bzw„ Copolymerisats direkt für den weiteren Ge-' brauch eingesetzt, gegebenenfalls nach Einstellung auf eine bestimmte gewünschte Konzentration. 'The reaction product can be isolated either by distilling off the water from the solution or by. Mixing the aqueous solution with organic solvents which are completely miscible with water, but in which the copolymer is insoluble. Upon addition of such organic solvents to the aqueous polymer solution, the resulting polymer or copolymer precipitates and can be separated from the liquid phase, e.g. B. by filtration, are separated. Preferably, however, the resulting aqueous solution of the polymer or "copolymer is used directly for the further use, if appropriate after adjustment to a certain desired concentration. '
Wenn·die Copolymerisation in einem ,organischen Lösungsmittel, wie·, z· B. in einem niederen Alkanol, z. B. in tert.-Butanol, durchgeführt wird, so verläuft sie unter den Bedingungen der Fällungspolymerisation.' In diesem Fall fällt das entstandene Polymerisat bzw. Copolymerisat im Verlauf der Reaktion in fester Form aus und kann leipht in üblicher Weise, wie z.B. durch Absaugen und anschließendes Trocknen, isoliert werden. Selbstverständlich ist es auch möglich*und in manchen Fällen bevorzugt, das Lösungsmittel aus dem Reaktionsansatz heraus zu destillieren.When the copolymerization is carried out in an organic solvent such as, for example, in a lower alkanol, e.g. B. in tert-butanol, is carried out, it proceeds under the conditions of the precipitation polymerization. In this case, the resulting polymer or copolymer precipitates in the course of the reaction in solid form and can leipht in a conventional manner, such as. by suction and subsequent drying. Of course, it is also possible * and in some cases preferred to distill the solvent out of the reaction mixture.
Monomere, welche in die Copolymerisate Einheiten der Formel I einführen, sind U-Vinalformamid., N-Vinyl-U-methylformamid und !i-Vinj^l-N-hydrozymetiiylformamid, wobei die beiden zuerst genannten bevorzugt sind. Durch die Mitverwendung von Acrylamid bei der Copolymerisation werden Einheiten der Formel II in das Copolymerisat eingeführt. Einheiten der Formel III. werden in das erfindungsgemäße Copolymerisat eingeführt durch Mitverwendung von einem oder mehreren, vorzugsweise 2 Mono- . meren der FormelMonomers which introduce into the copolymers units of formula I are U-Vinalformamid., N-vinyl-U-methylformamide and! I-Vinj ^ l-N-hydrozymetiiylformamid, the first two are preferred. The concomitant use of acrylamide in the copolymerization units of the formula II are introduced into the copolymer. Units of the formula III. are introduced into the copolymer of the invention by the concomitant use of one or more, preferably 2 mono-. mers of the formula
9 60 111/119 60 111/11
-'Λ3 --'Λ3 -
CH2 - CCH 2 - C
i-i-
j ' ' j ''
worin R und X die folgenden Bedeutungen haben:wherein R and X have the following meanings:
-CH-CH
-H-H
! -CH. f -H! CH. f -H
-CH.CH.
R2 jR 2 j
-COOCE-, . -COOC9H,- j :-COOC0Hς ·] -COOC.Hq j -COOC,H-COOCE-,. -COOC 9 H, -j : -COOC 0 H ς ·] -COOC.Hq j -COOC, H
-H-H
-H-H
-CH, -H-CH, -H
71 -COOC9H,OH 71 -COOC 9 H, OH
4 ά ο? 4 ά ο?
rOH o j—rOH o j-
R2 jR 2 j
-H-H
-H J -CH.-H J -CH.
-COKHCH2OH--COMCH2OH -COKHCH2OCH-COKHCH 2 OH - COMCH 2 OH -COKHCH 2 OCH
2OH 2OCH3 2 OH 2 OCH 3
.COKHCH2OCH3 .COKHCH 2 OCH 3
•-H'•-H'
-CH3 Γ -Η-CH 3 Γ -Η
X -COKHCH2OC2H5 X -COKHCH 2 OC 2 H 5
J-COMCH2OC2H5.J-COMCH 2 OC 2 H 5 .
\ -COKHCH2OC4H9 \ -COKHCH 2 OC 4 H 9
-H-H
-CH.CH.
,-MCOCH, -MCOCH
3 I3 I
-MCOC0H1-2-MCOC 0 H 1 -2
-MCOC3H7 -K-CHO-MCOC 3 H 7 -K-CHO
CH2OHCH 2 OH
R2 jR 2 j
-H--H-
-H -H-H -H
-K-COCHo -K-COC0H1- -K-COCoE7 -K-COCHo -K-COC 0 H 1 --K-COCoE 7
CH2OHCH 2 OH
CH0OHCH 0 OH
CH2OH K-CHO tCH 2 OH K-CHO t
-K-CHO t-K-CHO t
CH3 - .._ CH2OHCH 3 - .._ CH 2 OH
248 9 60 V248 9 60 V
62 111/1162 111/11
- 14 -- 14 -
*2 I* 2 I
-H-H
-H-H
-CH.CH.
-H-H
-H-H
R2 f -R 2 f -
--Ε--Ε
-H,-H,
r __trr __tr
-H-H
-Η -Η
• CO-HH-CH2 CH2 CH2 CH2-SO 3ΗC1 • CO-HH-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -SO 3 Η C1
- CO-HH- CH- CH2 CH2 -SO- CO-HH-CH-CH 2 CH 2 -SO
r(1)r (1)
2 CH2 2 CH 2
CH-CH-
-H-H
CO-HH-C-CH2-SO3HCO-HH-C-CH 2 -SO 3 H
(D(D
3 60 13 60 1
111/11111/11
- 15 -- 15 -
-H-H
-CH-,-CH-,
.GOO-CH2CH2-N.GOO-CH 2 CH 2 -N
CH.CH.
CH-CH-
CH-CH-
-COO-CH2GH2-I-COO-CH 2 GH 2 -I
CHCH
R* Γ - HR * Γ - H
-CH.CH.
-COO-CH2CH2CH2-N-COO-CH 2 CH 2 CH 2 -N
.COO-GH2GH2CH2-N.COO-GH 2 GH 2 CH 2 -N
CH.CH.
-H-H
-CH.CH.
-COO-CH-CH0-N-COO-CH-CH 0 -N
CH3/ CH 3 /
-COO-CH-CH0-N . CHV-COO-CH-CH 0 -N. CHV
CH-CH-
CH3 CH 3
248960 1 ·. -1δ-248960 1 ·. - 1δ -
62 111/1162 111/11
-H-H
-CH.CH.
Σ -CONH-CH2CH2-N Σ -CONH-CH 2 CH 2 -N
CH.CH.
CH.CH.
CH.CH.
CH.CH.
-H-H
-CH.CH.
.CONH-CH2CH2-N.CONH-CH 2 CH 2 -N
-H-H
33Η7 3 3 Η 7
CH.CH.
.CONH-CH2CH2-N.CONH-CH 2 CH 2 -N
-CH-CH
3 3
.CONH-CH21CH2CH2-N.CONH-CH 21 CH 2 CH 2 -N
CH.CH.
CH.CH.
•CONH-CH-CHp-N 3• CONH-CH-CHp-N 3
. R2 I- -CH,, R 2 I -CH,
1 - 171 - 17
-H-H
62 111/IfI62 111 / IfI
.CH,.CH,
-CH3 -'CH3 -CH 3 -'CH 3
?H3 ·? H 3 ·
COWH-C-CH0-ITCOWH-C-CH 0 -IT
CH3 CH 3
•H•H
CHCH
-Ν®-Ν®
-COO-CH2-CH2-N-COO-CH 2 -CH 2 -N
(1) Da N-Yinylamide unter sauren.Bedingungen nicht beständig.(1) Since N-yinyl amide is not stable under acidic conditions.
sind, müssen Ansätze, die saure Substanzen enthalten, vor , . der Polymerisation neutralisiert werden, beispielsweise· mit den oben angegebenen anorganischen oder organischenare approaches that contain acidic substances, before,. the polymerization are neutralized, for example · with the above-mentioned inorganic or organic
Basen oder- basischen Comonomeren. .Bases or basic comonomers. ,
Beispiele für-bevorzugte Monomere, die Einheiten der Formel III in die erfindungsgemäßen Copolymerisate einführen, sind:Examples of preferred monomers which introduce units of the formula III into the novel copolymers are:
2T-Vinylf ormamid, .2T-vinylformamide,.
N-Vinyl-N-methyl-f ormamid, ','. ...N-vinyl-N-methylformamide, ','. ...
N-Yinyl-Ii-niethyl-acetamid, ,N-Yinyl-1,2-diethyl-acetamide,
U-Vinylpyrrolidon, 'U-vinylpyrrolidone, '
Acrylsäure, Alkali- oder Ammoniumsalze der Acrylsäure,Acrylic acid, alkali or ammonium salts of acrylic acid,
CH0-CH-COUH-C-CH0-SOoH oder deren Alkali- oder Ammonium-CH 0 -CH-COOH-C-CH 0 -SOOH or their alkali or ammonium
ιττιττ
salzesalts
62 111/1162 111/11
4 b y u w ι - is -4 b y u w ι - is -
.CH3 .CH 3
CH2=CH-COIiIH-CH2-CH2-NY . , oderCH 2 = CH-CHCl-CH 2 -CH 2 -NY. , or
CH2=CH-COO-CH2CH2-H * CH 2 = CH-COO-CH 2 CH 2 -H *
\ CH3 \ CH 3
Die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Copolymerisate sind unseres Wissens, neu mit Ausnahme derjenigen, in denen leine Sulfogruppe oder eine Sulfoalkyl-amidocarbonylgruppe oder ein Salz einer dieser Gruppen bedeutet (Vgl. US-PS 4 048 077).To the best of our knowledge, the novel copolymers described above are novel with the exception of those in which a sulfo group or a sulfoalkylamidocarbonyl group or a salt is one of these groups (cf. US Pat. No. 4,048,077).
Die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Copolymerisate können auch zur Verdickung bzw.·zum Gelieren von Säurelösungen eingesetzt werden, z. B. beim Verfahren der Drucksäuerung, wie es in unserer gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung mit dem Titel "Wasserlösliche vernetzbare Polymerzusammen- \ setzung, ihre Herstellung und ihre Verwendung" sowie in der prioritätsgleichen US-Patentanmeldung mit dem Titel "Wasser-1 soluble Crbsslinkable Polymer Compositions Containing a Metal Compound, Their Preparation and Use", von Jeffery C. Dawson, Robert R. Mc-Daniels and Lawrence Sedillo beschrieben wird«The novel copolymers described above can also be used for thickening or for gelling acid solutions, for. As in the process of Drucksäuerung as described in our co-filed patent application entitled "Water-soluble crosslinkable Polymerzusammen- \ translation, their preparation and their use" and in the same priority US patent application entitled "Water 1 soluble Crbsslinkable Polymer Compositions Containing A Metal Compound, Their Preparation and Use, by Jeffery C. Dawson, Robert R. Mc-Daniels, and Lawrence Sedillo.
Die folgenden Ausführungsbeispiele veranschaulichen die · Herstellung der erfindungsgemäßen Copolymerisateo .The following exemplary embodiments illustrate the preparation of the novel copolymers o .
Die Abkürzungen, die in den Beispielen und den Tabellen verwendet werden, haben die folgenden Bedeutungen:The abbreviations used in the examples and tables have the following meanings:
9 8 O9 8 O
62 111/1162 111/11
- 19 -- 19 -
VIMA-:'VIMA- '
JiIAS:JiIAS:
VSSNa:VSSNa:
NMVA-: NMVA-:
VIItIPA:VIItIPA:
MVIPA:MVIPA:
' Acrylamid ' N-Vinyl-N-methylacetamid'Acrylamide' N-vinyl-N-methylacetamide
2-Acrylamido-2-metiiylpropan-sulfonsäure,2-acrylamido-2-metiiylpropan-sulfonic acid,
wobei der Exponent . ( where the exponent. (
1. das Ammoniumsalz,1. the ammonium salt,
2. das Salz mit Dirnethyl-ß-hydroxyethylamin,2. the salt with dimethyl-β-hydroxyethylamine,
3. das Kaliumsalz und/ , '3. the potassium salt and /,
4. das Natriumsalζ bedeutet, Acrylsäure ' Methacrylsäure >4. the sodium salt means acrylic acid 'methacrylic acid>
li-Methylol-acrylamidli-methylolacrylamide
Ua-SaIz der Vinylsulfonsäure ' N-Metliylol-vinylacetamid · ~Example of Vinyl Sulfonic Acid 'N-Metylol-vinylacetamide
Vinylacetamid x 'Vinylacetamide x '
Vinylformamidvinylformamide
Vinyl-methyl-formamid ' ' . . H-Methy.lol-"vinylformamid , H-Methylöl-vinylacetamid l Vinylphosphonsäure. . , AmmoniumperoxidisulfatVinyl-methyl-formamide '' . , "H-vinylformamide Methy.lol-, H-methyl oil-vinylacetamide l vinylphosphonic acid.., Ammonium peroxydisulfate
Eine 'Kombination' von Ammoniumperoxidisulfat + Dibutylammonium-hydrochlorid +A 'combination' of ammonium peroxydisulfate + dibutylammonium hydrochloride +
SG2-Ch-NH-COOCH3 SG 2 -Ch-NH-COOCH 3
COOH Azo-isobutyronitril.COOH azo-isobutyronitrile.
Beispiel 1 . '; Example 1 . ';
In einem 2-1-Kolben, ausgerüstet mit Wasserbad, Rührer, .Rückflußkühier, Tropftrichter und Gaseinlaß -werden 400 ml entionisiertes Wasser und 17,7 ml einer 25 gew.-%igen wäßrigenIn a 2 liter flask equipped with a water bath, stirrer, reflux condenser, dropping funnel and gas inlet are added 400 ml of deionized water and 17.7 ml of a 25% by weight aqueous solution
62 111/11 - 20 -62 111/11 - 20 -
Ammoniaklösung vorgelegt. Unter Einleiten eines schwachen StickstoffStroms werden 9,3 g Acrylamido-methylpropansulfonsäure und, sobald eine klare Lösung vorliegt, 60 g Acrylamid, 18,6 g If-Vinylpyrrolidon und 14,7 g N-Vinylformamid zugesetzt. Der pH-Wert der Lösung beträgt 6,5. Der Ansatz wird auf 50 0C erwärmt und die Polymerisation durch Zusatz von 5 ml einer 20 gew.-%igen wäßrigen Lösung von Ammoniumperoxidisulfat ausgelöst. Nach einer Induktionsperiode von etwa 10 Min. startet die Reaktion, die Temperatur ,steigt auf 65 0C an, und die Mischung wird viskos. Der Ansatz wird anschließend auf 80 0G . angewärmt- und bei dieser Temperatur 2 Stunden lang gehalten. Hach Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man eine hochviskose Lösung des Copolymerisats.Submitted ammonia solution. With the introduction of a weak stream of nitrogen, 9.3 g of acrylamido-methylpropanesulfonic acid and, as soon as a clear solution is present, 60 g of acrylamide, 18.6 g of if-vinylpyrrolidone and 14.7 g of N-vinylformamide are added. The pH of the solution is 6.5. The batch is heated to 50 ° C. and the polymerization is initiated by adding 5 ml of a 20% strength by weight aqueous solution of ammonium peroxodisulfate. After an induction period of about 10 minutes, the reaction, the temperature, starts up to 65 ° C. and the mixture becomes viscous. The batch is then at 80 0 G. warmed and held at this temperature for 2 hours. After cooling to room temperature, a highly viscous solution of the copolymer is obtained.
BeisDiel 2BeisDiel 2
In einem 2-1-Kolben, ausgerüstet mit Wasserbad, Rührer, Eückflußkühler, Tropftrichter und Gaseinleitüngsrohr, werden 500 ml tert.-Butanol vorgelegt und 20 g AMPS unter Rühren darin suspendiert.· ·500 ml of tert-butanol are placed in a 2-1 flask equipped with a water bath, stirrer, reflux condenser, dropping funnel and gas inlet tube, and 20 g of AMPS are suspended therein with stirring.
Dann werden 2,2 1 Ammoniakgas.eingeleitet und 65 g Acrylamid und 15 g N-Vinylformamid zugefügt. Unter Einleiten eines schwachen Stickstoffstromes wird die Mischung auf 50 0C angewärmt, und 1 g Azo-iso-butyronitril zugesetzt. Hach einer Indukti-onsperiode von einigen Minuten startet die Polymerisationsreaktion. Die Temperatur steigt dabei auf 81 0G, un'd das-Polymerisat fällt aus. Die Reaktionsmischung wird noch weitere 2 Stunden auf 80 0C gehalten, wobei eine viskose Suspension entsteht. Das Polymerisat kann durch Absaugen isoliert und bei 50 0G im Vakuum getrocknet werden. Ss ist jedoch auch möglich, das Polymerisat durch Abdestillieren des Lösungsmittels unter vermindertem Druck zu isolieren. DasThen 2.2 l of ammonia gas are introduced and 65 g of acrylamide and 15 g of N-vinylformamide are added. While introducing a gentle stream of nitrogen, the mixture is warmed to 50 0 C, and 1 g of azo-iso-butyronitrile added. After an induction period of a few minutes, the polymerization reaction starts. The temperature rises to 81 0 G, un'd the polymer precipitates. The reaction mixture is kept for a further 2 hours at 80 0 C, whereby a viscous suspension is formed. The polymer can be isolated by suction and dried at 50 0 G in vacuo. However, it is also possible to isolate the polymer by distilling off the solvent under reduced pressure. The
62 111/11 - 21 -62 111/11 - 21 -
erhaltene Polymerisat stellt ein weißes leichtes Pulver dar, das in Wasser leicht löslich ist. Der K-Wert nach Fikentscher ist 148.The resulting polymer is a white, light powder which is readily soluble in water. The K-value according to Fikentscher is 148.
Gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen können auch die Copolymerisate der folgenden Tabellen Λ und 2 hergestellt werden:According to the above embodiments, it is also possible to prepare the copolymers of the following Tables Λ and 2:
Konzentration des Monomeren (Gew.~%) Reale- Konz.Concentration of the monomer (% by weight) Reale Conc.
Beisp. AM AS AMPS VIFA VIMi1A VIMA VIA MAMMVIA MVIFA weit. K- ti ons- Gew.-Ir. Zus. Wert medium % Ex. AM AS AMPS VIFA VIMI 1 A VIMA VIA MAMMVIA MVIFA far. Cutsi's weighting no. Zus. Value medium %
H Katy- Anfangs- £n . lysa- temperaweri; tor tur C H Katy start £ n . lysa tempera weri; gate tur C
20 20 2020 20 20
9.4 209.4 20
2020
15 1515 15
9.49.4
18.918.9
9.49.4
15 1515 15
15 1515 15
1515
15·15 ·
15 1515 15
155 Was- 18155 What- 18
5050
Beisp.AM Nr.Example no.
ASAS
Tabelle 1 (Portsetzung)Table 1 (Port setting)
Konzentration des Monomeren (Gew.-%) -Concentration of the monomer (wt .-%) -
Reak- Konz·Reak Conc ·
VIPA VIMPA VIMA. VIA MAM MVIA 1MVIi1A weit. K- ."; ti ons- Gew.- - Zus. Wert medium % VIPA VIMPA VIMA. VIA MAM MVIA 1 MVIi 1 A wide. K- "ts ons- weight - add. Value medium %
Kata- AnfangspH lysä- tempera-Wert tor tür GKata start lysa tempera value door G
•I C Ci C C• I C Ci C C
18 5018 50
19 20 21 22 23 24 25 2619 20 21 22 23 24 25 26
2020
65 2065 20
65 2065 20
65 2065 20
65 65 6565 65 65
27 90.627 90.6
28 81.2 -28 81.2 -
29 65 2029 65 20
30 65 2030 65 20
31 71.731 71.7
32 71.7 9.432 71.7 9.4
20 2020 20
9.49.4
9.49.4
5050
8080
100100
1515
1515
15 1515 15
;15; 15
Λ 5 ; Λ 5;
18.9 18.918.9 18.9
1515
9.4 9.49.4 9.4
Boraxborax
IlIl
60.5 Was- 2560.5 Was- 25
51 25 203 201 223 223 182 187 13051 25 203 201 223 223 182 187 130
ser Il Il Il Il Il Il Il Il IlThese are Il Il Il Il Il Il Il Il
Il IlIl
. Il Il Il, Il Il Il
25 25 18 18 18 18 18 18 2125 25 18 18 18 18 18 18 21
21 1021 10
21 2,121 2.1
4.24.2
7 7 10.17 7 10.1
7.97.9
8.0 8.38.0 8.3
A A A A A A A BA A A A A A B
B A A B BB A A B B
2323
23 23 40 40 40 40 40 40 3523 23 40 40 40 40 40 40 35
ΓΟ-ΓΟ-
3535
40 w40 w
40 ϊ 40 ϊ
35 <35 <
35 -*35 - *
Tabelle 1 (Fortsetzung)Table 1 (continued)
Konzentration des Monomeren (Gew.-%) Beispc AM ASConcentration of the monomer (wt .-%) Beispc AM AS
Reak- -Konz. Kata- Anfangs- Reak Conc. Kata- initial
AMPP VIPA VIMPA VIMA VIA MAM MVIA MVIPA weit. K- tions- Gew.- pH lysa- tempera-AMPP VIPA VIMPA VIMA VIA MAM MVIA MVIPA far. Cationic- pH-pH lysa-tempera-
Zuso Wert medium % Wert tor tür CZuso value medium % value gate door C
30 18.930 18.9
18.918.9
1515
Tabelle 1 (Fortsetzung)Table 1 (continued)
Konzentration des Monomeren (Gew.-%).;.. Reak- KonzConcentration of the monomer (wt .-%).; .. Reak Conc
AMPF .VIPA VIMPA VIMA VIA MAM MVIA MVIFA weit. K-. tipns- Gew.-AMPF .VIPA VIMPA VIMA VIA MAM MVIA MVIFA far. K. tipns-
Zua. Wert medium % Zua. Value medium %
Kata- Anfangsph Iysa- tempera-Wert tor tür °CKata- Startph Iysa- tempera-value door ° C
2020
IV) VJlIV) VJl
Konzentration der Monomeren (Gew-%)Concentration of monomers (% by weight)
Reak_ Konz# Kata_ Reak _ Konz # Kata _
weit. K- tions- Gew, pH- lysa- tempera-Zus. Wert medium % Wert tor tür Cfar. Cationic, pH-lysa-tempera-Zus. Value medium % value gate door C
1515
5 55 5
5 55 5
5 55 5
248 960 1 ..„'. 62111/11 248 960 1 .. "'. 62111/11
Beispiel 67 - . Example 67 -.
In einem 500-ml-Kolben, ausgerüstet mit Wasserbad, Rührer, Rückflußkühler, Tropftrichter und Gaseinlaß, wird eine Lösung von 0,23 g Sorbitan-monolaurat, 1,09 Sorbitan-monostearat, 0,14 g Sorbitan-monooleat und 3,61 g Polyoxyethylen-Sorbitanmonostearat in 56,4 g einer geradkettigen Paraffinkohlenwasserstoff-Fraktion (Norpar 13 der Firma Exxon) vorgelegt. Unter Einleiten von Stickstoff wird die Lösung auf 6O 0C erwärmt. . -.-'.In a 500 ml flask equipped with a water bath, stirrer, reflux condenser, dropping funnel and gas inlet, a solution of 0.23 g of sorbitan monolaurate, 1.09 sorbitan monostearate, 0.14 g of sorbitan monooleate and 3.61 g polyoxyethylene sorbitan monostearate in 56.4 g of a straight-chain paraffinic hydrocarbon fraction (Norpar 13 from Exxon) submitted. While introducing nitrogen, the solution is heated to 6O 0 C. , -.- '.
In einem separaten Gefäß wird durch Auflösen von 33,6 g . Acrylamid 5,4 g AMPS, 6,6 g N-Methyl-N-vinylacetamid, 6,6 g ( N-Viny!formamid und 7,8 g Vinyl-pyrrolidon.in einer Mischung1 von 78,8 g entionisiertem Wasser und 2,6 ml 10 gew.-%iger Natriumhydroxyd-Lösung: eine Monomerenlösung hergestellt. Der' pH-Wert dieser Lösung beträgt 7,4.Die,Monomerenlösung wird mit 23 mg 2,2f-A2O-bis-(2-ämidinopropaQ)-hydrochlorid Versetzt und dann unter kräftigem Rühren zügig in die vorgelegte organische Emulgatorenlösung eingetropft, wobei eine milchig weiße. Emulsion erhalten wird. Sobald die Temperatur des Ansatzes wieder auf 60 G angestiegen ist,, wird die Rührgeschwindigkeit auf etwa 60. Umdrehungen pro Min. reduziert. Nach einer Induktionszeit von 10 Min. beginnt ein Temperaturanstieg* Bei etwa 80 0C wird die Emulsion transparent, und die Rührgeschwindigkeit wird vergrößert. Die.Temperatur steigt weiter bis,auf max. 97 G. Nachdem der Ansatz wieder auf 80 C abgekühlt ist, wird bei dieser Temperatur noch 2 Stunden lang nachgerührt. Man erhält eine stabile Emulsion, die 30 Gew.-% aktives Polymerisat enthält, In a separate vessel, dissolve by 33.6 g. Acrylamide 5.4 g AMPS, 6.6 g N-methyl-N-vinylacetamide, 6.6 g ( N-vinylformamide and 7.8 g vinylpyrrolidone) in a mixture 1 of 78.8 g of deionized water and 2.6 ml of 10% strength by weight sodium hydroxide solution: a monomer solution prepared, the pH of this solution being 7.4. The monomer solution is mixed with 23 mg of 2,2- F -A2O-bis- (2-amidinopropaQ hydrochloric acid and then added dropwise with vigorous stirring to the initially introduced organic emulsifier solution to give a milky white emulsion. As soon as the temperature of the mixture has risen again to 60 G, the stirring speed is increased to about 60 revolutions per minute. the emulsion 97 is reduced. After an induction time of 10 min., a temperature rise begins * at about 80 0 C is transparent, and the stirring speed is increased. Die.Temperatur continues to rise up to max. G. After the mixture cooled down to 80 C is stirred at this temperature for 2 hours obtains a stable emulsion containing 30% by weight of active polymer,
248 9 60 V .-28-248 9 60 v. 28-
In einem 1-1-Polymerisationsgefäß werden 6? g einer deodorierten Kerosinfraktion mit einem Siedebereich' von 190 bis 240 0G (Exsol D, Verkaufsprodukt der Esso Chemie, Deutschland) auf eine Temperatur von βθ 0C erwärmt. Unter schwachem Rühren werden darin.0,27 g Sorbitan-monolaurat, 1,3 g Sorbitanmonostearat, 0,17 g Sorbitan-monooleat und 4,3 g Polyoxyethylen-Sorbitan-monostearat nacheinander gelöst. Unter weiterem schwachem Rühren und Einleiten eines Stickstoffstromes wird dann die Lösung auf 60 0C erwärmt. In einem zweiten Gefäß werden in 94 ml Wasser, 6,4 g AMPS, 44,8 g Acrylamid, 9,2 g Vinylpyrrolidon und 10,6 g N-Vinyl-formamid unter Ruhren aufgelöst. Die so erhaltene Lösung wird durch tropfenweise Zugabe von 10 gew.-%iger wäßriger Natriumhydroxydlösung auf einen pH-Wert von 8 bis 10 eingestellt und mit .· 0,1 g: Ammoniumpersulfat versetzt. Die so erhaltene wäßrige Monomerenlösung wird unter.schnellem Rühren durch einen Tropftrichter in,die vorgelegte organische Emulgatorlosung eingetropft und emulgiert, Die Polymerisationsreaktion startet nach etwa 30 Min. unter Anstieg der Temperatur. Im Verlauf von 15 Min. " steigt die Temperatur auf 80 bis 90 0C. Fach Abklingen der Polymerisation wird.die Lösung noch weitere 2 Stunden bei 80 0C gerührt· Man erhält eine stabile Emulsion mit einem Polymerisatgehalt von 30 Gew.-%. Das Molekulargewicht des Polymerisats beträgt 95.000..In a 1-1 polymerization vessel, 6? g of a deodorised Kerosinfraktion with a boiling range 'from 190 to 240 0 G (Exsol D, sales product of Esso Chemie, Germany) heated to a temperature of βθ 0 C. With slight stirring, 0.27 g of sorbitan monolaurate, 1.3 g of sorbitan monostearate, 0.17 g of sorbitan monooleate and 4.3 g of polyoxyethylene sorbitan monostearate are successively dissolved. With further gentle stirring and introduction of a nitrogen stream, the solution is then heated to 60 0 C. In a second vessel are dissolved in 94 ml of water, 6.4 g of AMPS, 44.8 g of acrylamide, 9.2 g of vinylpyrrolidone and 10.6 g of N-vinyl-formamide with stirring. The solution thus obtained is adjusted to a pH of 8 to 10 by the dropwise addition of 10% strength by weight aqueous sodium hydroxide solution and treated with 0.1 × of ammonium persulfate. The aqueous monomer solution thus obtained is added dropwise with rapid stirring through a dropping funnel into the organic emulsifier solution initially introduced and emulsified. The polymerization reaction starts after about 30 minutes with an increase in the temperature. In the course of 15 min. "The temperature rises to 80 to 90 0 C. Subject decay of the polymerization wird.die solution stirred for a further 2 hours at 80 0 C · A stable emulsion having a polymer content of 30 wt .-%. The molecular weight of the polymer is 95,000.
'Beispiel 69'Example 69
1»85 g Sorbitan-monostearat werden in einem technischen isomeren Kohlenwasserstoffgemisch mit einem Siedebereich von 200 bis 240. 0G gelöst. Diese Lösung wird in einem 2-1-Reak-1 »85 g of sorbitan monostearate are dissolved in a technical isomeric hydrocarbon mixture having a boiling range of 200 to 240. 0 G. This solution is dissolved in a 2-1 reaction
248 9 60 ι :29- 62111/1;1 248 9 60 ι: 29 - 62111/1 ; 1
tionskolben, ausgelastet mit Rührer, Thermometer und Gas,einlaßrohr, vorgelegt. \tion piston, loaded with stirrer, thermometer and gas, inlet tube, submitted. \
In einem separaten Gefäß wird dann eine Monomerenlösung hergestellt durch Auflösung Von .25 g Acrylamid, 3,7 g Acrylsäure und 9,2 g N-Vinylformamid in 40 ml entionisiertem Wasser, und der pH-Wert dieser Lösung wird durch Zugabe einer wäßrigen 20 gew.-%igen Natriumhydroxydlösung auf 8,5 eingestellt· Unter kräftigem Rühren wird die wäßrige Monomerenlösung langsam in die organische Sorbitan-monostearat-Lösung einlaufen gelassen, und danach wird die Luft in dem Reaktionsgefäß durch Stickstoff verdrängt. · ' In a separate vessel, a monomer solution is then prepared by dissolving .25 g of acrylamide, 3.7 g of acrylic acid and 9.2 g of N-vinylformamide in 40 ml of deionized water, and the pH of this solution by addition of an aqueous 20 wt With vigorous stirring, the aqueous monomer solution is slowly run into the organic sorbitan monostearate solution and then the air in the reaction vessel is displaced by nitrogen. · '
Uach Zusatz von 0,07 g 2,2'-Azo-bis-isobutyronitril, gelöst in Aceton, wird die Emulsion langsam unter Rühren auf 60 QG . erwärmt, lach 2,5 Stunden ist die Polymerisation abgeschlossen, und man erhält eine stabile Emulsion des Copolymerisats.After addition of 0.07 g of 2,2'-azo-bis-isobutyronitrile, dissolved in acetone, the emulsion is slowly added with stirring to 60 Q G. After heating for 2.5 hours, the polymerization is complete and a stable emulsion of the copolymer is obtained.
Beispiel 70Example 70 ' - ''-'
67 g einer technischen isomeren Kohlenwasserstoff-Fraktion mit einem Siedebereich von 200 bis.240 0C werden in einem 1-1-Polymerisationsgefäß vorgelegt und auf'600G erwärmt. Unter Rühren werden darin 0,27 g Sorbitanmonolaurat, 1,3 g Sorbitan-monostearat, 0,17 g Sorbitan-monooleat und 4,3 g 'Polyosyethylen-Sorbitan-monostearat nacheinander gelöst.67 g of a technical isomeric hydrocarbon fraction having a boiling range of 200 bis.240 0 C are introduced into a polymerization vessel, and 1-1-auf'60 0 G heated. While stirring, 0.27 g of sorbitan monolaurate, 1.3 g of sorbitan monostearate, 0.17 g of sorbitan monooleate and 4.3 g of polyosethylene sorbitan monostearate are dissolved in succession.
In einem separaten Gefäß werden unter Rühren in 94 ml Wasser 12,8 g YIMA, 39,8 g Acrylamid, 12,0 g Vinylpyrrolidon und ' 6,6 g IJ-YinyIformamid gelöst. Der pH-Wert' dieser Lösung wird tropfenweise durch ,Zusatz von 10 gew.-%iger wäßriger Itfatriumhydroxylösung auf 8 bis 10 eingestellt, und anschließendIn a separate vessel, 12.8 g of YIMA, 39.8 g of acrylamide, 12.0 g of vinylpyrrolidone and '6.6 g of IJ-YinyIformamid are dissolved with stirring in 94 ml of water. The pH of this solution is adjusted dropwise by addition of 10% by weight aqueous Itfatriumhydroxylösung to 8 to 10, and then
248 9 60 1. -30- ,δ2111/11 248 9 60 1. -30-, δ2111 / 11
werden 0,1 g Ammoniumpersulfat zugefügt» Diese Monomerenlösuhg wird dann unter starkem Rühren durch, einen Tropftrichter in die vorgelegte organische Emulgatorlösung eingetropft und darin emulgiert. Die Polymerisationsreaktion startet nach etwa 30 Min., wobei im Verlauf von 15 Min. die Reaktionstemperatur auf 80 bis 90 0C steigt. Nach Abklingen· der Reaktion wird die Lösung noch 2 Stunden bei 80 0C nachgerührt. Man erhält eine stabile Emulsion mit einem Polymerisatgehalt von 30' Gew.-%· Das Molekulargewicht des Polymerisats beträgt 95.000. .0.1 g of ammonium persulphate are added. This monomer solution is then added dropwise with vigorous stirring through a dropping funnel into the initially introduced organic emulsifier solution and emulsified therein. The polymerization reaction starts after about 30 min., Over the course of 15 min., The reaction temperature rises to 80 to 90 0 C. After the reaction has subsided, the solution is stirred at 80 ° C. for a further 2 hours. This gives a stable emulsion having a polymer content of 30 'wt -.% · The molecular weight of the polymer is 95,000. ,
Gemäß den Ausführungsbeispielen 68 und 70 können auch die Produkte der folgenden Tabelle III hergestellt werden, dieebenfalls als wertvolle Reibungsverminderer für wäßrige Säuren eingesetzt werden können. - .According to the embodiments 68 and 70, the products of the following Table III can also be prepared, which can also be used as valuable friction reducers for aqueous acids. -.
Alle Mengenangaben in Tabelle .III sind Gewichtsteile·All quantities in Table III are parts by weight.
. ' ι ., 'ι.
Um die reibungsvermindernde Eigenschaft der erfindungsgemäßen Copolymerisate zu demonstrieren, wurden Strömungsversuche mit 7,5 gew.-%iger Salzsäure einmal ohne und einmal mit einem Zusatz des nach Ausführungsbeispiel .1 hergestellten erfindungsgemäßen Copolymerisate durchgeführt.In order to demonstrate the friction-reducing property of the copolymers according to the invention, flow tests were carried out with 7.5% strength by weight hydrochloric acid once without and once with an addition of the copolymer according to the invention prepared according to Example 1.
Zur Durchführung des Experiments wurde eine Rohrschleife benutzt, in der das Fluid durch eine Reihe, von Rohren bekannter Länge und bekannter ,Durchmesser mit,einer bestimmten Durchflußgeschwindigkeit umgepumpt wird. Dabei werden an beiden Enden eines gegebenen, definierten RohrabSchnitts die hydromechanischen Drucke gemessen. Da man die Durchflußgeschwindigkeit und die Druckdifferenzen an dem betreffenden - Rohrabschnitt kennt, ist es somit möglich, den Reibungsdruck verschiedener Fluids in. Abhängigkeit von der Fließgeschwindigkeit des Fluids' in dem Rohr graphisch darzustellen.To carry out the experiment, a tube loop was used in which the fluid is pumped through a series of tubes of known length and known diameter at a certain flow rate. In this case, the hydromechanical pressures are measured at both ends of a given, defined RohrabSchnitt. Since one knows the flow rate and the pressure differences at the relevant pipe section, it is thus possible to plot the friction pressure of various fluids as a function of the flow rate of the fluid in the pipe.
62 111/1162 111/11
248960 j -32-248960 j - 32 -
Der erste Versuch, wurde mit 208 1 7,5 gew-%iger Salzsäure, die 760 ml eines handelsüblichen Korrosionsinhibitors enthielt, durchgeführt, wobei Pumpgeschwindigkeiten von 38 bis 57 l/min bei Verwendung eines Rohres mit einem Innendurchmesser von 0,925 cm, 19 bis 170 l/min bei Verwendung eines Rohres mit einem Innendurchmesser von 1,25 cm und 19 bis 454 l/min unter Benutzung eines Sohres von 2,66 cm Innendurchmesser angewendet wurden. lach dieser Versuchserie wurden 224 g des in Ausführungsbeispiel 1 hergestellten Copolymerisats zu der 7,5 gew.-%igen Salzsäure zugefügt entsprechend einer Copolymerisatskonzentration von 0,1 Gew.-% in der Säure. Mit dieser polymerisathaltigen Säure wurde das Durchflußexperiment wiederholt.The first experiment was carried out with 208 l of 7.5% by weight hydrochloric acid containing 760 ml of a commercial corrosion inhibitor, pumping speeds of 38 to 57 l / min using a 0.925 cm internal diameter pipe, 19 to 170 1 / min using a tube having an inner diameter of 1.25 cm and 19 to 454 l / min using a 2.66 cm inner diameter tube. According to this test series, 224 g of the copolymer prepared in Example 1 were added to the 7.5% strength by weight hydrochloric acid, corresponding to a copolymer concentration of 0.1% by weight in the acid. The flow experiment was repeated with this polymer-containing acid.
Um die Säurelöslichkeit erfindungsgemäßer Copolymerisate zu zeigen, wurden sie im Vergleich mit handelsüblichen Reibungsverminderern dem folgenden Versuch unterworfen:In order to demonstrate the acid solubility of copolymers according to the invention, they were subjected to the following experiment in comparison with commercial friction reducers:
In drei 225-ml-Gefäße wurden je 200 ml 15 gew.-%iger Salzsäure eingefüllt. Der Säure im Gefäß 1. wurden dann 2,0 g des erfindungsgemäßen Polymerisats hergestellt nach Beispiel 2, im Gefäß 2 wurden 2,9g einer handelsüblichen Reibungsverminderer-Emulsion LPR-1 und im Gefäß 3_wurden 3,2 g einer handelsüblichen Reibungsverminderer-Smulsion LPR-2 zugesetzt. Die Handelsprodukte LPR-I und LPR-2 sind Copolymere von Acrylamid und Acrylsäure mit Molekulargewichten von 500.000 bis 2.000.000. Die Polymerisat-Gehalte der Emulsionen LPR-1 und LPR-2 sind unbekannt, es ist jedoch anzunehmen, daß Unterschiede zwischen den beiden Produkten bestehen in bezug auf die Menge des aktiven Copolymerisats, das Comonomerenverhältnis der Polymerisate200 ml of 15% strength by weight hydrochloric acid were introduced into each of the three 225 ml tubes. The acid in vessel 1 was then made 2.0 g of the polymer of the invention of Example 2, in vessel 2 was added 2.9 g of a commercial friction reducer emulsion LPR-1 and in vessel 3_ was added 3.2 g of a commercial friction reducer emulsion LPR-1. 2 added. The commercial products LPR-I and LPR-2 are copolymers of acrylamide and acrylic acid with molecular weights of 500,000 to 2,000,000. The polymer contents of the emulsions LPR-1 and LPR-2 are unknown, but it can be assumed that there are differences between the two products with respect to the amount of the active copolymer, the comonomer ratio of the polymers
248 9 60 1 .33- 6Z 248 9 60 1 .33- 6Z
und den Typ des Emulgiermittels. Die Proben in den drei Gefäßen wurden 24 Std. lang auf 60 0G erwärmt.-Fach dieser Zeit war die Lösung im Gefäß 1, die das erfindungsgemäße Cppolymerisat enthält, nach, wie vor völlig klar, das Copolymerisat demnach vollständig löslich. In den Gefäßen 2 und 3 dagegen hatten sich jeweils weiße Niederschlagspfropfen gebildet. Die ausgeschiedenen Pestkörper wurden abgesaugt und mit. Was-, .ser und anschließend mit Methanol ausgewaschen. Danach wurden die Pilterrückstände in Vakuum bei 40 0C über Hacht getrocknet. Die erhaltenen Mengen sind der folgenden Tabelle, IY zu entnehmen. .,' .and the type of emulsifier. The samples in the three vessels was 24 hrs. At 60 0 G erwärmt. tray this time, the solution in the vessel 1 which contains Cppolymerisat the invention, after, still completely clear, the copolymer thus completely soluble. In contrast, vessels 2 and 3 each had white precipitate pots formed. The excreted plague were sucked off and with. Was-, .ser and then washed with methanol. Thereafter, the Pilter residues were dried in vacuo at 40 0 C over Hacht. The amounts obtained are shown in the following table, IY. ., '.
ρ. . "he .'- ' Ähfangs- Gewicht der % unlösliche . gewicht , unlöslichen Abscheidung ·ρ. , "he." initial weight of the % insoluble weight, insoluble deposit
Abscheidungdeposition
+ Das angegebene Gewicht,bezieht sich in diesen Pällen auf Emulsion, nicht auf reines Polymerisat. + The stated weight, in these cases refers to emulsion, not to pure polymer.
Beispiel 73 ' ' . . Example 73 ''. ,
Pur die Drucksäuerung wird eine Erdgasbohrung in West Texas ausgewählt. Die Bohrung hat ein Produktionsintervall zwischen einer Tiefe von 1100 bis 1120 Meter. Die Sohlen-TemperaturPure acid is selected for natural gas drilling in West Texas. The hole has a production interval between a depth of 1100 to 1120 meters. The sole temperature
248 9 50 1248 9 50 1
62 111/1162 111/11
- 34 -- 34 -
in diesem Intervall "beträgt 43 0C, die Durchlässigkeit der Formation durchschnittlich 0,15 md (millidarcy). Die Rohrweite beträgt 6,0 cm; die spontane Produktivität der Bohrung "beträgt vor der Behandlung ca. 168 m Gas pro Tag.in this interval "is 43 0 C, the permeability of the formation averages 0.15 md (millidarcy), the pipe diameter is 6.0 cm, and the spontaneous productivity of the well" before treatment is about 168 m of gas per day.
Das einzusetzende Drucksäuerungsfluid wird hergestellt, indem man zunächst 3785 1 28 gew.-%ige Salzsäure mit 35960 1 frischem Wasser mischt und dann der erhaltenen verdünnten Säure 79,5 1 (0,2 Gew.-%) der nach Beispiel 3 hergestellten Polymeren- Emulsion zufügt. Das so erhaltene Fluid wird' mit einer Geschwindigkeit von 1589,8 l/min unter einem Druck'von 310,5 bar in die Bohrung eingepreßt.. Nach 25 Minuten ist das. Einpumpen beendet, und die Bohrung wird verschlossen,, um der Säure Gelegenheit zu geben, mit dem Gestein zu reagieren.The pressure acidification fluid to be used is prepared by first mixing 3785 l of 28% strength by weight hydrochloric acid with 35960 l of fresh water and then adding the resulting dilute acid 79.5 l (0.2% by weight) of the polymers prepared according to Example 3. Emulsion adds. The resulting fluid is injected into the well at a rate of 1589.8 l / min under a pressure of 310.5 bar. After 25 minutes, the pumping is complete and the well is sealed to remove the acid Opportunity to react with the rock.
Hach 00 Minuten wird der Druck am. Kopf der Bohrung entlastet und die Förderung ντ/iederherge st eilt. Eine Messung der Förderrate ergibt eine wesentliche Zunahme der Produktivität der Bohrung, .After 00 minutes, the pressure at the head of the bore is relieved and the delivery rate ντ / reverts. A measurement of the delivery rate results in a significant increase in the productivity of the well,.
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