EA043421B1 - FLUID FOR REGULATING THE PERMEABILITY OF UNDERGROUND FORMATIONS AND ITS APPLICATION - Google Patents

FLUID FOR REGULATING THE PERMEABILITY OF UNDERGROUND FORMATIONS AND ITS APPLICATION Download PDF

Info

Publication number
EA043421B1
EA043421B1 EA202190392 EA043421B1 EA 043421 B1 EA043421 B1 EA 043421B1 EA 202190392 EA202190392 EA 202190392 EA 043421 B1 EA043421 B1 EA 043421B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
polymer
block
temperature
lcst
fluid
Prior art date
Application number
EA202190392
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Стефано Карминати
Джузеппе Маддинелли
Давиде Москателли
Маттиа Спонкьони
Original Assignee
Эни С.П.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эни С.П.А. filed Critical Эни С.П.А.
Publication of EA043421B1 publication Critical patent/EA043421B1/en

Links

Description

Изобретение относится к флюиду для регулирования проницаемости подземной формации и к его применению.The invention relates to a fluid for controlling the permeability of a subterranean formation and to its use.

В частности, настоящее изобретение относится к водному флюиду, содержащему термочувствительный полимер. После закачки в подземную формацию флюид, содержащий термочувствительный полимер, под действием геотермального тепла подземной формации претерпевает in situ фазовый переход, превращаясь в гель с такой вязкостью, что локально меняет проницаемость формации для флюидов. Настоящее изобретение может быть успешно использовано в нефтяной промышленности, особенно в операциях улучшенного нефтеизвлечения (IOR) или увеличения нефтеотдачи (EOR), чтобы изменить проницаемость подземной формации для вытесняющих рабочих сред, например воды или газа, которые используют при добыче нефти и углеводородных газов.In particular, the present invention relates to an aqueous fluid containing a temperature-sensitive polymer. Once injected into a subterranean formation, a fluid containing a thermosensitive polymer undergoes an in situ phase transition under the influence of geothermal heat from the subterranean formation, becoming a gel with a viscosity that locally changes the permeability of the formation to fluids. The present invention can be successfully used in the petroleum industry, especially in improved oil recovery (IOR) or enhanced oil recovery (EOR) operations, to change the permeability of a subterranean formation to displacement fluids, such as water or gas, that are used in the production of oil and hydrocarbon gases.

Как известно, в способах улучшенного извлечения углеводородных флюидов (нефти и газа) из подземных формаций углеводородный флюид, изначально находящийся в порах пластовой породы, поднимают на поверхность за счет замещения несмешивающимся флюидом (также называемым вытесняющим флюидом), который занимает его место. Для этой цели на нефтяном месторождении бурят скважину для закачки вытесняющего флюида, обычно воды, который размещают таким образом, чтобы создать в подстилающем слое грунта по возможности наиболее равномерно продвигающийся фронт замещения углеводородного флюида в направлении добывающей скважины.As is known, in methods for improved recovery of hydrocarbon fluids (oil and gas) from subterranean formations, the hydrocarbon fluid initially located in the pores of the formation rock is brought to the surface by displacement by an immiscible fluid (also called a displacement fluid) that takes its place. For this purpose, a well is drilled in an oil field to inject a displacing fluid, usually water, which is placed in such a way as to create in the underlying soil layer the most uniformly advancing front of hydrocarbon fluid replacement in the direction of the production well.

Технология вытеснения путем закачек воды (заводнение) долгое время была самым простым и наиболее экономичным способом, используемым для поддержания добычи на нефтяном месторождении и для увеличения общего коэффициента извлечения углеводородного флюида.Water flooding technology has long been the simplest and most cost-effective method used to maintain oil field production and increase overall hydrocarbon fluid recovery.

Количество углеводородного флюида, которое может быть вытеснено в направлении эксплуатируемых скважин путем нагнетания воды, зависит, наряду с другими факторами, от степени гетерогенности пластовой породы и свойств углеводородного флюида (прежде всего вязкости). В частности, разломы, каналы или уровни с высокой проницаемостью (последние также называют зонами поглощения) образуют предпочтительные пути потока. Естественная склонность текучих сред течь через наиболее проницаемые части пластовой породы означает, что по прошествии времени вода, закачанная в подстилающий слой грунта, продолжает вытекать вдоль этих разломов, каналов или уровней с высокой проницаемостью, достигая добывающих скважин напрямую без проникновения или только минимально проникая в зоны пластовой породы, в которых углеводородный флюид все еще присутствует, не производя эффекта вытеснения.The amount of hydrocarbon fluid that can be displaced toward production wells by water injection depends, among other factors, on the degree of heterogeneity of the formation rock and the properties of the hydrocarbon fluid (primarily viscosity). In particular, faults, channels or levels with high permeability (the latter also called loss zones) form preferential flow paths. The natural tendency of fluids to flow through the most permeable parts of the reservoir rock means that over time, water pumped into the underlying soil continues to flow along these faults, channels or levels of high permeability, reaching production wells directly with no or only minimal penetration into the zones reservoir rocks in which hydrocarbon fluid is still present without producing a displacement effect.

В таких ситуациях поступление воды может расти до тех пор, пока добыча вода не будет преобладать над добычей углеводородного флюида, делая в результате добычу последнего едва ли выгодной или совсем не выгодной с экономической точки зрения.In such situations, water supply may increase until water production outweighs hydrocarbon fluid production, making hydrocarbon fluid production little or no economically viable.

Более того, сопутствующая добыча воды подразумевает внедрение специальных очистных сооружений, чтобы иметь возможность безопасно сбрасывать добытую воду, или систем для ее повторной закачки в грунтовый слой. Эти мероприятия приводят к высокому потреблению энергии и повышению общей стоимости добычи углеводородов.Moreover, associated water extraction implies the introduction of special treatment facilities to be able to safely discharge the extracted water, or systems for its re-injection into the ground layer. These activities result in high energy consumption and an increase in the overall cost of hydrocarbon production.

На современном уровне техники проблему нежелательного поступления воды и недостаточной эффективности извлечения углеводородов при вытеснении водой решают путем закачки в подстилающий слой грунта жидких композиций, содержащих химические соединения, которые способны менять характеристики проницаемости подземной формации. Соединения, наиболее часто используемые для этой цели, обычно находятся в форме полимеров, гелей или пен. Эти соединения далее называют закупоривающими агентами. Закупоривающие агенты блокируют поры пластовых зон с наиболее высокой проницаемостью, отклоняя поток вытесняющего флюида в направлении зон, которые обогащены углеводородным флюидом, тем самым повышая производительность скважины.At the current level of technology, the problem of unwanted influx of water and insufficient efficiency of hydrocarbon extraction when displaced by water is solved by injecting into the underlying soil layer liquid compositions containing chemical compounds that are capable of changing the permeability characteristics of the underground formation. The compounds most commonly used for this purpose are usually in the form of polymers, gels or foams. These compounds are hereinafter referred to as capping agents. Plugging agents block the pores of formation zones with the highest permeability, diverting the flow of displacing fluid towards zones that are enriched in hydrocarbon fluid, thereby increasing well productivity.

Документ US 2009/0264321 описывает способ изменения проницаемости подземной формации, основанный на закачке в подстилающий слой грунта композиции, содержащей капсулированные вспенивающиеся полимерные микросферы. После закачки в грунт вследствие события активации (например, изменения температуры или рН) полимерные микросферы выходят из капсул, в которых они заключены, и распределяются по формации, где они набухают, поглощая вытесняющую жидкость, с которой входят в контакт. Набухание микросфер внутри пор формации препятствует потоку вытесняющего флюида, который в результате отклоняется в направлении других зон формации. Однако свойства указанных выше капсулированных полимерных микрокапсул нельзя легко изменить и, следовательно, оптимизировать в зависимости от конкретных условий формации. Более того, рассмотренные выше микрокапсулы меняют проницаемость формации необратимо, так что любые ошибки при закачке закупоривающего агента не подлежат исправлению.Document US 2009/0264321 describes a method for changing the permeability of a subterranean formation based on the injection of a composition containing encapsulated foaming polymer microspheres into the underlying soil layer. Once injected into the soil, due to an activation event (such as a change in temperature or pH), the polymer microspheres are released from the capsules in which they are enclosed and distributed throughout the formation, where they swell to absorb the displacing fluid with which they come into contact. The swelling of the microspheres within the pores of the formation impedes the flow of the displacing fluid, which is consequently diverted towards other zones of the formation. However, the properties of the above encapsulated polymer microcapsules cannot be easily changed and therefore optimized depending on the specific formation conditions. Moreover, the microcapsules discussed above change the permeability of the formation irreversibly, so that any errors when injecting a plugging agent cannot be corrected.

Из современного уровня техники также известны закупоривающие агенты, состоящие из термочувствительных полимеров. Термочувствительные полимеры представляют собой полимеры, которые проявляют резкое и прерывное изменение химико-физических свойств при изменении температуры. Термин термочувствительные обычно используют в отношении растворимости полимера в данном растворителе. Полимер, имеющий растворимость с термочувствительными характеристиками, дает область нерастворимости на диаграмме температура-состав, характеризующуюся, по меньшей мере, одним фазовымClosure agents consisting of heat-sensitive polymers are also known from the state of the art. Thermosensitive polymers are polymers that exhibit abrupt and discontinuous changes in chemical and physical properties with changes in temperature. The term heat sensitive is usually used in reference to the solubility of a polymer in a given solvent. A polymer having solubility with temperature-sensitive characteristics produces an insolubility region on the temperature-composition diagram characterized by at least one phase

- 1 043421 переходом в ответ на изменение температуры. В общем случае в растворе термочувствительного полимера наблюдают два разных типа фазового перехода, каждый из которых характеризуется конкретной критической температурой:- 1 043421 transition in response to temperature changes. In general, two different types of phase transition are observed in a temperature-sensitive polymer solution, each characterized by a specific critical temperature:

при первом типе перехода полимеры, которые растворимы в данном растворителе, становятся нерастворимыми в том же самом растворителе по мере повышения его температуры; температуру, при которой происходит этот фазовый переход, называют нижней критической температурой растворения (НКТР (LCST));in the first type of transition, polymers that are soluble in a given solvent become insoluble in the same solvent as its temperature increases; the temperature at which this phase transition occurs is called the lower critical solution temperature (LCST);

при втором типе перехода полимеры, которые нерастворимы в данном растворителе, становятся растворимыми по мере повышения температуры; температуру, при которой происходит этот фазовый переход, называют верхней критической температурой растворения (ВКТР (UCST)).in the second type of transition, polymers that are insoluble in a given solvent become soluble as the temperature increases; The temperature at which this phase transition occurs is called the upper critical solution temperature (UCST).

Дополнительные сведения о термочувствительных полимерах и их растворимости даны, например, в публикациях Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 7214, и Polymers 2011, 3, 1215-1242.Additional information on temperature-sensitive polymers and their solubility is given, for example, in Chem publications. Soc. Rev., 2013, 42, 7214, and Polymers 2011, 3, 1215-1242.

В документе US 2012/0264655 описано использование закупоривающих агентов на основе термочувствительных полимеров и гидрогелей в комбинации с разнообразными рабочими жидкостями для обработки приствольной зоны при нефтедобыче. Рабочие жидкости для обработки приствольной зоны (например, буровые растворы, жидкости для гидроразрыва и др.) содержат гелеобразующий агент, образованный термочувствительным привитым полимером, содержащим водорастворимую главную цепочку (например, полиакриловую кислоту), на которую привито множество боковых цепочек, имеющих термочувствительные функциональные группы. Полимерные боковые цепочки придают полимеру характерное значение НКТР, определяя параметры его растворимости как функции температуры.US 2012/0264655 describes the use of plugging agents based on temperature-sensitive polymers and hydrogels in combination with a variety of working fluids for treating near-wellbore zones in oil production. Working fluids for treating the near-wellbore zone (for example, drilling fluids, fracturing fluids, etc.) contain a gelling agent formed by a heat-sensitive graft polymer containing a water-soluble main chain (for example, polyacrylic acid), onto which many side chains having heat-sensitive functional groups are grafted . Polymer side chains give the polymer its characteristic LCST value, determining its solubility parameters as a function of temperature.

Документ WO 1995/026455 описывает способ контроля проницаемости в подземной формации, который включает закачку водного раствора, по меньшей мере, одного термочувствительного полимера в скважину вплоть до зоны формации, имеющей температуру выше, чем температура раствора в скважине. Термочувствительный полимер имеет НКТР, промежуточную между температурой раствора в скважине и температурой зоны. Вследствие эффекта повышения температуры за счет тепла, передаваемого от зоны раствору, термочувствительный полимер становится нерастворимым, тем самым меняя проницаемость пласта. В соответствии с документом WO 1995/026455, НКТР термочувствительного полимера можно регулировать путем предпочтительного выбора типа мономеров и/или сомономеров, их массовых соотношений или путем присоединения дополнительных соединений, способных изменить НКТР. Термочувствительные полимеры получают полимеризацией в объеме или суспензионной полимеризацией. Эффекты изменения проницаемости могут быть сделаны обратимыми, например, путем закачки в пласт жидких хладагентов, которые за счет понижения температуры пласта до значений, ниже значения НКТР, вызывают обратный фазовый переход солюбилизации полимера.WO 1995/026455 describes a method for controlling permeability in a subterranean formation, which includes injecting an aqueous solution of at least one temperature-sensitive polymer into a wellbore up to a zone of the formation having a temperature higher than the temperature of the solution in the wellbore. The temperature-sensitive polymer has an LCST intermediate between the temperature of the solution in the well and the temperature of the zone. Due to the effect of increasing temperature due to the heat transferred from the zone to the solution, the temperature-sensitive polymer becomes insoluble, thereby changing the permeability of the formation. According to WO 1995/026455, the LCST of a temperature-sensitive polymer can be adjusted by preferentially selecting the type of monomers and/or comonomers, their weight ratios, or by adding additional compounds capable of changing the LCST. Thermosensitive polymers are produced by bulk polymerization or suspension polymerization. The effects of changes in permeability can be made reversible, for example, by injecting liquid refrigerants into the formation, which, by lowering the formation temperature to values below the LCST, cause a reverse phase transition of polymer solubilization.

Способы, известные из предшествующего уровня техники, для регулирования проницаемости подземной формации, которые основаны на использовании термочувствительных полимеров, имеют недостаток, состоящий в том, что они не обеспечивают адекватное регулирование проницаемости и модифицирующих эффектов, вызванных фазовым переходом при температурах выше НКТР. В частности, изменения часто необратимы или требуют дополнительных вмешательств, таких как закачка жидких хладагентов, как описано в документе WO 1995/026455.Methods known in the prior art for controlling the permeability of a subterranean formation that rely on temperature-sensitive polymers have the disadvantage that they do not adequately control the permeability and modifying effects caused by phase change at temperatures above the LCST. In particular, the changes are often irreversible or require additional interventions such as injection of liquid refrigerants, as described in WO 1995/026455.

Таким образом, с учетом вышеупомянутого уровня техники поставлена задача создания флюида для регулирования проницаемости подземной формации, который, по меньшей мере частично, позволяет преодолеть недостатки предшествующего уровня техники.Thus, in view of the above-mentioned prior art, it is an object to provide a fluid for controlling the permeability of a subterranean formation that at least partially overcomes the disadvantages of the prior art.

В рамках этой основной задачи одна цель настоящего изобретения состоит в разработке водного флюида для регулирования проницаемости подземной формации, содержащего термочувствительный полимер, где температура НКТР, при которой происходит фазовый переход от растворимого полимера к вязкому гелю, легко регулируема, и, следовательно, может быть адаптирована к конкретным условиям подземной формации, проницаемость которой подлежит изменению.Within this general objective, one object of the present invention is to provide an aqueous fluid for controlling the permeability of a subterranean formation containing a temperature-sensitive polymer, wherein the LCST temperature at which the phase transition from a soluble polymer to a viscous gel occurs is easily controlled, and therefore can be adapted to the specific conditions of a subterranean formation whose permeability is subject to change.

Вторая цель настоящего изобретения состоит в разработке флюида для регулирования проницаемости подземной формации, который может быть легко закачан в пласт и чей эффект закупоривания пор вследствие образования гелевой фазы, по меньшей мере частично, обратим, предпочтительно без индуцирования этой обратимости внешними воздействиями, такими как, например, закачка жидких хладагентов.A second object of the present invention is to provide a fluid for controlling the permeability of a subterranean formation, which can be easily injected into the formation and whose pore-clogging effect due to the formation of a gel phase is at least partially reversible, preferably without inducing this reversibility by external influences, such as, for example , injection of liquid refrigerants.

Третья цель настоящего изобретения состоит в разработке флюида для регулирования проницаемости подземной формации, который может быть получен простым способом при умеренных затратах.A third object of the present invention is to provide a fluid for controlling the permeability of a subterranean formation that can be produced in a simple manner at a reasonable cost.

В настоящее время установлено, что эти и другие цели, которые будут лучше проиллюстрированы в последующем описании, могут быть достигнуты с помощью водного флюида, содержащего термочувствительный полимер, имеющий блочную структуру А-В-А', где внешние блоки А и А', одинаковые или отличающиеся друг от друга, представляют собой олигомерные группы с термочувствительными характеристиками и, следовательно, имеющий характерную и определенную НКТР, тогда как центральный блок В представляет собой гидрофильную олигомерную группу относительно большой длины.It has now been found that these and other objects, which will be better illustrated in the following description, can be achieved using an aqueous fluid containing a thermosensitive polymer having a block structure A-B-A', where the outer blocks A and A' are the same or different from each other are oligomeric groups with thermosensitive characteristics and therefore having a characteristic and defined LCST, while the central block B is a hydrophilic oligomeric group of relatively long length.

Фактически установлено, что путем синтеза полимера с вышеупомянутой блочной структурой А-ВА', в которой термочувствительные блоки А и А' отделены друг от друга гидрофильным олигомернымIn fact, it has been established that by synthesizing a polymer with the above-mentioned block structure A-BA', in which the thermosensitive blocks A and A' are separated from each other by a hydrophilic oligomer

- 2 043421 сегментом достаточной длины, можно получить водные растворы указанных полимеров, которые меняют состояние, становясь вязкими гелями, при четко определенной температуре (НКТР). Значение НКТР полимера А-В-А' и, следовательно, температуру, при которой происходит фазовый переход, можно легко регулировать за счет модификации композиции термочувствительных блоков А и/или А', например, путем введения гидрофильных и гидрофобных мономеров и/или путем изменения длины олигомеров А и/или А'.- 2 043421 segment of sufficient length, it is possible to obtain aqueous solutions of these polymers, which change state, becoming viscous gels, at a well-defined temperature (LCST). The LCST value of the polymer A-B-A' and, therefore, the temperature at which the phase transition occurs, can be easily adjusted by modifying the composition of the thermosensitive blocks A and/or A', for example, by introducing hydrophilic and hydrophobic monomers and/or by changing lengths of oligomers A and/or A'.

Вышеупомянутые термочувствительные А-В-А' полимеры растворимы при низких температурах, то есть при температуре ниже НКТР, тогда как они образуют гелевую фазу с относительно высокой вязкостью при высоких температурах, то есть при температуре выше НКТР. В результате они могут быть легко закачены в подземный пласт в форме водных растворов низкой вязкости при температурах ниже НКТР, при этом они действуют как закупоривающие агенты после фазового перехода в вязкий гель в зонах, в которых температура формации превышает НКТР.The above-mentioned thermosensitive A-B-A' polymers are soluble at low temperatures, ie below the LCST, while they form a gel phase with a relatively high viscosity at high temperatures, ie above the LCST. As a result, they can be easily injected into the subterranean formation in the form of low-viscosity aqueous solutions at temperatures below the LCST, while they act as plugging agents after phase transition to a viscous gel in zones where the formation temperature exceeds the LCST.

Без ссылки на какую-либо конкретную теорию считают, что при температурах выше НКТР блоки А полимера А-В-А' распадаются, образуя мицеллярные структуры, которые, будучи связаны друг с другом через мостик, состоящий из олигомерного блока В, образуют сетчатую структуру с относительно высокой вязкостью (физический гель).Without reference to any particular theory, it is believed that at temperatures above the LCST, the A blocks of the polymer A-B-A' disintegrate to form micellar structures which, when linked to each other through a bridge consisting of the oligomeric block B, form a network structure with relatively high viscosity (physical gel).

Предпочтительно блоки А и А' полимеров А-В-А' также могут включать части, которые могут разлагаться со временем при температурных условиях подземной формации, например, под действием реакции гидролиза. Разложение вышеуказанных способных разлагаться частей приводит к структурной модификации исходных блоков А и А' с последующим изменением термочувствительного поведения полимера. В частности, после разложения происходит повышение НКТР полимера; когда НКТР разложившегося полимера превышает температуру подземной формации, имеет место фазовый переход вязкого геля в текучий полимерный раствор.Preferably, the blocks A and A' of the A-B-A' polymers may also include portions that can degrade over time under the temperature conditions of the subterranean formation, for example, by a hydrolysis reaction. The decomposition of the above degradable parts leads to a structural modification of the parent blocks A and A' with a consequent change in the thermosensitive behavior of the polymer. In particular, after decomposition, the LCST of the polymer increases; When the LCST of the decomposed polymer exceeds the temperature of the underground formation, a phase transition of the viscous gel into a flowable polymer solution occurs.

Благодаря блочной структуре А-В-А' полимеры в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены так, что они имеют НКТР более приемлемую для конкретного геотермального профиля подземной формации, тем самым увеличивая эффективность вытесняющих флюидов (низкая добыча воды) и, следовательно, выработку углеводородных флюидов (нефти или газа).Due to the A-B-A' block structure, the polymers of the present invention can be formulated to have an LCST more suitable for the specific geothermal profile of the subterranean formation, thereby increasing the efficiency of the displacement fluids (low water production) and hence hydrocarbon production. fluids (oil or gas).

В соответствии с первым аспектом настоящее изобретение относится флюиду для регулирования проницаемости подземной формации, содержащему водный раствор, по меньшей мере, одного термочувствительного полимера с А-В-А' блочной структурой, где:In accordance with a first aspect, the present invention provides a fluid for controlling the permeability of a subterranean formation, comprising an aqueous solution of at least one thermosensitive polymer with an A-B-A' block structure, wherein:

А и А', одинаковые или отличающиеся друг от друга, каждый означают термочувствительную олигомерную группу;A and A', whether the same or different from each other, each represent a thermosensitive oligomeric group;

В представляет собой олигомерную группу, содержащую n повторяющихся звеньев, одинаковых или отличающихся друг от друга, где:B represents an oligomeric group containing n repeating units, identical or different from each other, where:

(i) по меньшей мере, одно из повторяющихся звеньев имеет растворимость соответствующего мономера в воде при 20°С, равную или больше чем 120 г/л, (ii) n означает целое число в пределах интервала 30-1000.(i) at least one of the repeating units has a solubility of the corresponding monomer in water at 20°C equal to or greater than 120 g/l, (ii) n is an integer within the range of 30-1000.

В соответствии со вторым аспектом настоящее изобретение относится к способу контроля проницаемости подземной формации, включающему:In accordance with a second aspect, the present invention relates to a method for controlling the permeability of a subterranean formation, comprising:

а. подготовку флюида, содержащего водный раствор, по меньшей мере, одного термочувствительного полимера с блочной структурой А-В-А', где:A. preparing a fluid containing an aqueous solution of at least one thermosensitive polymer with a block structure A-B-A', where:

А и А', одинаковые или отличающиеся друг от друга, каждый означают термочувствительную олигомерную группу;A and A', whether the same or different from each other, each represent a thermosensitive oligomeric group;

В представляет собой олигомерную группу, содержащую n повторяющихся звеньев, одинаковых или отличающихся друг от друга, где:B represents an oligomeric group containing n repeating units, identical or different from each other, where:

(i) по меньшей мере, одно из повторяющихся звеньев имеет растворимость соответствующего мономера в воде при 20°С, равную или больше чем 120 г/л, (ii) n означает целое число в пределах интервала 30-1000;(i) at least one of the repeating units has a solubility of the corresponding monomer in water at 20° C. equal to or greater than 120 g/l, (ii) n is an integer within the range of 30-1000;

b. размещение указанного флюида для обработки приствольной зоны в подземной формации.b. placing said fluid to treat a near-wellbore zone in a subterranean formation.

В соответствии с третьим аспектом настоящее изобретение относится к применению вышеуказанного флюида для изменения проницаемости подземной формации.In accordance with a third aspect, the present invention relates to the use of the above fluid to change the permeability of a subterranean formation.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящее изобретение относится к применению вышеуказанного флюида для ограничения просачивания воды в скважину для извлечения нефти или углеводородного газа из подземной формации.In accordance with a further aspect, the present invention relates to the use of the above fluid to limit water infiltration into a well for extracting oil or hydrocarbon gas from a subterranean formation.

Применительно к настоящему описанию и прилагаемой формуле изобретения нижнюю критическую температуру растворимости (НКТР) полимера следует понимать как температуру, определяемую турбидиметрическим методом, описанным в примерах.For purposes of the present description and the appended claims, the lower critical solubility temperature (LCST) of a polymer should be understood as the temperature determined by the turbidimetric method described in the examples.

Применительно к настоящему описанию и прилагаемой формуле изобретения степень полимеризации полимера, также обозначаемая как СП (DP, степень полимеризации), означает число повторяющихся звеньев, присутствующих в полимере, определенное методами спектроскопии 1Н ЯМР, которые известны специалисту в данной области техники, в растворе полимера в CDCl3 в качестве растворителяAs used herein and the appended claims, the degree of polymerization of a polymer, also referred to as DP, means the number of repeating units present in a polymer, as determined by 1H NMR spectroscopy methods known to one skilled in the art, in a solution of the polymer in CDCl 3 as solvent

- 3 043421 (99,8% D-атомов) при концентрации полимера 15 мг/мл.- 3 043421 (99.8% D-atoms) at a polymer concentration of 15 mg/ml.

Применительно к настоящему описанию и прилагаемой формуле изобретения термины олигомер и полимер включают понятия гомополимер и сополимер, если явно не указано иное или в любом случае, если иное не следует из текста. Олигомеры и полимеры, следовательно могут быть образованы из одного и того же повторяющегося звена или из двух или нескольких повторяющихся звеньев, отличных друг от друга. Как используется в данном случае, термин полимер включает олигомеры и полимеры.As used in the present specification and the appended claims, the terms oligomer and polymer include the terms homopolymer and copolymer unless expressly stated otherwise or in any case unless otherwise indicated by the text. Oligomers and polymers can therefore be formed from the same repeating unit or from two or more repeating units that are different from each other. As used herein, the term polymer includes oligomers and polymers.

Применительно к настоящему изобретению среднюю молекулярную массу в виде числа Mn олигомера или полимера, как подразумевается, определяют с помощью гельпроникающей хроматографии (ГПХ (GPC)), используя полистирол в качестве стандарта.In connection with the present invention, the average molecular weight as the M n number of the oligomer or polymer is intended to be determined by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard.

Применительно к настоящему изобретению повторяющееся звено, как подразумевается, означает составляющее звено полимера или олигомера, причем указанное составляющее звено может соответствовать одному мономеру или двум или нескольким мономерам, из которых оно образовано после полимеризации; указанный мономер или мономеры, из которых повторяющееся звено образовано, в данном описании также обозначается как соответствующий мономер повторяющегося звена.For purposes of the present invention, a repeating unit is meant to mean a constituent unit of a polymer or oligomer, said constituent unit may correspond to one monomer or two or more monomers from which it is formed after polymerization; said monomer or monomers from which the repeating unit is formed are also referred to herein as the corresponding repeating unit monomer.

Дополнительную информацию по структуре олигомеров и полимеров можно найти, например, в публикации Alfred Rudin, Phillip Choi, The Elements of Polymer Science and Engineering, 3rd edition, Elsevier, 2013.Additional information on the structure of oligomers and polymers can be found, for example, in the publication Alfred Rudin, Phillip Choi, The Elements of Polymer Science and Engineering, 3rd edition, Elsevier, 2013.

Применительно к настоящему описанию и прилагаемой формуле изобретения глагол содержит и термины, производные от него, также включают глаголы состоит и состоит по существу из и термины, производные от них.For purposes of this specification and the appended claims, the verb contains and terms derived therefrom also include the verbs consists of and consists essentially of and terms derived from them.

Граничные значения и числовые интервалы, выраженные в настоящем описании и в прилагаемой формуле изобретения, также включают упомянутые числовое значение или числовые значения. Более того, все значения и частичные интервалы граничного значения или числового интервала необходимо считать конкретно включенными, как если бы они были явно упомянуты.The boundary values and numerical intervals expressed in the present description and in the accompanying claims also include the mentioned numerical value or numerical values. Moreover, all values and partial intervals of a boundary value or numerical interval are to be considered specifically included as if they were explicitly mentioned.

В целях лучшего понимания существенных признаков настоящего изобретения в описании дается ссылка на следующие чертежи.In order to better understand the essential features of the present invention, reference is made in the description to the following drawings.

Фиг. 1 (испытание на разложение): график процента потери массы полимера 1 (относительно исходной массы образца) в виде функции времени наблюдения.Fig. 1 (degradation test): graph of percentage weight loss of polymer 1 (relative to original sample weight) as a function of observation time.

Фиг. 2 (испытание на разложение): график значения рН жидкой фазы в виде функции времени наблюдения.Fig. 2 (decomposition test): graph of the pH value of the liquid phase as a function of observation time.

Блок А или А' полимера А-В-А' может быть образован олигомером, содержащим единственный тип повторяющихся звеньев или два или несколько повторяющихся звеньев, отличающихся друг от друга. Блоки А и А' могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга.Block A or A' of an A-B-A' polymer may be formed by an oligomer containing a single type of repeating units or two or more repeating units that are different from each other. Blocks A and A' may be the same or may be different from each other.

Олигомерная группа А и/или А' предпочтительно имеет нижнюю критическую температуру растворимости (НКТР) в пределах интервала 30-100°С, более предпочтительно в пределах интервала 40-80°С.The oligomeric group A and/or A' preferably has a lower critical solubility temperature (LCST) within the range of 30-100°C, more preferably within the range of 40-80°C.

Для существования характеристики термочувствительности олигомер, который образует блок А и/или А', предпочтительно содержит, по меньшей мере, одну гидрофильную часть и, по меньшей мере, одну гидрофобную часть.In order to have the thermal sensitivity characteristic, the oligomer that forms the block A and/or A' preferably contains at least one hydrophilic part and at least one hydrophobic part.

Гидрофильная часть предпочтительно образована из полиокси-этиленовых цепочек, полилактидных цепочек, С210-алкильных цепочек, линейных или разветвленных, содержащих амидные группы.The hydrophilic part is preferably formed from polyoxyethylene chains, polylactide chains, C 2 -C 10 alkyl chains, linear or branched, containing amide groups.

Гидрофобную часть предпочтительно получают из мономеров, содержащих, по меньшей мере, одну сложноэфирную или амидную группу, таких как, например, соединения на основе (мет)акрилата и (мет)акриламида.The hydrophobic moiety is preferably derived from monomers containing at least one ester or amide group, such as, for example, (meth)acrylate and (meth)acrylamide based compounds.

В предпочтительном варианте осуществления термочувствительный блок А и/или А' представляет собой привитый полимер, содержащий поли(мет)акриловую или поли(мет)акриламидную линейную главную цепочку и множество боковых цепочек, присоединенных к указанной главной цепочке, выбираемых из: поли(этиленгликоля) -[-СН2-СН2-О]т-Н, простого метилового эфира поли(этиленгликоля) -[-СН2-СН2-О]т-СН3, ГЭМА(НЕМА)-полилактида -СО-О-СН2-СН2-О-[-СО-(СНз)СН-О]т-Н, алкиламида, линейного или разветвленного, и их комбинаций, где m означает целое число в пределах интервала 2-10.In a preferred embodiment, the temperature-sensitive block A and/or A' is a graft polymer containing a poly(meth)acrylic or poly(meth)acrylamide linear main chain and a plurality of side chains attached to said main chain selected from: poly(ethylene glycol) -[-CH 2 -CH 2 -O] t -H, poly(ethylene glycol) methyl ether -[-CH 2 -CH 2 -O] t -CH 3 , HEMA(HEMA)-polylactide -CO-O-CH2 -CH2-O-[-CO-(CH3)CH-O]t-H, alkylamide, linear or branched, and combinations thereof, where m is an integer within the range of 2-10.

В варианте осуществления блок А и/или блок А' представляет собой олигомер, содержащий множество боковых полимерных цепочек.In an embodiment, block A and/or block A' is an oligomer containing multiple polymer side chains.

В варианте осуществления блок В представляет собой линейный олигомер, который не содержит боковые полимерные цепочки.In an embodiment, block B is a linear oligomer that does not contain polymer side chains.

В предпочтительном варианте осуществления термочувствительные блоки А и/или А' предпочтительно представляют собой олигомерные группы, образованные из одного или нескольких повторяющихся звеньев, полученных из мономеров, выбираемых из: (мет)акриловой кислоты, метакрилата метилового эфира олиго(этиленгликоля) (OEGMA), [2-(метакрилоилокси)этил]-триметиламмонийхлорида (MADQUAT), ГЭМА-полилактида, 3-сульфо-пропилметакрилата калия, 2-акриламидо-2-метилпропан сульфоновой кислоты, полимеризуемых сложных эфиров, содержащих полиокси-этиленовые цепочки -[-СН2-СН2-О]Х-Н, где х означает целое число в пределах интервала 10-1000, N-изопропилакриламида, N, N-диметиламиноэтилметакрилата, диметилакриламида.In a preferred embodiment, the temperature sensitive blocks A and/or A' are preferably oligomeric groups formed from one or more repeating units derived from monomers selected from: (meth)acrylic acid, oligo(ethylene glycol) methyl ester methacrylate (OEGMA), [2-(methacryloyloxy)ethyl]-trimethylammonium chloride (MADQUAT), HEMA-polylactide, potassium 3-sulfo-propyl methacrylate, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, polymerizable esters containing polyoxyethylene chains -[-CH 2 - CH 2 -O] X -H, where x is an integer within the range of 10-1000, N-isopropylacrylamide, N,N-dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylacrylamide.

Предпочтительно соединение OEGMA, используемое для образования блока А и/или А', имеетPreferably, the OEGMA compound used to form block A and/or A' has

- 4 043421 среднюю молекулярную массу Mn в пределах интервала 100-10000 Дальтон, более предпочтительно в пределах интервала 100-5000 Дальтон.- 4 043421 average molecular weight M n within the range of 100-10000 Dalton, more preferably within the range of 100-5000 Dalton.

В предпочтительном варианте осуществления термочувствительный блок А и/или А' предпочтительно представляет собой сополимер двух или нескольких соединений OEGMA, имеющих отличную друг от друга молекулярную массу, например, OEGMA, которые отличаются друг от друга по длине боковых цепочек.In a preferred embodiment, the thermosensitive block A and/or A' is preferably a copolymer of two or more OEGMA compounds having different molecular weights, for example, OEGMAs that differ from each other in side chain lengths.

В предпочтительном варианте осуществления термочувствительный блок А и/или А' предпочтительно представляет собой сополимер, содержащий OEGMA в качестве первого сомономера, и по меньшей мере один второй гидрофобный сомономер, выбираемый из: С1-С4-алкил(мет)акрилата (например, ММА или ВА), (диметиламино)этилметакрилата (DMAEMA) и их комбинаций.In a preferred embodiment, the thermosensitive block A and/or A' is preferably a copolymer containing OEGMA as a first comonomer and at least one second hydrophobic comonomer selected from: C1- C4 -alkyl(meth)acrylate (e.g. MMA or BA), (dimethylamino)ethyl methacrylate (DMAEMA) and combinations thereof.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения выбираемый гидрофобный сомономер представляет собой виниловый олигоэфир, который является биоразлагаемым по реакциям гидролиза, такой как, например, ГЭМА-полилактид.In one embodiment of the present invention, the selected hydrophobic comonomer is a vinyl oligoester that is biodegradable by hydrolysis, such as, for example, HEMA-polylactide.

За счет правильного выбора типа гидрофильных и гидрофобных звеньев, их молекулярной массы и относительного массового соотношения можно регулировать значение НКТР звена А или А' и, следовательно, и поведение конечного полимера А-В-А' в ответ на изменения температуры.By properly selecting the type of hydrophilic and hydrophobic units, their molecular weight and relative mass ratio, it is possible to control the LCST value of unit A or A' and, consequently, the behavior of the final polymer A-B-A' in response to changes in temperature.

Предпочтительно степень полимеризации СП (DP) полимера, который образует блоки А и А', то есть общее число повторяющихся звеньев, присутствующих в блоках А и А', находится в пределах интервала 2-1000, предпочтительно 3-500, более предпочтительно 5-450, даже более предпочтительно 6400.Preferably, the degree of DP polymerization of the polymer that forms the A and A' blocks, that is, the total number of repeat units present in the A and A' blocks, is within the range of 2-1000, preferably 3-500, more preferably 5-450 , even more preferably 6400.

Блок В полимера А-В-А' представляет собой олигомер, образованный единственным типом повторяющихся звеньев (гомополимер) или двумя или несколькими разными типами повторяющихся звеньев (сополимер).The A-B-A' polymer block B is an oligomer formed by a single type of repeating units (homopolymer) or two or more different types of repeating units (copolymer).

Предпочтительно олигомерная группа, которая образует блок В, содержит одно или несколько повторяющихся звеньев, соответствующих мономерам, выбираемым из: (мет)акриловой кислоты, полимеризуемых сложных эфиров, содержащих полиокси-этиленовые цепочки -[-СН2-СН2-О]г-Н, где r означает целое число в пределах интервала 10-500, более предпочтительно 20-300, метакрилата метилового эфира олиго(этиленгликоля) (OEGMA), [2-(метакрилоилокси)этил]триметиламмонийхлорида (MADQUAT), 3сульфопропилметакрилата калия, 2-акриламидо-2-метилпропан-сульфоновой кислоты, (мет)акриламида 2-гидроксипропил-метакриламида, моно-метакрилата глицерина, 2-гидроксиэтил-метакрилата, метакрилоилоксиэтилфосфорилхолина, карбоксибетаина, сульфобетаина и их комбинаций.Preferably, the oligomeric group which forms block B contains one or more repeating units corresponding to monomers selected from: (meth)acrylic acid, polymerizable esters containing polyoxyethylene chains -[-CH 2 -CH 2 -O] g - H, where r is an integer within the range of 10-500, more preferably 20-300, oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (OEGMA), [2-(methacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride (MADQUAT), potassium 3sulfopropyl methacrylate, 2-acrylamido -2-methylpropane-sulfonic acid, (meth)acrylamide, 2-hydroxypropyl methacrylamide, glycerol mono-methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, methacryloyloxyethylphosphorylcholine, carboxybetaine, sulfobetaine and combinations thereof.

В альтернативном варианте осуществления олигомерная группа, которая образует блок В, представляет собой цепочку поли(этиленгликоля) (ПЭГ (PEG), НО-[СН2СН2-О]п-Н), где n означает целое число, находящееся в интервале между 30 и 300, предпочтительно функционализированную по обоим концам с помощью АПЦ (агент передачи цепи (СТА)) полимеризацией с обратимой передачей цепи (ОПЦ (RAFT-полимеризация)) с получением макромолекулы типа АПЦ-ПЭГ-АПЦ (CTA-PEG-CTA), что позволяет получать симметричную структуру А-В-А на одной стадии полимеризации.In an alternative embodiment, the oligomeric group that forms block B is a poly(ethylene glycol) chain (PEG, HO-[CH 2 CH 2 -O] p -H), where n is an integer between 30 and 300, preferably functionalized at both ends with ACA (chain transfer agent (CTA)) by reversible chain transfer polymerization (RAFT polymerization) to obtain a macromolecule of the type APC-PEG-CTA (CTA-PEG-CTA), which makes it possible to obtain a symmetrical A-B-A structure at one stage of polymerization.

Предпочтительно общая степень полимеризации СП блока В, то есть общее число повторяющихся звеньев, одинаковых или отличающихся друг от друга, присутствующих в блоке В, находится в пределах интервала 10-1000, предпочтительно 20-500, более предпочтительно 50-500.Preferably, the total degree of polymerization of block B SP, that is, the total number of repeating units, identical or different from each other, present in block B, is within the range of 10-1000, preferably 20-500, more preferably 50-500.

В одном варианте осуществления блок В фактически не обладает характеристикой термического отклика.In one embodiment, block B does not actually have a thermal response characteristic.

В другом варианте осуществления блок В действительно обладает характеристикой термического отклика, но это не меняет существенно свойств термического отклика полимера А-В-А'. Например, блок В может представлять собой термочувствительный полимер, имеющий НКТР выше, чем НКТР блоков А и А'. Поэтому этот полимер не оказывает влияния на поведение полимера А-В-А' под действием тепла, поскольку фазовый переход в вязкий гель происходит при НКТР блоков А и А', которая ниже, чем НКТР блока В.In another embodiment, block B does have a thermal response characteristic, but this does not significantly change the thermal response properties of the polymer A-B-A'. For example, block B may be a temperature-sensitive polymer having an LCST higher than the LCST of blocks A and A'. Therefore, this polymer does not affect the behavior of the polymer A-B-A' under the influence of heat, since the phase transition to a viscous gel occurs at an LCST of blocks A and A', which is lower than the LCST of block B.

В варианте осуществления в блочном сополимере А-В-А':In an embodiment in a block copolymer A-B-A':

В блок содержит поли(этиленгликоль) (ПЭГ (PEG)) в главной цепочке, имеющий среднюю молекулярную массу Mn в пределах интервала 500-10000 Дальтон, более предпочтительно в пределах интервала 1000-5000 Дальтон;The block contains poly(ethylene glycol) (PEG) in the main chain, having an average molecular weight M n within the range of 500-10000 Daltons, more preferably within the range of 1000-5000 Daltons;

А блок и/или А' блок представляют собой олигомерные группы, содержащие в качестве соответствующего мономера метакрилат метилового эфира олиго(этиленгликоля) (OEGMA), предпочтительно имеющий среднюю молекулярную массу Mn в пределах интервала 100-1000.The A block and/or the A' block are oligomeric groups containing as the corresponding monomer oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (OEGMA), preferably having an average molecular weight M n in the range of 100-1000.

В другом варианте осуществления в блок-сополимере А-В-А':In another embodiment, in the block copolymer A-B-A':

В блок представляет собой олигомерную группу, содержащую в качестве соответствующего мономера [2-(метакрилоилокси)этил]-триметиламмонийхлорид (MADQUAT),The B block is an oligomeric group containing [2-(methacryloyloxy)ethyl]-trimethylammonium chloride (MADQUAT) as the corresponding monomer,

А блок и/или А' блок представляют собой олигомерные группы, содержащие в качестве соответствующего мономера соединение OEGMA, имеющее среднюю молекулярную массу Mn в пределах интервала 100-1000.The A block and/or the A' block are oligomeric groups containing as the corresponding monomer an OEGMA compound having an average molecular weight M n within the range of 100-1000.

В другом предпочтительном варианте осуществления олигомер, который образует блок А и/или А',In another preferred embodiment, the oligomer that forms the A and/or A' block is

- 5 043421 содержит одно или несколько разлагающихся повторяющихся звеньев, то есть содержащих слабые связи, способные по нарастающей разрушаться со временем в условиях области подземной формации, в которой полимер А-В-А' присутствует в форме геля. Примерами разлагающихся звеньев являются мономеры, используемые в данной области техники для синтеза биоразлагаемых полимеров.- 5 043421 contains one or more degradable repeat units, that is, containing weak bonds that are capable of progressively breaking down over time in the conditions of an area of underground formation in which the polymer A-B-A' is present in the form of a gel. Examples of degradable units are monomers used in the art for the synthesis of biodegradable polymers.

Например, в предпочтительном варианте осуществления одним биоразлагаемым звеном, подходящим для использования в целях настоящего изобретения, является макромономер ГЭМА-поли(лактид), получаемый, например, полимеризацией с раскрытием цикла (ПРЦ ROP) циклического сложного эфира лактида с гидроксиэтил-метакрилатом (ГЭМА (НЕМА)). Эта реакция полимеризации схематично представлена ниже на схеме:For example, in a preferred embodiment, one biodegradable unit suitable for use for the purposes of the present invention is a HEMA-poly(lactide) macromonomer prepared, for example, by ring opening polymerization (ROP) of a cyclic lactide ester with hydroxyethyl methacrylate (HEMA). NEMA)). This polymerization reaction is schematically represented below in the diagram:

где n предпочтительно находится в интервале между 1 и 10, и х предпочтительно находится в интервале между 10 и 500.where n is preferably between 1 and 10, and x is preferably between 10 and 500.

Полимеризация макромономера ГЭМА-лактида в блок А и/или А' приводит к введению в эти блоки боковых цепочек, состоящих из сложных олигоэфиров, которые способны разлагаться при гидролизе сложноэфирных связей. Время, необходимое для разложения, определяется в основном длиной цепочки олигоэфиров и его можно регулировать за счет соответствующего выбора отношения ГЭМА/лактид при синтезе макромономера.Polymerization of the HEMA-lactide macromonomer into block A and/or A' leads to the introduction into these blocks of side chains consisting of oligoesters, which are capable of decomposition upon hydrolysis of the ester bonds. The time required for degradation is determined primarily by the chain length of the oligoesters and can be adjusted by appropriate selection of the HEMA/lactide ratio during macromonomer synthesis.

Предпочтительно мольное отношение ГЭМА/лактид находится в пределах интервала 1-10.Preferably, the HEMA/lactide molar ratio is within the range of 1-10.

Когда полимер А-В-А' находится в подземной формации в форме геля, после разложения цепочек сложного олигоэфира наблюдается нарастающее увеличение гидрофильных свойств полимера А-В-А' и, следовательно, его НКТР. Когда НКТР полимера превышает температуру пласта, в котором обнаружен гель, последний претерпевает изменение состояния, переходя от геля в растворимый полимер и образуя текучую водную фазу, которая затем может снова перемещаться через пласт.When the polymer A-B-A' is in the underground formation in the form of a gel, after the decomposition of the oligoester chains, there is a progressive increase in the hydrophilic properties of the polymer A-B-A' and, consequently, its LCST. When the LCST of the polymer exceeds the temperature of the formation in which the gel is found, the latter undergoes a change of state, changing from a gel to a soluble polymer and forming a fluid aqueous phase, which can then move again through the formation.

Более того, следует отметить, что в случае ГЭМА-лактида продукт разложения цепочек сложного олигоэфира состоит преимущественно из молекул молочной кислоты, являющейся биоразлагаемым веществом.Moreover, it should be noted that in the case of HEMA-lactide, the decomposition product of the oligoester chains consists predominantly of lactic acid molecules, which is a biodegradable substance.

В предпочтительном варианте осуществления блок В содержит по меньшей мере одну катионную функциональную группу. Эта катионная функциональная группа может быть введена за счет получения полимера В из мономеров, содержащих катионные функциональные группы. Перечисленные ниже соединения являются примерами таких мономеров: [2-(метакрилоилокси)этил]триметил-аммонийхлорид (MADQUAT), 2-(диметиламино)этилметакрилат (DMAEMA), гидрохлорид 2-аминоэтилметакрилата.In a preferred embodiment, block B contains at least one cationic functional group. This cationic functionality can be introduced by preparing polymer B from monomers containing cationic functionality. The following compounds are examples of such monomers: [2-(methacryloyloxy)ethyl]trimethyl ammonium chloride (MADQUAT), 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate (DMAEMA), 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride.

Когда блок В содержит катионные функциональные группы, гель, который образуется из растворимого полимера А-В-А', способен более эффективно взаимодействовать с поверхностью пор подземной формации, устанавливая электростатические взаимодействия с карбонатными породами формации, которые делают закупоривающее действие геля более эффективным.When block B contains cationic functional groups, the gel that is formed from the soluble polymer A-B-A' is able to interact more effectively with the pore surface of the subterranean formation, establishing electrostatic interactions with the carbonate rocks of the formation that make the plugging action of the gel more effective.

Триблок-полимеры А-В-А' в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены методами полимеризации, известными в данной области техники, такими как свободно-радикальная полимеризация (СРП (FRP)) и контролируемая радикальная полимеризация (КРП (CRP)). Способы СРП включают, например, радикальную полимеризацию с переносом атома (РППА (ATRP)), нитроксидопосредованную полимеризацию (НОП (NMP)) и обратимую полимеризацию с переносом цепи присоединением-фрагментацией (ОПЦ (RAFT)).The A-B-A' triblock polymers of the present invention can be prepared by polymerization methods known in the art, such as free radical polymerization (FRP) and controlled radical polymerization (CRP). DRP methods include, for example, atom transfer radical polymerization (ATRP), nitroxide-mediated polymerization (NMP) and reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT).

В частности, для получения термочувствительных блок-полимеров в соответствии с настоящим изобретением предпочтительны способы СРП с контролируемой полимеризацией, которые дают полимерные цепочки равномерной длины и поэтому имеющие похожее поведение при термическом отклике. Равномерность длины полимерных цепочек гарантирует получение А-В-А' полимеров, имеющих четко определенную и заранее заданную НКТР. Среди методов СРП особенно предпочтительным методом является RAFT-полимеризация. Как известно, RAFT-полимеризация представляет собой процесс полимеризации с дегенеративным переносом, в котором агент передачи цепи присоединяют к исходным мономерам с целью чрезвычайно быстрого переноса во время полимеризации радикальной функции от одной полимерной цепочки к другой, что обеспечивает равномерный рост полимерных цепочек. Перенос радикальной функции происходит за счет взаимодействия между концевой частью агента передачи цепиIn particular, for the production of thermally sensitive block polymers in accordance with the present invention, controlled polymerization PSA processes that produce polymer chains of uniform length and therefore having similar thermal response behavior are preferred. The uniformity of the length of the polymer chains guarantees the production of A-B-A' polymers having a clearly defined and predetermined LCST. Among the SRP methods, RAFT polymerization is a particularly preferred method. As is known, RAFT polymerization is a degenerative transfer polymerization process in which a chain transfer agent is attached to the parent monomers to extremely rapidly transfer radical function from one polymer chain to another during polymerization, thereby ensuring uniform growth of the polymer chains. The transfer of radical function occurs due to the interaction between the terminal part of the chain transfer agent

- 6 043421 (АПЦ (СТА)) и активной радикальной цепочкой, которое переводит последнюю в пассивное состояние, при этом делая цепочку, ранее связанную с АПЦ, снова активной.- 6 043421 (APC (STA)) and an active radical chain, which transfers the latter to a passive state, while making the chain previously associated with the APC active again.

Благодаря рассмотренному выше механизму RAFT-полимеризация особенно подходит для получения блок-сополимеров и представляет собой идеальное решение при производстве термочувствительных материалов, имеющих четко определенные и заранее заданные НКТР.Due to the mechanism discussed above, RAFT polymerization is particularly suitable for the production of block copolymers and is an ideal solution for the production of temperature-sensitive materials having well-defined and predetermined LCST.

С помощью RAFT-полимеризации можно получать полимеры, имеющие полимерные цепочки четко определенной длины, а также являющиеся взаимно гомогенными. Длину полимерной цепочки в данном случае выражают маркером СП, определенным ранее.Using RAFT polymerization, it is possible to obtain polymers that have polymer chains of clearly defined length and are also mutually homogeneous. The length of the polymer chain in this case is expressed by the SP marker defined earlier.

При RAFT-полимеризации СП полимера можно легко регулировать, выбирая соотношение концентрации исходного мономера к концентрации АПЦ в полимеризационной смеси.In RAFT polymerization, the DP of the polymer can be easily adjusted by choosing the ratio of the concentration of the initial monomer to the concentration of APC in the polymerization mixture.

В целом полимеры А-В-А' в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены RAFTполимеризацией на последовательных стадиях, как описано в качестве примера ниже.In general, the polymers A-B-A' in accordance with the present invention can be prepared by RAFT polymerization in successive steps, as described by way of example below.

На первой стадии проводят синтез блока А путем полимеризации, например, OEGMA300 (то есть метакрилата метилового эфира олиго(этиленгликоля), Mn=300), с получением поли[OEGMA300500], где маркер СП=500 указывает на степень полимеризации, то есть среднее число OEGMA300-повторяющихся звеньев, присутствующих в блоке А олигомера. Для этого мономер OEGMA300 вводят в реакцию с АПЦ (СТА), например, с 4-циано-4-(фенилкарбонотиоилтио)пентановой кислотой, и с инициатором полимеризации, например, с 4,4'-азобис(циановалериановой) кислотой (АЦВК (ACVA)), в полярном растворителе (например, в этаноле) при температуре приблизительно 50-80°С при атмосферном давлении в течение 24-48 час. Относительные количества реагентов могут быть рассчитаны так, чтобы получить желаемую СП.At the first stage, block A is synthesized by polymerization, for example, OEGMA300 (that is, oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate, M n =300), to obtain poly[OEGMA300 500 ], where the marker DP = 500 indicates the degree of polymerization, that is average number of OEGMA300 repeat units present in the A block of the oligomer. To do this, the OEGMA300 monomer is reacted with an APC (CTA), for example, 4-cyano-4-(phenylcarbonothioylthio)pentanoic acid, and with a polymerization initiator, for example, with 4,4'-azobis(cyanovaleric) acid (ACVA )), in a polar solvent (for example, ethanol) at a temperature of approximately 50-80°C at atmospheric pressure for 24-48 hours. The relative amounts of reactants can be calculated to obtain the desired DP.

После упаривания растворителя и выделения непрореагировавшего мономера (например, экстракцией диэтиловым эфиром), олигомер, который образует блок А, может быть выделен в форме вязкой жидкости.After evaporation of the solvent and isolation of the unreacted monomer (eg, extraction with diethyl ether), the oligomer that forms the A block can be isolated in the form of a viscous liquid.

Олигомер, который образует блок А, имеет полимерные цепочки, оканчивающиеся по обеим сторонам конкретными функциональными группами АПЦ, используемого на первой стадии. Таким образом, он представляет собой макро-АПЦ, который может быть введен в реакцию с мономером сегмента В на второй стадии RAFT-полимеризации. На этой второй стадии мономер блока В действует по существу как удлинитель цепи блока А. Блок В, например, может быть образован путем использования OEGMA2000 (то есть метакрилата метилового эфира олиго(этиленгликоля), Mn=2000) в качестве мономера с получением поли[OEGMA2000500] со СП 500. RAFT-полимеризация на второй стадии может быть проведена в условиях, аналогичных условиям первой стадии. В конце второй стадии, следовательно, получают диблок-полимер А-В типа поли[OEGMA300500-OEGMA2000500]. Этот полимер, поскольку он содержит цепочки, оконченные на обеих сторонах функциональными группами АПЦ также может быть использован в качестве макро-АПЦ на третьей стадии RAFT-полимеризации, чтобы присоединить блок А' к диблокполимеру А-В и получить триблок-полимер А-В-А'. С этой целью полимер поли[OEGMA300500OEGMA2000500] вводят в реакцию, например, с тем же самым мономером, используемым для образования сегмента А на первой стадии, в присутствии инициатора АЦВК (ACVA) в условиях, аналогичных условиям первой стадии, получая в результате А-В-А симметричный полимер поли[OEGMA300500OEGMA2000500-OEGMA300500]. Однако, если используют мономер А', отличный от А, получают несимметричный полимер А-В-А'.The oligomer that forms block A has polymer chains terminated on either side by specific functional groups of the APC used in the first step. Thus, it is a macro-APC that can be reacted with the B segment monomer in the second step of RAFT polymerization. In this second step, the block B monomer acts essentially as a chain extender for block A. The B block, for example, can be formed by using OEGMA2000 (ie, oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate, M n =2000) as the monomer to produce poly[ OEGMA2000 500 ] with SP 500. RAFT polymerization in the second stage can be carried out under conditions similar to the conditions of the first stage. At the end of the second stage, therefore, a diblock polymer A-B of the poly[OEGMA300 500 -OEGMA2000 500 ] type is obtained. This polymer, since it contains chains terminated on both sides with APC functional groups, can also be used as a macro-APC in the third stage of RAFT polymerization to attach the A' block to the A-B diblock polymer and obtain an A-B- triblock polymer. A'. To this end, the poly[OEGMA300 500 OEGMA2000 500 ] polymer is reacted, for example, with the same monomer used to form segment A in the first step, in the presence of an ACVA initiator under conditions similar to those in the first step, resulting in A-B-A symmetrical polymer poly[OEGMA300 500 OEGMA2000 500 -OEGMA300 500 ]. However, if a monomer A' other than A is used, an unsymmetrical polymer A-B-A' is obtained.

Симметричные полимеры А-В-А, то есть, где А эквивалентен А', могут быть получены RAFTполимеризацией также посредством двухстадийного процесса. На первой стадии повторяющееся звено (или повторяющиеся звенья), которые образуют олигомер В (который был синтезирован с помощью метода RAFT или другого метода полимеризации) вводят в реакцию с соединением АПЦ, причем последнее присутствует в реакционной смеси в таком количестве, чтобы получать олигомер В, оканчивающийся на обеих сторонах конкретными функциональными группами используемого АПЦ (макро-АПЦ), например, в молярном отношении к олигомеру В, больше чем или равном 2, предпочтительно находящемся в интервале между 2,1 и 4. На второй стадии повторяющееся звено (или повторяющиеся звенья), которое должно образовать олигомер А, полимеризуют в присутствии макро-АПЦ, полученного на первой стадии, с получением конечного симметричного полимера А-В-А.Symmetric polymers A-B-A, that is, where A is equivalent to A', can be obtained by RAFT polymerization also through a two-step process. In the first step, the repeating unit (or repeating units) that form oligomer B (which was synthesized using the RAFT method or other polymerization method) is reacted with an APC compound, the latter being present in the reaction mixture in such an amount as to obtain oligomer B, terminated on both sides by specific functional groups of the APC used (macro-APC), for example, in a molar ratio to oligomer B greater than or equal to 2, preferably between 2.1 and 4. In the second stage, the repeat unit (or repeat units ), which should form oligomer A, is polymerized in the presence of macro-APC obtained in the first stage, obtaining the final symmetric polymer A-B-A.

В соответствии с альтернативным способом синтеза симметричные полимеры А-В-А могут быть получены путем синтеза на первой стадии олигомерных блоков А RAFT-полимеризацией в присутствии бифункционального АПЦ (с получением А-АПЦ-А). На второй стадии олигомер А-АПЦ-А вводят в реакцию с повторяющимся звеном, которое образует блок В, так, чтобы удлинить цепочку олигомера ААПЦ-А, начиная от центрального звена, до получения полимера А-В-А.According to an alternative synthesis method, symmetrical polymers A-B-A can be obtained by first-stage synthesis of oligomeric blocks A by RAFT polymerization in the presence of bifunctional APC (to produce A-APC-A). In the second stage, the A-APC-A oligomer is reacted with the repeating unit, which forms the B block, so as to extend the chain of the A-APC-A oligomer, starting from the central unit, to obtain the A-B-A polymer.

Применительно к настоящему изобретению термочувствительные А-В-А полимеры закачивают в подземную формацию, проницаемость которой к флюидам в форме водной текучей среды должна быть изменена. Предпочтительно флюид для обработки приствольной зоны содержит А-В-А' полимеры в форме водного раствора. Концентрация полимера в водном растворе находится предпочтительно в пределах интервала 0,5-40 мас.%, более предпочтительно в пределах интервала от 1 до 20 мас.%, относительно массы водного раствора.In connection with the present invention, thermosensitive A-B-A polymers are injected into a subterranean formation whose permeability to fluids in the form of an aqueous fluid must be altered. Preferably, the wellbore treatment fluid contains A-B-A' polymers in the form of an aqueous solution. The concentration of the polymer in the aqueous solution is preferably in the range of 0.5 to 40% by weight, more preferably in the range of 1 to 20% by weight, based on the weight of the aqueous solution.

- 7 043421- 7 043421

Водный флюид, содержащий А-В-А' полимер может быть применен для регулирования проницаемости подземной формации при добыче нефти.An aqueous fluid containing an A-B-A' polymer can be used to control the permeability of a subterranean formation during oil production.

Применительно к настоящему изобретению подземная формация означает зону ниже поверхности земли, включая поверхности морского дна. Например, подземная формация может представлять собой породу, хранящую углеводородный флюид (нефть или газ), и любую зону скважины, находящуюся в сообщении по текучей среде с указанной формацией.As used herein, subterranean formation means the area below the surface of the earth, including the surface of the seabed. For example, the subterranean formation may be a formation storing a hydrocarbon fluid (oil or gas) and any well zone in fluid communication with the formation.

Способ контроля проницаемости к флюидам подземной формации в соответствии с настоящим изобретением может быть применен как до начала добычи углеводородного флюида из подземной формации, так и когда добывающая скважина уже находится в эксплуатации.The method for controlling permeability to subterranean formation fluids in accordance with the present invention can be applied both before production of hydrocarbon fluid from the subterranean formation begins and while the production well is already in production.

Способ в соответствии с настоящим изобретением может быть преимущественно применен к добывающим скважинам, называемым зрелыми, то есть, к скважинам, которые на данный момент достигли предела их производственной мощности и характеризуются извлечением значительных количеств воды в сочетании с нефтью или углеводородным газом.The method in accordance with the present invention can be advantageously applied to production wells called mature wells, that is, wells that have now reached the limit of their production capacity and are characterized by the recovery of significant quantities of water in combination with oil or hydrocarbon gas.

Размещение флюида для регулирования проницаемости в подземной формации может быть выполнено с помощью оборудования и в соответствии с методами, которые известны в нефтедобывающей отрасли.The placement of fluid to control permeability in a subterranean formation can be accomplished using equipment and in accordance with methods that are known in the petroleum industry.

Размещение, например, может быть выполнено путем закачки контролирующего флюида как через скважину для извлечения углеводородного флюида, так и через другие скважины, обычно присутствующие на нефтяном месторождении, такие как скважины для нагнетания пара, воды или других вытесняющих флюидов в подстилающий слой грунта (известные как нагнетательные скважины).Placement, for example, can be accomplished by injecting a control fluid through both a well to extract the hydrocarbon fluid and through other wells commonly found in an oil field, such as wells for injecting steam, water, or other displacement fluids into the underlying soil layer (known as injection wells).

На основании критериев и с использованием способов получения, рассмотренных выше, специалист в данной области техники может выбрать контролирующий флюид, содержащий полимер А-В-А' таким образом, чтобы указанный полимер имел НКТР выше, чем температура нагнетания флюида и ниже чем температура отложений в зоне, в которой должен быть выполнен контроль проницаемости.Based on the criteria and using the production methods discussed above, one skilled in the art can select a control fluid containing polymer A-B-A' such that said polymer has an LCST higher than the fluid injection temperature and lower than the deposit temperature at area in which permeability control is to be performed.

Способ в соответствии с настоящим изобретением может быть использован в рамках вторичных и третичных мероприятий по извлечению углеводородной нефти, как при закупоривающих воду вмешательствах (водоизоляционная обработка), так и при обработках в целях соответствия подземной формации (оптимизирующая обработка).The method in accordance with the present invention can be used in secondary and tertiary hydrocarbon oil recovery activities, both in water plugging interventions (water sealing treatment) and in subterranean formation matching treatments (optimizing treatment).

Количества водного флюида, содержащего термочувствительные полимеры, которые должны быть закачаны в подземный пласт, могут меняться широко в зависимости от конкретной геологической конфигурации. Эти количества могут быть легко определены специалистом в данной области техники на основании геологических характеристик формации и простых рутинных экспериментов.The amounts of aqueous fluid containing temperature-sensitive polymers that must be injected into a subterranean formation may vary widely depending on the specific geological configuration. These amounts can be readily determined by one skilled in the art based on the geological characteristics of the formation and simple routine experiments.

Приведенные ниже типичные варианты осуществления представлены только для иллюстрации настоящего изобретения и не должны восприниматься с точки зрения ограничения объема защиты, определяемого прилагаемой формулой изобретения.The following exemplary embodiments are presented for illustration of the present invention only and should not be construed as limiting the scope of protection as defined by the appended claims.

ПримерыExamples

1. Определение НКТР1. Definition of NCTR

В целях настоящего изобретения нижнюю критическую температуру растворимости (НКТР) полимера определяют турбидиметрическим методом путем измерения оптического пропускания водного раствора 0,2 мас.%, изучаемого полимера при давлении окружающей среды. Измерения пропускания проводят на образце, выдерживаемом при разных температурах. Путем построения графика процента пропускания в зависимости от соответствующей температуры образца получают сигмоидальную кривую. Температуру в точке перегиба кривой принимают за НКТР полимера.For the purposes of the present invention, the lower critical solubility temperature (LCST) of a polymer is determined by the turbidimetric method by measuring the optical transmittance of a 0.2 wt.% aqueous solution of the polymer under study at ambient pressure. Transmittance measurements are carried out on a sample maintained at different temperatures. By plotting the percent transmittance versus the corresponding sample temperature, a sigmoidal curve is obtained. The temperature at the inflection point of the curve is taken as the LCST of the polymer.

2. Получение термочувствительных полимеров2. Preparation of thermosensitive polymers

2.1 Полимер 12.1 Polymer 1

Термочувствительный полимер, имеющий приведенную ниже блочную структуру А-В-А, получают следующим образом.A temperature-sensitive polymer having the following A-B-A block structure is prepared as follows.

Гидрофильный ПЭГ внутренний блокHydrophilic PEG inner block

Термочувствительный биоразлагаемый блокHeat Sensitive Biodegradable Block

Термочувствительный биоразлагаемый блокHeat Sensitive Biodegradable Block

Стадия 1 - Получение макро-АПЦ АПЦ-В-АПЦStage 1 - Obtaining macro-APC APC-V-APC

Гидрофильный и бифункциональный макро-АПЦ синтезируют по этерификации Стеглиха между эквивалентом поли(этиленгликоля) (ПЭГ) НО-[СН2-СН2]п-ОН (Mn=4000 г/моль) и двумя эквивалентамиHydrophilic and bifunctional macro-APC is synthesized by Steglich esterification between an equivalent of poly(ethylene glycol) (PEG) HO-[CH 2 -CH 2 ] p -OH (Mn=4000 g/mol) and two equivalents

- 8 043421- 8 043421

4-фенил(карбонотиоилтио)пентановой кислоты (КПА (СРА)). Для этой цели 50 г ПЭГ и 7,7 г КПА солюбилизируют в 300 мл дихлорметана (ДХМ (DCM)). Полученный раствор загружают в круглодонную колбу, погруженную в водяную баню со льдом. Отдельно 5,7 г дицикло-гексилкарбодиимида (ДЦК (DCC)) и 0,27 г 4-диметиламинопиридина (ДМАП (DMAP)) солюбилизируют в 25 мл ДХМ. Полученный раствор добавляют по каплям к раствору, содержащему ПЭГ и КПА, при перемешивании магнитной мешалкой в течение часа. Полученную в результате смесь оставляют для уравновешивания при температуре окружающей среды и затем вводят в реакцию в течение 18 час. После концентрирования в вакууме для уменьшения объема наполовину продукт выделяют осаждением реакционной смеси в диэтиловом эфире и сушат в вакууме при 35 °С.4-phenyl(carbonothioylthio)pentanoic acid (CPA (CPA)). For this purpose, 50 g of PEG and 7.7 g of CPA are solubilized in 300 ml of dichloromethane (DCM). The resulting solution is loaded into a round-bottomed flask immersed in an ice water bath. Separately, 5.7 g of dicyclohexylcarbodiimide (DCC) and 0.27 g of 4-dimethylaminopyridine (DMAP) are solubilized in 25 ml of DCM. The resulting solution is added dropwise to a solution containing PEG and CPA, while stirring with a magnetic stirrer for an hour. The resulting mixture is allowed to equilibrate at ambient temperature and then reacted for 18 hours. After concentration in vacuo to reduce the volume by half, the product is isolated by precipitation of the reaction mixture in diethyl ether and dried in vacuo at 35 °C.

Полученный макро-АПЦ представляет собой гидрофильный полимер, который не показывает термочувствительное поведение.The resulting macro-APC is a hydrophilic polymer that does not exhibit thermosensitive behavior.

Стадия 2 - Получение А-В-А полимераStage 2 - Preparation of A-B-A polymer

Макро-АПЦ, полученный на стадии 1, используют при RAFT-полимеризации OEGMA300 и ГЭМАлактида для получения блочной структуры А-В-А (полимер 1). Для этой цели 2,59 г OEGMA300, 2,41 г ГЭМА-лактида, 0,065 г макро-АПЦ со стадии 1 и 1 мг азобис-циановалериановой кислоты (АЦВК (ACVA)) растворяют в 25 мл этанола. Через раствор барботируют азот в течение 30 мин, держа его на водяной бане со льдом. Затем проводят RAFT-полимеризацию при 65°С в течение 24 час. После этого полимер выделяют осаждением из реакционной смеси в диэтиловом эфире, затем сушат в печи в вакууме при 35°С.Macro-APC obtained in step 1 is used in the RAFT polymerization of OEGMA300 and HEMAlactide to obtain the A-B-A block structure (polymer 1). For this purpose, 2.59 g of OEGMA300, 2.41 g of HEMA-lactide, 0.065 g of macro-APC from step 1 and 1 mg of azobiscyanovaleric acid (ACVA) are dissolved in 25 ml of ethanol. Nitrogen is bubbled through the solution for 30 minutes in an ice water bath. Then RAFT polymerization is carried out at 65°C for 24 hours. After this, the polymer is isolated by precipitation from the reaction mixture in diethyl ether, then dried in an oven in a vacuum at 35°C.

СП внешних А блоков, как установлено, равна 500.The SP of external A blocks is set to 500.

Температура НКТР полимера, как установлено, равна 45 °С.The LCST temperature of the polymer was found to be 45 °C.

2.2 Полимер 22.2 Polymer 2

Термочувствительный полимер, имеющий приведенную ниже блочную структуру А-В-А, получают следующим образом.A temperature-sensitive polymer having the following A-B-A block structure is prepared as follows.

Термочувствительный Термочувствительный биоразлагаемый блок биоразлагаемый блокHeat Sensitive Heat Sensitive Biodegradable Block Biodegradable Block

Стадия 1 - Получение АПЦ-А макро-АПЦStage 1 - Obtaining APC-A macro-APC

Первый термочувствительный А блок синтезируют путем растворения 13 г OEGMA300, 12 г ГЭМА-лактида, 40 мг КПА и 10 мг АЦВК в 130 мл этанола. Через раствор барботируют азот в течение 30 мин и затем вводят в реакцию при 65°С в течение 24 час. Полимер осаждают в диэтиловом эфире, и его СП оценивается как 500. Анализ с помощью ГПХ показывает, что средняя молекулярная масса продукта составляет приблизительно 188000 г/моль при полидисперсности 1,19.The first thermosensitive A block is synthesized by dissolving 13 g OEGMA300, 12 g HEMA-lactide, 40 mg CPA and 10 mg ACVA in 130 ml ethanol. Nitrogen is bubbled through the solution for 30 minutes and then reacted at 65°C for 24 hours. The polymer is precipitated in diethyl ether and its DP is estimated to be 500. GPC analysis shows the average molecular weight of the product to be approximately 188,000 g/mol with a polydispersity of 1.19.

Стадия 2 - Получение АПЦ-В-А макро-АПЦStage 2 - Obtaining APC-V-A macro-APC

Макро-АПЦ 1, полученный на стадии 1, используют на второй стадии RAFT-полимеризации, чтобы привязать гидрофильный В блок. То есть, 10 г макро-АПЦ, 2,4 г MADQUAT и 5 мг АЦВК солюбилизируют в 50 мл смеси воды и этанола (50:50 об./об.). Через раствор барботируют азот в течение 30 мин, держа раствор на водяной бане со льдом, и затем оставляют для взаимодействия при 65°С в течение 24 час. Блок-полимер А-В (макро-АПЦ 2) затем осаждают в диэтиловом эфире и выделяют фильтрованием в вакууме. Расчетная СП для блока В, как установлено, равна 200.Macro-APC 1 obtained in step 1 is used in the second RAFT polymerization step to bind the hydrophilic B block. That is, 10 g of macro-APC, 2.4 g of MADQUAT and 5 mg of ACQA are solubilized in 50 ml of a mixture of water and ethanol (50:50 v/v). Nitrogen is bubbled through the solution for 30 minutes, keeping the solution in an ice water bath, and then allowed to react at 65°C for 24 hours. The block polymer A-B (macro-APC 2) is then precipitated in diethyl ether and isolated by vacuum filtration. The estimated SP for block B is found to be 200.

Стадия 3 - Получение А-В-А полимераStage 3 - Preparation of A-B-A polymer

И, наконец, на третьей стадии RAFT-полимеризации, получают триблок-полимер А-В-А путем удлинения макро-АПЦ 2, полученного на предыдущей стадии 2, с помощью OEGMA300 и ГЭМА-лактида. Для этой цели 10 г макро-АПЦ 2, 4,2 г OEGMA300, 3,88 г ГЭМА-лактида и 3 мг АЦВК растворяют в 80 мл смеси воды и этанола (50:50 об./об.). Через реакционную смесь барботируют азот в течение 30 мин, держа смесь на водяной бане со льдом, и затем вводят в реакцию при 65°С в течение 24 час. Затем блокполимер А-В-А осаждают в диэтиловом эфире и выделяют фильтрованием в вакууме. СП третьего блока (А), как установлено, равна 500.Finally, in the third RAFT polymerization step, the A-B-A triblock polymer is obtained by extending the macro-APC 2 obtained in the previous step 2 with OEGMA300 and HEMA-lactide. For this purpose, 10 g of macro-APC 2, 4.2 g of OEGMA300, 3.88 g of HEMA-lactide and 3 mg of ACVA are dissolved in 80 ml of a mixture of water and ethanol (50:50 v/v). Nitrogen was bubbled through the reaction mixture for 30 minutes while keeping the mixture in an ice water bath, and then reacted at 65°C for 24 hours. The A-B-A block polymer is then precipitated in diethyl ether and isolated by vacuum filtration. The SP of the third block (A) is established to be 500.

Температура НКТР полимера 2 равна 45°С.The LCST temperature of polymer 2 is 45°C.

- 9 043421- 9 043421

3. Термочувствительная растворимость3. Thermosensitive solubility

Фазовый переход термочувствительных полимеров 1 и 2 из водного полимерного раствора в вязкий гель проверяют экспериментально, выдерживая пробирку, содержащую образец водного раствора полимера (30 мас.%, полимера относительно массы раствора) при температуре 55°С в течение 30 мин.The phase transition of thermosensitive polymers 1 and 2 from an aqueous polymer solution to a viscous gel is tested experimentally by keeping a test tube containing a sample of an aqueous polymer solution (30 wt.%, polymer relative to the weight of the solution) at a temperature of 55 ° C for 30 minutes.

В обоих случаях в конце выдерживания на дне пробирки наблюдают образование вязкого геля. При выдерживании пробирки, содержащей гель, снова при температуре окружающей среды (25°С), наблюдают обратный переход от геля в водный полимерный раствор.In both cases, at the end of incubation, the formation of a viscous gel is observed at the bottom of the test tube. When the tube containing the gel is kept again at ambient temperature (25°C), a reverse transition from the gel to an aqueous polymer solution is observed.

4.1 Испытания по изменению проницаемости на уплотненном песке4.1 Permeability tests on compacted sand

Эффективность водного флюида, содержащего полимер 1 в соответствии с настоящим изобретением, при контроле проницаемости образца уплотненного песка экспериментально проверяют следующим образом.The effectiveness of the aqueous fluid containing polymer 1 according to the present invention in controlling the permeability of a compacted sand sample is experimentally tested as follows.

Раствор полимера 1 (1 мас.%) в минерализованной воде готовят с использованием искусственной минерализованной воды, имеющей состав, указанный ниже в таблице (плотность при 70°С 0,9465 кг/л; вязкость при 70°С 0,4058 сП).A solution of polymer 1 (1 wt.%) in mineralized water is prepared using artificial mineralized water having the composition indicated in the table below (density at 70°C 0.9465 kg/l; viscosity at 70°C 0.4058 cP).

Таблица 1Table 1

Состав минерализованной водыComposition of mineralized water

Соединение Compound Концентрация (г/л) Concentration (g/l) NaCl NaCl 22 22 MgCl2(6H2O)MgCl 2 (6H 2 O) 9,7 9.7 Na2SO4 (безводный)Na 2 SO 4 (anhydrous) 37 37 СаС12 (безводный)CaCl 2 (anhydrous) 1 1 КС1 KS1 0,65 0.65 NaHCO3 NaHCO3 0,2 0.2 Н3ВО4 H3BO4 0,023 0.023 Всего Total 37,273 37,273

На образце (цилиндрический стержень) уплотненного песка (проходит через сито 20 меш и 40 меш) длиной 14,50 см и диаметром 5,10 см проводят измерения проницаемости с использованием раствора полимера 1 и минерализованной воды из таблицы 1 (без термочувствительного полимера) в качестве контрольного флюида.A sample (cylindrical rod) of compacted sand (passed through 20 mesh and 40 mesh screens) 14.50 cm long and 5.10 cm in diameter is measured using a solution of polymer 1 and mineralized water from table 1 (without temperature sensitive polymer) as control fluid.

Цилиндрический стержень, размещенный в держателе образцов, помещают внутрь печи с регулируемой температурой. Система измерения помимо упомянутой печи включает систему насосов для нагнетания флюидов в стержень при предустановленных значениях расхода и устройства для измерения расходов флюидов. Удерживающее сверхдавление (азот) 50 бар прикладывают к стержню (сверх внутреннего давления), чтобы исключить эффекты, связанные со сжимаемостью песка во время закачки флюидов. В процессе протекания флюидов в образце с помощью электронных датчиков измеряют потери нагрузки между поступлением и вытеканием флюида из образца.A cylindrical rod housed in a sample holder is placed inside a temperature controlled oven. In addition to the mentioned furnace, the measurement system includes a pump system for pumping fluids into the rod at preset flow rates and devices for measuring fluid flow rates. A holding superpressure (nitrogen) of 50 bar is applied to the rod (over internal pressure) to eliminate effects due to sand compressibility during fluid injection. As fluids flow through the sample, electronic sensors measure the load loss between the fluid entering and leaving the sample.

Первоначально проницаемость образца измеряют путем промывки контрольным флюидом, состоящим из минерализованной воды. Затем обрабатывающий флюид, состоящий из раствора, содержащего полимер 1, закачивают до насыщения стержня. Стержень затем выдерживают при температуре 70°С в течение времени, необходимого для того, чтобы произошел фазовый переход от полимерного раствора в гель, способный противостоять сопротивлению потока закачанного флюида. На конечной стадии минерализованную воду снова нагнетают в стержень, чтобы определить изменение его проницаемости после обработки раствором полимера 1.Initially, the permeability of the sample is measured by flushing with a control fluid consisting of saline water. Then the treatment fluid, consisting of a solution containing polymer 1, is pumped until the rod is saturated. The rod is then held at a temperature of 70°C for the time necessary for a phase transition to occur from a polymer solution to a gel capable of resisting the flow resistance of the injected fluid. At the final stage, mineralized water is again pumped into the rod to determine the change in its permeability after treatment with polymer solution 1.

Проницаемость образца определяют путем измерения потерь нагрузки в ответ на изменение скорости потока закачанного флюида.The permeability of a sample is determined by measuring the load loss in response to changes in the flow rate of the injected fluid.

Фактор сопротивления Fr дает представление об относительной подвижности водного раствора полимера 1 внутри образца относительно подвижности минерализованной воды в том же образце.The resistance factor F r gives an idea of the relative mobility of the aqueous solution of polymer 1 inside the sample relative to the mobility of mineralized water in the same sample.

Остаточный фактор сопротивления Frr, напротив, предоставляет показатель снижения относительной подвижности контрольного флюида в образце после обработки образца обрабатывающим флюидом, относительно подвижности того же контрольного флюида до обработки образца обрабатывающим флюидом. Более высокие значения параметров Fr и Frr указывают на более высокое сопротивление образца прохождению флюида.The residual resistance factor F rr , in contrast, provides an indicator of the decrease in the relative mobility of the control fluid in the sample after treatment of the sample with the treatment fluid, relative to the mobility of the same control fluid before treatment of the sample with the treatment fluid. Higher values of the parameters F r and F rr indicate higher resistance of the sample to the passage of fluid.

В процессе протекания раствора полимера 1 в стержне при комнатной температуре значение Fr, как установлено, составляет приблизительно 1,15. Это значение, будучи низким, показывает, что раствор полимера 1 может быть легко закачан в образец.As the polymer solution 1 flows through the rod at room temperature, the F r value is found to be approximately 1.15. This value, being low, indicates that polymer 1 solution can be easily pumped into the sample.

Насыщенный образец с раствором полимера 1 выдерживают при температуре 70°С в течение 48 час и затем промывают минерализованной водой, чтобы оценить степень изменения проницаемости. Значение Frr, определенное в случае промывки минерализованной водой, равно 22,7. Обработка полимером 1, таким образом, обеспечивает снижение проницаемости для минерализованной воды с коэффициентом примерно 23.The saturated sample with polymer solution 1 is kept at a temperature of 70°C for 48 hours and then washed with mineralized water to assess the degree of change in permeability. The F rr value determined in the case of washing with mineralized water is 22.7. Treatment with polymer 1 thus provides a reduction in permeability to saline water by a factor of approximately 23.

4.2 Испытания по изменению проницаемости на песчанике Chashach4.2 Permeability test on Chashach sandstone

Испытание, описанное в предыдущем разделе 4.1, повторяют на цилиндрическом стержне из песчаThe test described in the previous section 4.1 is repeated on a cylindrical sand rod

--

Claims (6)

ника типа Clashach длиной 14,50 см и диаметром 5,10 см, используя раствор полимера 1 и контрольную минерализованную воду, описанную выше.a Clashach-type nick, 14.50 cm long and 5.10 cm in diameter, using a solution of polymer 1 and the control mineralized water described above. В процессе течения раствора полимера 1 в стержне при температуре окружающей среды значение Fr, как установлено, равно приблизительно 10,6. Это значение указывает на сопротивление закачиванию приемлемой величины.During the flow of polymer solution 1 in the rod at ambient temperature, the value of F r was found to be approximately 10.6. This value indicates an acceptable injection resistance. Значение F„, определенное в случае течения минерализованной воды, равно 142,8. Такое значение Frr подтверждает эффективность обработки для регулирования проницаемости образца с помощью полимеров в соответствии с настоящим изобретением.The F„ value determined in the case of mineralized water flow is 142.8. This Frr value confirms the effectiveness of the treatment to control the permeability of the sample using polymers in accordance with the present invention. 5. Испытание на разложение5. Decomposition test Для проверки обратимости перехода золь-гель после гидролиза сложноэфирных связей полимер 2 внутри контейнера выдерживают при температуре 55°С в течение 30 мин, чтобы позволить образоваться гелю. Затем на верхнюю часть слоя геля добавляют столб минерализованной воды. За изменением двухфазной системы, поддерживаемой при 55°С, наблюдают путем измерения потери массы термогравиметрическим методом и рН столба воды.To test the reversibility of the sol-gel transition after hydrolysis of the ester bonds, polymer 2 inside the container is kept at 55°C for 30 min to allow the formation of a gel. Then a column of mineralized water is added to the top of the gel layer. The change in the two-phase system maintained at 55°C is observed by measuring the mass loss by thermogravimetry and the pH of the water column. Фиг. 1 и 2 показывают экспериментальные значения для потери массы и рН двухфазной системы, наблюдаемые в виде функции времени.Fig. 1 and 2 show experimental values for mass loss and pH of a two-phase system observed as a function of time. Фиг. 1 показывает, что после индукционного периода продолжительностью 7 дней, в течение которого зафиксировано только незначительное снижение (меньше 10%) массы геля, масса геля начинает падать линейно со временем до тех пор, пока через 20 дней это не приводит к солюбилизации геля в столбе воды и, следовательно, к его полному исчезновению. Параллельно, как показано на фиг. 2, значение рН жидкой фазы со временем снижается. Уменьшение рН может быть приписано высвобождению кислотных фрагментов, в частности, молочной кислоты, которым сопровождается разложение полимера.Fig. 1 shows that after an induction period of 7 days, during which only a slight decrease (less than 10%) in gel mass was recorded, the gel mass begins to fall linearly with time until after 20 days this results in solubilization of the gel in the water column and, consequently, to its complete disappearance. In parallel, as shown in FIG. 2, the pH value of the liquid phase decreases over time. The decrease in pH can be attributed to the release of acidic moieties, particularly lactic acid, which accompanies polymer degradation. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Флюид для регулирования проницаемости подземной формации, содержащий водный раствор по меньшей мере одного термочувствительного триблок-полимера блочной структуры А-В-А', где1. A fluid for controlling the permeability of a subterranean formation, containing an aqueous solution of at least one thermosensitive triblock polymer of a block structure A-B-A', where А и А', одинаковые или отличающиеся друг от друга, представляют собой внешние блоки и означают каждый термочувствительную олигомерную группу, причем указанные А, А' имеют определенную нижнюю критическую температуру растворимости (НКТР);A and A', the same or different from each other, represent outer blocks and each represent a thermosensitive oligomeric group, said A, A' having a certain lower critical solubility temperature (LCST); В представляет собой олигомерную группу, содержащую n повторяющихся звеньев, одинаковых или отличающихся друг от друга, где (i) по меньшей мере одно из повторяющихся звеньев имеет растворимость соответствующего мономера в воде при 20°С, равную или больше чем 120 г/л, (ii) n означает целое число в пределах интервала 30-1000, где блок В представляет собой нетермочувствительный или термочувствительный блок, при условии, что если В является термочувствительным, то блок В имеет НКТР выше, чем НКТР блоков А и А', и поэтому он не оказывает влияние на поведение термического отклика полимера А-В-А', так как фазовый переход в вязкий гель полимера происходит при НКТР блоков А и А', где указанный блок В содержит поли(этиленгликоль) (ПЭГ (PEG)) в главной цепочке, имеющий среднюю молекулярную массу Mn в пределах интервала 500-10000 Дальтон, или указанный блок В представляет собой олигомерную группу, содержащую в качестве соответствующего мономера [2-(метакрилоилокси)этил]-триметиламмонийхлорид (MADQUAT), где указанный блок А и/или указанный блок А' выбирают из олигомерных групп, образованных одним или несколькими соответствующими мономерными звеньями, выбираемыми из: метакрилата метилового эфира олиго(этиленгликоля) (OEGMA) и ГЭМА-полилактида.B represents an oligomeric group containing n repeating units, identical or different from each other, where (i) at least one of the repeating units has a solubility of the corresponding monomer in water at 20°C equal to or greater than 120 g/l, ( ii) n means an integer within the range of 30-1000, where block B is a non-thermosensitive or temperature-sensitive block, provided that if B is temperature sensitive, then block B has an LCST higher than the LCST of blocks A and A', and therefore it does not affect the thermal response behavior of the polymer A-B-A', since the phase transition to a viscous polymer gel occurs at the LCST of blocks A and A', where the specified block B contains poly(ethylene glycol) (PEG) in the main chain , having an average molecular weight M n within the range of 500-10000 Daltons, or the specified block B is an oligomeric group containing as the corresponding monomer [2-(methacryloyloxy)ethyl]-trimethylammonium chloride (MADQUAT), where the specified block A and/or said block A' is selected from oligomeric groups formed by one or more corresponding monomer units selected from: oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (OEGMA) and HEMA-polylactide. 2. Флюид по п.1, в котором указанный блок А и/или указанный блок А' имеют нижнюю критическую температуру растворимости (НКТР) в пределах интервала 30-100°С.2. The fluid according to claim 1, in which the specified block A and/or the specified block A' have a lower critical solubility temperature (LCST) within the range of 30-100°C. 3. Флюид по п.1, в котором указанный А и/или указанный блок А' представляют собой олигомерные группы, образованные двумя или несколькими соединениями OEGMA, имеющими молекулярную массу, отличающуюся друг от друга.3. The fluid according to claim 1, wherein said A and/or said block A' are oligomeric groups formed by two or more OEGMA compounds having a molecular weight different from each other. 4. Флюид по п.1, в котором указанный блок А и/или указанный блок А' имеют степень полимеризации СП (DP) в пределах интервала 2-1000, предпочтительно 3-500, более предпочтительно 5-450, еще более предпочтительно 6-400.4. The fluid according to claim 1, wherein said block A and/or said block A' have a degree of polymerization DP (DP) within the range of 2-1000, preferably 3-500, more preferably 5-450, even more preferably 6- 400. 5. Флюид по п.1, в котором указанное соединение OEGMA имеет среднюю молекулярную массу Mn в пределах интервала 100-10000 Дальтон, более предпочтительно в пределах интервала 100-5000 Дальтон.5. The fluid according to claim 1, wherein said OEGMA compound has an average molecular weight M n within the range of 100-10,000 Dalton, more preferably within the range of 100-5,000 Dalton. 6. Флюид по п.1, в котором указанный В блок содержит поли(этиленгликоль) (ПЭГ (PEG)) в главной цепочке, имеющий среднюю молекулярную массу Mn в пределах интервала 500-10000 Дальтон, более предпочтительно в пределах интервала 1000-5000 Дальтон;6. The fluid according to claim 1, wherein said B block contains poly(ethylene glycol) (PEG) in the main chain, having an average molecular weight Mn within the range of 500-10000 Dalton, more preferably within the range of 1000-5000 Dalton ; указанный блок А и/или блок А' представляют собой олигомерные группы, содержащие в качестве соответствующего мономера метакрилат метилового эфира олиго(этиленгликоля) (OEGMA), имеющий said block A and/or block A' are oligomeric groups containing as the corresponding monomer oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (OEGMA), having --
EA202190392 2018-08-17 2019-08-19 FLUID FOR REGULATING THE PERMEABILITY OF UNDERGROUND FORMATIONS AND ITS APPLICATION EA043421B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102018000008113 2018-08-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA043421B1 true EA043421B1 (en) 2023-05-24

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2501830C2 (en) Composition and method for extraction of hydrocarbon fluids from underground deposit
CN101535444B (en) For improving the composition and method of productivity of hydrocarbon producing wells
US6579947B2 (en) Hydraulic fracturing fluid comprising a block copolymer containing at least one water-soluble block and one hydrophobic block
US8815784B2 (en) High molecular weight low polydispersity polymers
US7891425B2 (en) Methods of limiting or preventing fluid flow through a portion of a subterranean formation
RU2706045C9 (en) Method of providing deviation of subterranean formation
RU2499021C2 (en) Composition and method of hydrocarbon fluid extraction at underground deposit
US20210403797A1 (en) Low ph crosslinking of polymers
US10876041B2 (en) Carbon dioxide and polymer compositions for permeability control and sealing
WO2018031655A1 (en) Stimuli-responsive polymer particles and methods of using thereof
CN111465673A (en) Method for preparing a composition comprising a water-soluble (co) polymer encapsulated in a shell and use of the composition in assisted oil and gas recovery
US20120237757A1 (en) Methods for Forming a Permeable and Stable Mass in a Subterranean Formation
US8261824B2 (en) Methods for forming a permeable and stable mass in a subterranean formation
CA3118003C (en) Method for enhanced oil recovery by means of injection of an aqueous polymer composition
EA043421B1 (en) FLUID FOR REGULATING THE PERMEABILITY OF UNDERGROUND FORMATIONS AND ITS APPLICATION
EP2707448A2 (en) Method of well treatment using synthetic polymers
US20210163692A1 (en) Fluid for controlling the permeability of a subterranean formation, and use thereof
OA20732A (en) Fluid for Controlling the Permeability of a Subterranean Formation, and Use Thereof.
AU2017316754B2 (en) Method for inhibiting water permeation in an extraction well of a hydrocarbon oil from an underground reservoir
US20230323190A1 (en) Method for controlling the migration of formation fines