JP2023509136A - 油及びガス生産のための界面活性剤 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、その全開示内容が参照により本明細書に援用される2019年12月31日に出願された米国仮特許出願第62/955,873号の優先権を主張するものである。
本開示は、坑井からの石油及びガス、並びに生物ベースのプロセスからの油を含む炭化水素の生産及び回収に用いるための界面活性剤に関する。そのような界面活性剤は、表面活性特性を有するアミノ酸のシロキサン誘導体を含み得る。
二次回収法では、典型的には、貯留層のOOIPのさらなる20~40パーセントの回収が得られる。しかし、水攻法を無期限に継続したとしても、典型的にはOOIPの半分以上が未回収で残ることになる。この非効率性に寄与する因子としては、水と石油との混合効率が低いこと(水と石油との間の高い界面張力による)、地層中の毛細管力、地層の温度、地層中の水の塩分濃度、地層中の石油の組成、圧入された水の地層を通る流動が悪いことなどがある。一次及び二次回収法は、したがって、貯留層中に著しい量の石油を残してしまう。
本明細書で用いられる場合、「表面活性」の句は、関連する化合物が、それが少なくとも部分的に溶解されている媒体の表面張力及び/又は他の相との界面張力を低下させることができ、したがって、気液界面及び/又は他の界面に少なくとも部分的に吸着し得ることを意味する。「界面活性剤」の用語は、そのような化合物に適用され得る。
炭化水素を含む地下の地質学的地層から炭化水素を回収するために、坑井が地層中に掘削されて、地層中の貯留層から地表までの炭化水素の流通経路が得られる。しかし、多くの場合、水圧破砕と称される刺激法が、油井又はガス井からの炭化水素の流通経路及び回収を改善するために必要とされる。
1.ポリマーゲル
ポリマーゲルは、直鎖状ポリマー、架橋ポリマー、及び/又は共ブロックポリマーのうちの1又は複数を含み得る。
有用な共ブロックポリマーとしては、限定されるものではないが、アルキルフェノールのポリエチレンオキシド縮合物、例えば、直鎖構成又は分岐鎖構成で約6個~約20個の炭素原子を含有するアルキル基を有するアルキルフェノールとエチレンオキシドとの縮合生成物であり、エチレンオキシドは、アルキルフェノールの1モルあたり約1~約10モルのエチレンオキシドに等しい量で存在する。そのような化合物におけるアルキル置換基は、重合されたプロピレン、ジイソブチレン、オクタン、又はノナンから誘導され得る。
本開示の殺虫剤製剤は、界面活性剤系とも称される1又は複数の界面活性剤を含む。界面活性剤系は、組成物を乳化するために、及び/又は補助剤として作用するために含まれる。界面活性剤系は、両性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤であってよい少なくとも1つの界面活性剤、及び所望に応じて、両性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、又はこれらの組み合わせであってよい少なくとも1つの他の界面活性剤を含む。そのような界面活性剤は、本明細書で述べる必須成分と物理的及び化学的に適合性を有するべきである、又はそうでなければ、製品の安定性、審美性、若しくは性能を過度に害するべきではない。
破砕流体製剤中の界面活性剤系の濃度は、組成物の重量に対して、約20重量%以上、約30重量%以上、約40重量%以上、又は約50重量%以下、約60重量%以下、約70重量%以下、若しくは約80重量%以下の範囲内、又はこれらの終点を用いたいずれかの範囲内であり得る。
破砕流体製剤は、アクリルアミド ドデシルアクリレートコポリマーを例とする疎水性ペンダント基を有する水溶性ポリマーを含み得る。
粘弾性界面活性剤は、一般に、実質的にポリマーを含まない試薬として定義される。様々な粘弾性界面活性剤流体が、例えば、米国特許第4,615,825号、同第4,725,372号、同第4,735,731号、カナダ特許第1298697号、米国特許第5,551,516号、同第5,964,295号、同第5,979,555号、及び同第6,232,274号に開示されている。粘弾性界面活性剤を含む1つの公知のポリマー非含有水性破砕流体は、企業グループSchlumbergerからClearFRACの商標で市販されており、四級アンモニウム塩のN-エルシル-N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)-N-メチルアンモニウムクロリドとイソプロパノール及び塩水との混合物であり、塩水は、好ましくは3重量%の塩化アンモニウム及び4重量%の塩化カリウムを含む。
所望に応じて存在してよい添加剤は、回収石油中に同伴された状態となり得る砂などの固体の影響を低減又は軽減することができる化合物を含む。これらの化合物は、粘土安定化剤又は砂安定化剤を含む。適切な粘土安定化剤又は砂安定化剤としては、エポキシ樹脂、多官能性カチオン性ポリマーが挙げられる。ポリ(N-アクリルアミドメチルトリエチルアンモニウムクロリド)又はポリ(ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド)などである。
6.作製方法
方法は、界面活性剤若しくは界面活性剤系、ポリマー、及び/又は、及び/又は粘弾性界面活性剤を水と組み合わせる工程を含む。この工程は、上記で述べたいずれかの添加剤を添加することも含み得る。上述した成分及び化合物は、互いの1又は複数に対していかなる順序で、及びいかなる量で、及び1又は複数の個々の工程で、例えば一度に又は少しずつ、添加されてもよい。破砕流体を用いるいくつかの方法では、坑井への圧入時に、大量の水が流体と組み合わされる。
本開示の破砕流体製剤は、室温及び大気圧下で液体であってよく、不可欠な成分がその中に溶解されている。
II.石油改良回収法(IOR)のための製剤
原油及び/又は天然ガスは、ある特定の地下岩石の細孔中に存在する。典型的には、原油及び/又は天然ガスの初期又は一次回収は、原油を坑井を通して汲み上げるために、石油貯留層内の圧力を利用する。一次回収法の過程では、ほとんどの石油貯留層において、存在する原油の少ないパーセントしか、典型的には約10%~30%しか抽出されない。
熱回収法は、石油貯留層に熱を導入して、石油が坑井に向かって流動するように原油の粘度低下を引き起こすものである。熱回収法の過程で、原油は、供給された熱の効果によって、物理的及び化学的変化を受ける。粘度、比重、及びIFTなどの物理的特性が変化される。化学的変化は、熱分解及び脱水素などの異なる反応を含む。しかし、大量のCO2を製造し、輸送するための巨大な施設及び配管システムを構築することはコストが掛かり、多くの油田は、そのような施設の構築を実行できない領域に位置している。また、CO2は、主として、軽質油田(lighter oil fields)に適している。熱回収法は、ある特定の油田にのみ、特に深さが浅く、重質油が豊富な(heavy oils flood)油田に適しているものであるが、圧入に続いて、粘性水などのより安価な流体、及びその後は水単独が用いられ得る。界面活性剤、粘性水、及び水の圧入は、原油を生産坑井へ移動させることに関与する。
様々な製剤で用いられ得る水性キャリアとしては、限定されるものではないが、水、塩水、河川水、合成塩水、及び海水が挙げられる。塩水は、多くの場合、一価及び/又は二価の無機塩などの1又は複数の塩を含む。
アルカリは、本技術分野で公知であるように、いくつかの場合において、圧入された界面活性剤と相乗的に作用する界面活性剤を「in situ」で形成するために用いられる。本発明を実践するために用いられ得るアルカリの例としては、限定されるものではないが、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウムが挙げられる。典型的には、アルカリは、圧入流体の0~約5重量%の濃度で用いられるが、必要に応じてより多くが添加されてもよい。
本発明の実践に用いられ得る増粘剤の例としては、限定されるものではないが、ポリアクリルアミド、AMPSコポリマー、キサンタンガム、本技術分野において一般的に公知であり、移動及び流動効率を制御する必要がある場合に圧入流体の粘度を増加させるために用いられる他の天然及び合成ガム並びにポリマー、が挙げられる。一般に、増粘剤は、圧入流体の0~約1重量%の濃度で用いられるが、必要に応じて用いられてもよい。
共溶媒は、本技術分野で公知であるように、圧入流体の粘度を低下させるために、凍結融解又は高濃度での相溶性を改善するために用いられ得る。例示的な共溶媒としては、限定されるものではないが、C1~C8アルコール、C1~C8アルコールアルコキシレート、及びグリセリンが挙げられる。共溶媒は、圧入流体の0~約50重量%の濃度で用いられる。
用いられ得る界面活性剤及び共界面活性剤の例としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤を含む群より選択される1又は複数の化合物が挙げられる。これらは、当業者によって用いられてきた。一般に、共界面活性剤は、全圧入液体製剤の0~約5重量%の濃度で用いられるが、必要に応じてさらに添加されてもよい。
殺真菌剤製剤中の1又は複数の界面活性剤の総量は、約1重量%以上、約5重量%以上、約10重量%以上、又は約15重量%以下、約20重量%以下、約25重量%以下、約30重量%以下、約35重量%以下、又はこれらの終点を用いたいずれかの範囲内であり得る。
本発明のいくつかの実施形態は、本開示に従う少なくとも1つの界面活性剤、さらにはスルホスクシナメート界面活性剤などの少なくとも1つのさらなる界面活性剤と、モノエステルスルホスクシネート界面活性剤、及びジエステルスルホスクシネート界面活性剤、及びこれらのブレンドから選択される少なくとも1つのスルホスクシネート界面活性剤との界面活性剤混合物、さらには、とりわけアルカノールアミド、アルキルサルフェート、アルファ-オレフィンスルホネート、ベタイン、脂肪酸セッケン、脂肪アルコールアルコキシレート、エトキシル化ソルビタンエステル、及びスルホベタインであるさらなる界面活性剤とブレンドされたこれらの界面活性剤混合物、を含む発泡性界面活性剤組成物の使用を含み、海水、海水/ディーゼル混合物、及び塩水中での延長された発泡半減期をとりわけ呈する安定な泡の量を増加させる。これらの界面活性剤混合物は、所望に応じて溶媒を含んでよく、溶媒は、好ましくは水、又は塩、キサンタンガムなどの起泡力増進剤、炭化水素油又は植物油であってよい油、及び増粘剤又は保存剤も含む水性溶液である。先行技術の発泡性組成物と比較して、これらの製剤は、発生させる泡の量、泡の安定性、及び泡の寿命に関する改善をもたらすものである。
水性発泡性界面活性剤組成物は、ここから、水又は海水若しくは塩水などの塩水溶液を、所望に応じて炭化水素又は炭化水素混合物との混合物として、並びに有効発泡量の本明細書で述べる1又は複数の発泡性界面活性剤組成物を添加することによって作製することができる。液体媒体として超臨界ガスを用いることも可能であり、これに、有効発泡量の本明細書で述べる発泡性界面活性剤組成物が添加される。本発明で詳述される界面活性剤の種類としては、アニオン性界面活性剤、2つ以上のアニオン性界面活性剤の混合物、並びにこれらのいずれかと、カチオン性、両性、双性イオン性、及び非イオン性界面活性剤との組み合わせが挙げられ、ガスとしては、例えば、空気、二酸化炭素、窒素、メタン、又は他の天然及び生成されたガスのうちの1又は複数が挙げられ得る。
本開示の除草剤製剤での使用に適する界面活性剤は、式Iの1又は複数の界面活性剤及び/又は共界面活性剤であって、
2.第二の界面活性剤
12~24炭素原子の疎水性鎖を有する少なくとも1つのアニオン性界面活性剤であり、アニオン性界面活性剤は、スルホネート界面活性剤、サルフェート界面活性剤、及びこれらの組み合わせから成る群より選択され、少なくとも1つの第二の界面活性剤は、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される。
ベース流体は、掘削流体、仕上げ流体、刺激流体、破砕流体、ガス井脱液体流体、コイルドチュービング作業流体、リサイクルされた掘削流体、サービス流体、坑井洗浄流体、坑井介入流体、キャピラリーコイルドチュービング流体(capillary coiled tubing fluid)、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される油系流体又は水系流体であってよい。
本技術分野で公知の適切ないかなるガスが、液体製剤の適切ないかなる液体部分と混合されてもよい。そのようなガスとしては、限定されるものではないが、空気、窒素、二酸化炭素、天然ガス、及びこれらのいずれかの組み合わせが挙げられる。
生物ベース油は、天然源由来の食用油を含み、ヒトの栄養の主要な要素であり、比較的最近までは光及びエネルギーの源でさえあったものである。油の天然源としては、種子及び果実が挙げられ、その一部は、本質的に油源として栽培されている。バイオディーゼル燃料を含む燃料のために用いられ得る生物ベース油源としては、天然のダイズ及びバイオ操作された藻類が挙げられる。回収される油の回収率及び/又は品質を高めるのに用いることができるいかなる製剤及び/又はプロセスも有益である。
バイオディーゼル燃料を含む燃料のために用いられ得る生物ベース油源としては、天然のダイズ及びバイオ操作された藻類が挙げられる。
水性成分としては、例えば、淡水、海水を挙げることができ、最も一般的には、水相は、1又は複数の無機塩を含む水を含む。
いくつかの本発明の泡は、二酸化炭素を例とする超臨界ガスを含む。超臨界二酸化炭素(CO2)は、ガスがその臨界温度及び臨界圧力以上に保持されているガスの流体の状態である。この状態のガスは、ガスの特性と液体の特性との間の中間的ないくつかの特性を呈する。超臨界二酸化炭素は、約31.1℃以上の温度及び約7.39MPa超の圧力で存在する。
本開示の除草剤製剤での使用に適する界面活性剤は、式Iの1又は複数の界面活性剤及び/又は共界面活性剤であって、
上述した界面活性剤は、例えばスルホスクシナメート型の以下の式の表面を含む他の界面活性剤と組み合わされてよく:
R-NX-CO-CHY1-CHY2-CO-O-M4+
式中、Y1はHで、Y2は(SO3M3+である、又はY1は(SO3M3+)で、Y2はHである。M3+及びM4+は、カチオンであり、同じであってもよく又は異なっていてもよく、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から成る元素周期律表の第1族及び第2族から、好ましくはLi+、Na+、K+から、及びさらにはアンモニウムNH4+から選択され;Rは、8~24個の炭素原子を有し、所望に応じて1又は複数の炭素-炭素二重結合を有する直鎖状又は分岐鎖状又は環状の脂肪族基、又はそのような基の2つ以上の混合である。Xは、水素原子であってよく、又はアルキルカルボキシレート基、-(CRR)-COOM2+であってよく、式中、R’及びRは、両方がHであってよく、又はRはHであり、Rは-CHCOOM3+であり、式中、M3+及びM+は、カチオンであり、同じであってもよく又は異なっていてもよく、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から成る元素周期律表の第1族及び第2族から、好ましくはLi、Na+、K+から、及びさらにはアンモニウムNHから選択される。M3+、M+、M2+、及びM4+に対する特に好ましいアルカリ金属イオンは、互いに独立して、ナトリウムカチオン、Na+、及びカリウムカチオン、K+である。
本発明の実践に用いられ得る油としては、エトキシル化ヒマシ油、エトキシル化ダイズ油、エトキシル化パーム核油、エトキシル化アーモンド油、エトキシル化トウモロコシ油、エトキシル化キャノーラ油、エトキシル化ナタネ油、及びエトキシル化ココナッツ油から成る群より選択されるアルコキシル化植物油が挙げられる。
分離補助剤で用いられるレシチンは、天然由来、修飾由来、又は合成由来であってよい。本発明で用いられ得るレシチンは、いかなる植物源、動物源、又は微生物源から得られたレシチンであってもよい。適切なレシチン出発物質は、市販されており、市販のダイズレシチン製品及び卵黄レシチン製品が挙げられる。レシチンは、卵黄、及び植物油精製の副産物であるダイズ、メイズ、ナタネなどの植物などの天然源から得ることができる。ダイズ油は、最大の市販レシチン源である。市販レシチンの組成は、入手源、製造方法、及び精製度に応じて異なるが、最も純粋な形態では、主としてホスファチドを含んでいる。市販のレシチンは、例えば、脱ガム工程で得られる油処理の副産物である。例えば、ダイズレシチンは、複雑な混合物であり、リン脂質及びトリグリセリドを、植物糖脂質、植物ステロール、トコフェロール、及び脂肪酸などの少量の他の構成成分と共に含む。植物レシチンに存在する主たるリン脂質は、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、及びホスファチジルイノシトールである。卵黄レシチンは、ホスファチジルコリン及びホスファチジルエタノールアミンを主たるリン脂質として含有する。レシチンは、ダイズなどの容易に入手可能な入手源から、化学的に(ヘキサンを用いて)又は機械的に抽出することができる。レシチンは、水への溶解度が低い。水溶液中、そのリン脂質は、水和及び温度に応じて、リポソーム、二層シート、ミセル、又は層状構造のいずれかを形成し得る。この結果、両親媒性として通常は分類される物質の種類となる。本明細書で用いられる場合、「修飾レシチン」とは、限定されるものではないが、アセチル化、ヒドロキシル化、水素化、レシチンの加水分解生成物、塩素化、臭素化、ヨウ素化、ハロゲン化、リン酸化、及びスルホン化、さらには当業者に公知の他のいずれかの修飾を意味する。アセチル化レシチンは、例えば、その全内容が参照により本明細書に援用される米国特許第3,301,881号に示されるなどのように、植物レシチンからのリン脂質のアセチル化のための無水酢酸などのカルボン酸無水物を用いて製造され得る。ダイズレシチン、ナタネレシチンなどの植物レシチン、及び卵黄レシチンなどの動物レシチン、又は上記レシチンから単離された純ホスファチジルエタノールアミンからのアセチル化リン脂質の製造に、酵素プロセスが用いられ得る。市販のレシチンは、例えば、その全内容が参照により本明細書に援用される米国特許第6,403,344号に示されるなどのように、触媒として1,3-位特異性を有するムコー-ミエイヘイ(Mucor-Miehei)由来リパーゼの存在下、アセチル化剤として酢酸ビニルを用いてアセチル化され得る。アセチル化レシチンにおいて、例えば、アセチル化は、ホスファチジルエタノールアミンのアミノ基上で主として発生する。修飾レシチン上でのアセチル化の度合いは、用いられる場合、部分的であっても又は完全であってもよい。修飾レシチン上でのアセチル化の度合いは、例えば、約5%~100%、又は約10%~約99%、又は約15%~約95%、又は約20%~約90%、又は約25%~約75%、などの値であり得る。レシチンはさらに、様々な化学反応を起こし易くする数多くの化学官能基を有する。これらの基としては、炭素-炭素二重結合、エステル、リン酸エステル、アミン、及びヒドロキシル基が挙げられる。修飾はまた、エステル交換レシチンをもたらす結果にもなり得る。加えて、レシチンは、酵素修飾もされ得る。本明細書で用いられる場合、「ホスファチド」(リン脂質)とは、限定されるものではないが、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジン酸、N-アシルホスファチジルエタノールアミン、及び他の関連する少量構成成分の混合物を意味する。本発明の分離補助剤で用いられ得るレシチン又は修飾レシチンの市販源としては、例えば、Solae LLC(Memphis,Tenn.USA)からのSolec HR2Bが挙げられる。
例えば、分離補助剤は、ヒュームドシリカなどのシリカを含有し得る。ヒュームドシリカは、疎水性であっても又は親水性であってもよい。ヒュームドシリカは、食品グレードであり、この理由からより望ましいものであり得る。溶融ヒュームドシリカは、分離補助剤中に、例えば約1重量%~10重量%の量で含有され得る。
適切な水不溶性不混和性有機溶媒は、例えば植物及び動物などの天然の非石油源から誘導される又は作製される溶媒を含み、植物油、種子油、動物油などが挙げられ、N,N-ジメチルカプリルアミド(N,N-ジメチルオクタナミド)、N,N-ジメチルカプラミド(N,N-ジメチルデカナミド)、及びこれらの混合物などであり、これらは、Agnique(登録商標)AMD 810及びAgnique(登録商標)AMD 10としてBASF Corp.(Florham Park,N.J.)から、Genegen(登録商標)4166、Genegen(登録商標)4231、及びGenegen(登録商標)4296としてClariant(Charlotte,N.C.)から、Hallcomid M-8-10及びHallcomid M-10としてStepan(Northfield,Ill.)から、並びにAmid DM10及びDM810としてAkzoNobel(Chicago,III.)から市販されている。天然由来の有機溶媒のさらなる例としては、Huntsman International LLC(The Woodlands,Tex.)からJEFFSOL(登録商標)AG-1730 Solventとして市販されているカプリル/カプリン脂肪酸(C8/C10)のモルホリンアミドが挙げられる。
水は、本開示の製剤中に、水性溶媒及び記載される組成物中の原料成分のためのキャリアの両方として作用するために存在し得る。本開示のいくつかの製剤は、約200g/L以上、約300g/L以上、約400g/L以上、又は約500g/L以下、約600g/L以下、約700g/L以下、約800g/L以下、又はこれらの終点を用いたいずれかの範囲内の量で水を含み得る。
除草剤製剤は、1又は複数の追加の相溶性原料成分を含み得る。これらの追加の原料成分としては、例えば、組成物中に溶解又は分散されていてよい1若しくは複数の殺虫剤又は他の原料成分を挙げることができ、殺ダニ剤、アルジサイド、摂食抑制物質、殺鳥類剤、殺菌剤、鳥忌避剤、化学不妊剤から選択され得る。また、例えば消泡剤、抗菌剤、緩衝剤、腐食防止剤、分散剤、染料、香料、凝固点降下剤、中和剤、着臭剤、浸透補助剤、封鎖剤、安定剤、粘着剤、粘度調整添加剤、水溶性溶媒などの機能的な有用性を提供する他のいずれかの追加原料成分も、これらの組成物中に含まれてよい。
本開示の製剤は、1)有機溶媒及び界面活性剤の溶液を調製する工程;2)工程1)で調製した溶液を、水溶性塩の濃縮水溶液へ添加して充分に混合し、透明な溶液を形成する工程;及び3)所望に応じて、いずれかの追加の相溶性活性原料成分又は不活性原料成分を添加する工程、によって製造され得る。
溶液は、ダイズマッシュ若しくは藻類バイオマスなどの天然油源に、又はトウモロコシエタノール製造プロセスからの蒸留残渣などの合成油源に添加され得る。生物油源と混合されると、例えば沈降、加熱、冷却、凍結などを含む本技術分野で公知のいかなる手段で油源から分離されてもよい。
そのための発泡性剤は、まとめて界面活性剤系と称される1又は複数種類の界面活性剤から選択される1又は複数の界面活性剤を含み得る。
界面活性剤系は、殺虫剤製剤中に、体積当たりの重量で測定して、約1%以上、約5%以上、約10%以上、約15%以上、又は約20%以下、約25%以下、約30%以下、約35%以下、約40%以下、又はこれらの終点を用いたいずれかの範囲内の量で存在し得る。
本開示によって提供される第五の具体的な化合物は、4-((6-((3-(1,1,1,5,5,5-ヘキサメチル-3-((トリメチルシリル)オキシ)トリシロキサン-3-イル)プロピル)アミノ)-6-オキソヘキシル)ジメチルアンモニオ)ブタン-1-スルホネート(界面活性剤5)であり、以下の式を有する:
式1:γ=F/l cosθ
式中、lは、濡れ周長(w及びdをそれぞれプレートの厚さ及び幅とした場合に、2w+2d)に等しく、cosθについては、液体とプレートとの間の接触角は、現存文献値がない場合は0と仮定する。
界面活性剤1及び2は、発泡剤又は湿潤剤として、様々な表面洗浄製品製剤及びパーソナルケア製品製剤に用いるための候補である。
界面活性剤5は、双性イオン性である。これらの界面活性剤は、上記で述べた用途のすべてにおける共界面活性剤として有用である。
核磁気共鳴(NMR)分光法は、Bruker 500MHz分光計で行った。臨界ミセル濃度(CMC)は、ウィルヘルミープレート法により、Pt-Irプレートを備えた張力計(DCAT 11,DataPhysics Instruments GmbH)を用いて23℃で特定した。動的表面張力は、最大泡圧式張力計(Kruss BP100,Kruss GmbH)を用いて23℃で特定した。接触角は、デジタルカメラを備えた光学接触角ゴニオメーター(OCA 15 Pro,DataPhysics GmbH)を用いて特定した。
6-(ジメチルアミノ)-N-(3-(1,1,1,5,5,5-ヘキサメチル-3-((トリメチルシリル)オキシ)トリシロキサン-3-イル)プロピル)ヘキサンアミド(界面活性剤1)及び6-((3-(1,1,1,5,5,5-ヘキサメチル-3-((トリメチルシリル)オキシ)トリシロキサン-3-イル)プロピル)アミノ)-N,N-ジメチル-6-オキソヘキサン-1-アミニウム塩(界面活性剤2)の合成
界面活性剤2の臨界ミセル濃度(CMC)の特定
界面活性剤2の臨界ミセル濃度(CMC)を、塩化物対イオンで試験し、約2mmolであると特定した。この界面活性剤で到達可能である最小表面張力のプラトー値は約23mN/mである。図1は、これらの結果のプロットであり、表面張力対濃度を示している。
6-((3-(1,1,1,5,5,5-ヘキサメチル-3-((トリメチルシリル)オキシ)トリシロキサン-3-イル)プロピル)アミノ)-N,N,N-トリメチル-6-オキソヘキサン-1-アミニウムヨージド(界面活性剤3)の合成
界面活性剤3の物理的特性の特定
界面活性剤3に対する臨界ミセル濃度(CMC)を測定した。水中での濃度と共に変化する表面張力から、CMCは、約1.6mmolであると特定した。この界面活性剤で到達することができる最小表面張力のプラトー値は、約20mN/mであり、この界面活性剤が顕著な界面活性を有することを示している。これらの結果を、表面張力対濃度としてプロットして図2に示す。
6-((3-(1,1,1,5,5,5-ヘキサメチル-3-((トリメチルシリル)オキシ)トリシロキサン-3-イル)プロピル)アミノ)-N,N-ジメチル-6-オキソヘキサン-1-アミンオキシド(界面活性剤4)の合成
界面活性剤4の物理的特性の特定
界面活性剤4に対する臨界ミセル濃度(CMC)を測定した。水中での濃度と共に変化する表面張力から、CMCは、約0.49mmolであると特定した。この界面活性剤で到達することができる最小表面張力のプラトー値は、約20mN/mであり、この界面活性剤が顕著な界面活性を有することを示している。これらの結果を、表面張力対濃度としてプロットして図4に示す。
4-((6-((3-(1,1,1,5,5,5-ヘキサメチル-3-((トリメチルシリル)オキシ)トリシロキサン-3-イル)プロピル)アミノ)-6-オキソヘキシル)ジメチルアンモニオ)ブタン-1-スルホネート(界面活性剤5)の合成
界面活性剤5の物理的特性の特定
界面活性剤5に対する臨界ミセル濃度(CMC)を測定した。水中での濃度と共に変化する表面張力から、CMCは、約0.39mmolであると特定した。この界面活性剤で到達することができる最小表面張力のプラトー値は、約21mN/mであり、この界面活性剤が顕著な界面活性を有することを示している。これらの結果を、表面張力対濃度としてプロットして図6に示す。
破砕流体
本発明の組成物の1つは、水、水溶性ブロックコポリマー、並びに非イオン性界面活性剤、及び一価及び/又は二価及び/又は三価のイオンを含有する無機塩の混合物を含む。本発明の好ましい組成物は、水、水溶性ブロックコポリマーの混合物を含有する。上記で挙げた成分の組成物中の相対量は、様々であり得る。典型的には、組成物は、湿潤ベースで、0.05~20重量%の水溶性ブロックコポリマー、0.01~10重量%の非イオン性界面活性剤、並びに0.1~20重量%の一価及び/又は二価及び/又は三価のイオンを含有する無機塩を有する。水溶性の一価及び/又は二価電解質は、典型的には、水性組成物の重量に基づいて(湿潤ベースで)、約1重量パーセントから約15重量パーセント又は約1から約10重量パーセントの量で用いられる。
破砕流体
本発明の製剤の限定されない例は、表6に挙げる組成を含む。
トウモロコシ油解乳化
以下の表8の製剤番号1~16のトウモロコシ油解乳化特性を調べた。各製剤は、トウモロコシ油解乳化特性を有していた。
石油改良回収のための流体
坑井からの石油及びガスの回収を改良するのに適する圧入流体の例示的な組成物は、以下の通りである:10(a)0.01~5重量%の本発明の1又は複数の界面活性剤、(b)水性圧入流体、(c)0~5重量%の1又は複数のアルカリ、15(d)0~1%の1又は複数の増粘剤、(e)0~50重量%の1又は複数の共溶媒、(f)0~50重量%の1又は複数の共界面活性剤、及び(g)0~5重量%の1又は複数の共界面活性剤。水性キャリアとしては、限定されるものではないが、水、製造された塩水、河川水、合成塩水、海水が挙げられる。
蒸留残渣からトウモロコシ油を回収するための製剤
いくつかの例示的なトウモロコシ油抽出製剤を、表8にまとめて示す。表8におけるトウモロコシ油解乳化製剤番号1~16。各製剤は、トウモロコシ油解乳化特性を有している。
態様1は、破砕流体のための製剤であり、それは、式Iの少なくとも1つの界面活性剤であって、
Claims (12)
- 炭化水素の回収のための製剤であって、
式Iの少なくとも1つの界面活性剤であって、
nは、1~12の整数であり、
前記末端窒素は、R3でさらに置換されてもよく、この場合R3は、水素、酸素、ヒドロキシル、及びC1~C6アルキルから成る群より選択される、界面活性剤、
所望に応じて存在してよく、存在する場合、塩化物イオン、臭化物イオン、及びヨウ化物イオンから成る群より選択される、前記化合物に付随する対イオン、及び
水相、
を含む、製剤。 - スルホネート界面活性剤、サルフェート界面活性剤から成る群より選択される12~24炭素原子の疎水性鎖を有するアニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤、から成る群より選択される少なくとも1つのさらなる界面活性剤をさらに含む、請求項1に記載の製剤。
- 前記水相が、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化カリウム、硫酸マグネシウム、及び塩化マグネシウムから成る群より選択される少なくとも1つの無機塩を含む、請求項1に記載の製剤。
- 少なくとも1つのポリマーをさらに含む、請求項1に記載の製剤。
- 前記少なくとも1つのポリマーが、四級ジアリルジアルキルアンモニウムモノマーを含むカチオン性ポリマーなどの四級アンモニウム化合物、並びに/又はアニオン性界面活性剤、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、及びこれらの組み合わせから成る群より選択されるアニオン性モノマーを含むアニオン性ポリマー、から成る群より選択され、前記アニオン性ポリマーの平均分子量は、約50,000~約10,000,000である、請求項4に記載の製剤。
- レシチン又は修飾レシチンをさらに含む、請求項1に記載の製剤。
- 少なくとも1つの水不混和性溶媒をさらに含む、請求項1に記載の製剤。
- 少なくとも1つの水混和性溶媒をさらに含む、請求項1に記載の製剤。
- 空気、窒素、二酸化炭素、及び天然ガスから成る群より選択される少なくとも1つのガスをさらに含む、請求項1に記載の製剤。
- 塩化水素、アンモニウム塩、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、水酸化アンモニウム、アルコール、架橋剤、破壊遅延剤、粒子、プロパント、ガス成分、破壊補助剤、酸素捕捉剤、アルコール、スケール防止剤、腐食防止剤、脱水防止添加剤、殺生物剤/殺菌剤、摩擦低減剤、及びラテックスから成る群より選択される少なくとも1つの添加剤をさらに含む、請求項1に記載の製剤。
- 炭化水素を回収する方法であって、
発泡流体組成物を油井又はガス井に導入して、前記発泡流体組成物を用いた作業を行う工程を含み、前記発泡組成物は、
油系又は水系流体を含むベース流体、
ガス、
式Iの少なくとも1つの界面活性剤であって、
nは、1~12の整数であり、
前記末端窒素は、R3でさらに置換されてもよく、この場合R3は、水素、酸素、ヒドロキシル、及びC1~C6アルキルから成る群より選択される、界面活性剤、及び
所望に応じて存在してよく、存在する場合、塩化物イオン、臭化物イオン、及びヨウ化物イオンから成る群より選択される、前記化合物に付随する対イオン、
を含む、方法。 - 前記作業が、ガスリフト作業、掘削作業、仕上げ作業、刺激作業、破砕作業、圧入作業、石油増進回収作業、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項11に記載の方法。
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