JP4874572B2 - 原油増産用添加剤 - Google Patents
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すなわち本発明は、700万〜5,000万の重量平均分子量を有する水溶性重合体(A0)からなり、(A0)の0.1重量%水溶液中のポリマーが一定の温度(転移温度)以上で会合を起こす特性を有することを特徴とする原油増産用添加剤;一定の温度(転移温度)以上で、0.1重量%水溶液中のポリマーが会合を起こす特性を有することを特徴とする水溶性重合体(A)とアクリルアミドを主要構成単位とする水溶性(共)重合体(B)を併用してなることを特徴とする原油増産用添加剤;並びに、転移温度以上で会合を起こす特性を有する(A0)または(A)からなる該原油増産用添加剤の水溶液を該重合体(A0)または(A)の転移温度より低い温度で地盤に圧入し、地盤中で増粘された重合体水溶液により原油を回収する方法である。
例えば、脂肪族1級アミン(ペンチルアミン、2,2−ジメチルプロピルアミン、2−エチルブチルアミン、2,2−ジメチルブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、イソデシルアミン、ラウリルアミンなど)、脂肪族2級アミン[メチルブチルアミン、メチルイソブチルアミン、メチルターシャリブチルアミン、メチルペンチルアミン、メチルヘキシルアミン、メチル(2−エチルヘキシル)アミン、メチルオクチルアミン、メチルノニルアミン、メチルイソデシルアミン、エチルプロピルアミン、エチルイソプロピルアミン、エチルブチルアミン、エチルイソブチルアミン、エチルターシャリブチルアミン、エチルペンチルアミン、エチルヘキシルアミン、エチル(2−エチルヘキシル)アミン、エチルオクチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、プロピルブチルアミン、プロピルイソブチルアミン、プロピルターシャリブチルアミン、プロピルペンチルアミン、プロピルヘキシルアミン、プロピル(2−エチルヘキシル)アミン、プロピルオクチルアミン、イソプロピルブチルアミン、イソプロピルイソブチルアミン、イソプロピルターシャリブチルアミン、イソプロピルペンチルアミン、イソプロピルヘキシルアミン、イソプロピル(2−エチルヘキシル)アミン、イソプロピルオクチルアミン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジターシャリブチルアミン、ブチルペンチルアミン、ジペンチルアミンなど]、3級アミノ基(個数1〜10)を有する脂肪族1級アミン[N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルプロピレンジアミン、N,N−ジメチルヘキサメチレンジアミン、1,1,4−トリメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7−テトラメチル−トリエチレンテトラミンなど]、3級アミノ基(個数1〜10)を有する脂肪族2級アミン[N,N,N’−トリエチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルジエチレントリアミンなど]、3級アミノ基(個数1〜10)を有する脂肪族カルボン酸[エチレンジアミン四酢酸など]が挙げられる。
(e)としては、1価または2価アルコールのAO付加物、例えば、(e−1)1価アルコール(炭素数1〜20)のEO付加物の不飽和カルボン酸エステル[ω−メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ω−エトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ω−プロポキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ω−ブトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ω−シクロヘキシルポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ω−フェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ω−ノニルフェノキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ω−ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ω−エトキシポリエチレングリコールモノビニル安息香酸エステル、ω−メトキシポリエチレングリコールモノフマル酸エステルなど]、(e−2)1価アルコール(炭素数1〜20)のEOおよびPOブロック付加物の不飽和カルボン酸エステル[ω−メトキシ(ポリ)オキシプロピレン(ポリ)オキシエチレンモノ(メタ)アクリレート、ω−メトキシ(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート、ω−メトキシ(ポリ)オキシプロピレン(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート、ω−メトキシ(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレン(ポリ)オキシエチレンモノ(メタ)アクリレート、ω−メトキシ(ポリ)オキシプロピレン(ポリ)オキシエチレンモノマレイン酸エステルなど]、(e−3)2価アルコール(炭素数1〜20)のEOおよびPOブロック付加物の不飽和カルボン酸エステル[ω−ヒドロキシエチル(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレンモノ(メタ)アクリレートなど]が挙げられる。前記(e)中のAOの付加モル数は通常2〜50、好ましくは2〜30である。EO/POのモル比は通常0.1〜20、好ましくは0.5〜10である。これらのうち、(e−2)1価アルコール(炭素数1〜20)のEOおよびPOブロック付加物(EO/PO=1〜30モル/1〜30モル)不飽和カルボン酸エステルが好ましく、1価アルコール(炭素数1〜20)のEOおよびPOブロック付加物(EO/PO=1〜30モル/1〜30モル)(メタ)アクリル酸エステルがさらに好ましく、ω−メトキシ(ポリ)オキシプロピレン(ポリ)オキシエチレンモノ(メタ)アクリレート(EOおよびPOの付加モル数の合計2〜50モル、EO/POモル比0.5〜10)が特に好ましい。
これらのうち、(f−1)1価アルコール(炭素数1〜20)のEO付加物(EO付加モル数2〜30)と塩化ビニルとから得られるビニルエーテルが好ましく、ポリエチレングリコール(EOの付加モル数2〜30)モノブチルモノビニルエーテルが特に好ましい。
(g−1)1価フェノール化合物(炭素数6〜50)のEO付加物と塩化ビニルとから得られるビニルエーテル[ポリエチレングリコールモノフェニルモノビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノ−3,5−キシレニルモノビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノ−α−ナフチルモノビニルエーテルなど]、(g−2)1価フェノール化合物(炭素数6〜50)のPOおよびEOブロック付加物と塩化ビニルとから得られるビニルエーテル[(ポリ)オキシプロピレン(ポリ)オキシエチレングリコールモノフェニルモノビニルエーテル、(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレン(ポリ)オキシエチレングリコールモノフェニルモノビニルエーテルなど]が挙げられる。前記(g)中のAOの付加モル数は通常2〜50、好ましくは2〜30である。(g−2)におけるAOは通常EOおよびPOであり、EO/POのモル比は通常0.1〜20、好ましくは0.5〜10である。
これらのうち、(g−1)1価フェノール化合物(炭素数6〜50)のEO付加物(EO付加モル数2〜30)と塩化ビニルとから得られるビニルエーテルが好ましく、ポリエチレングリコール(EOの付加モル数2〜30)モノフェニルモノビニルエーテルが特に好ましい。
(A0)または(A1)は、モノマー(a)〜(i)の各単独重合体でも、これら2種以上の併用重合体でも、(a)〜(i)と他のビニルモノマーとの共重合体でもよい。会合性付与モノマーと共重合される他のモノマーとしては他の親水性ビニルモノマー(j)[(a)〜(i)を除く]および/または疎水性モノマー(k)が使用できる。
(j1)ノニオン性のモノマー〔(j1−1)(メタ)アクリレート誘導体[ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(重合度51〜100)モノ(メタ)アクリレート、ポリグリセロール(重合度1〜10)モノ(メタ)アクリレートなど]、(j1−2)不飽和アルコール[ビニルアルコール、(メタ)アリルアルコールなど]、(j1−3)(メタ)アクリルアミド誘導体(但し、前記(b)を除く)[(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミドなど]、(j1−4)窒素原子含有ビニルモノマー(但し、前記(j1−3)を除く)[N−ビニル−2−ピロリドン、ビニルイミダゾール、N−ビニルスクシンイミド、p−アミノスチレン、N−ビニルカルバゾール、2−ビニルピリジン、ビニルモルホリン、2−シアノエチル(メタ)アクリレートなど]〕;
(j2)アニオン性のモノマー〔(j2−1)不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ビニル安息香酸など]、(j2−2)不飽和スルホン酸[炭素数2〜20の脂肪族不飽和スルホン酸例えばビニルスルホン酸、炭素数6〜20の芳香族不飽和スルホン酸例えばスチレンスルホン酸]、スルホン基含有(メタ)アクリレート[スルホアルキル(炭素数4〜23)(メタ)アクリレート例えばスルホプロピル(メタ)アクリレート、スルホエチル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2−ジメチルエタンスルホン酸、p−(メタ)アクリロイルオキシメチルベンゼンスルホン酸]、スルホン基含有(メタ)アクリルアミド[N−スルホプロピル(メタ)アクリルアミド、N−スルホエチル(メタ)アクリルアミド、2−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2−ジメチルエタンスルホン酸、p−(メタ)アクリロイルアミノメチルベンゼンスルホン酸など]、アルキル(炭素数1〜20)(メタ)アリルスルホコハク酸エステル[メチル(メタ)アリルスルホコハク酸エステルなど]、(j2−3)(メタ)アクリロイルポリオキシアルキレン(炭素数1〜6)硫酸エステル[(メタ)アクリロイルポリオキシエチレン(EO付加モル数2〜50)硫酸エステルなど]などの酸;並びにこれらの塩(例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩およびアミン(炭素数1〜20)塩〕;
(j3)カチオン性のモノマー{(j3−1)窒素原子含有(メタ)アクリレート誘導体(但し、前記(a)を含まない)[N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレートなど]、(j3−2)窒素原子含有(メタ)アクリルアミド(但し、前記(c)を含まない)[N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミドなど]、(j3−3)アミノ基を有するビニル化合物[ビニルアニリン、(メタ)アリルアミンなど]}およびこれらの塩(例えば塩酸塩、硫酸塩、メチルクロライド塩、ジメチル硫酸塩およびベンジルクロライド塩)];
(j4)アミンイミド基を有する化合物[1,1,1−トリメチルアミン(メタ)アクリルイミド、1,1−ジメチル−1−エチルアミン(メタ)アクリルイミド、1,1−ジメチル−1−(2’−フェニル−2’−ヒドロキシエチル)アミン(メタ)アクリルイミド、1,1,1−トリメチルアミン(メタ)アクリルイミドなど];および(j1)〜(j4)の混合物などが挙げられる。
これらのうち、ノニオン性のモノマーおよび/またはカチオン性のモノマーが好ましく、(メタ)アクリルアミドおよび/またはN,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートおよびその塩が特に好ましい。
これらのうち、水溶液の粘度の観点から好ましいものはヒドロキシアルキル(炭素数1〜6)アルキル(炭素数1〜20)セルロースであり、より好ましいものはヒドロキシエチルメチルセルロース、およびさらにヒドロキシプロピルメチルセルロースであり、特にヒドロキシプロピルメチルセルロース(グルコース環当たりのメトキシル基の数1〜3およびPO付加モル数0.1〜0.5)である。
(A0)または(A1)の重量平均分子量は、アニオン系ポリマーの場合は、マクロモレキュールズ、第13巻871頁(1980年)記載の計算式([η]=3.73×10-4Mw0.66)によって固有粘度(単位dl/g)から算出することができる。ここで固有粘度[(A0)は通常12.3〜45.0、(A1)は通常3.4〜45.0]は1N−NaNO3中、30℃で測定した値であり、Mwは重量平均分子量を表す。
また、カチオン系および両性系ポリマーの場合は、同じく固有粘度(単位dl/g)から、三重大学工学部、高分子凝集剤懇話会委託試験報告書(1988.3.23)記載の計算式([η]=4.09×10-5Mw0.73)によって算出することができる。 上記および以下において固有粘度[(A0)は通常4〜17、(A1)は通常0.03〜17]は1N−NaCl中、25℃で測定した値である。
また重合時のpHは特に限定しないが、通常3〜7に調整して重合を行うことにより特に性能の優れたポリマーが得られるため、重合pHをこの範囲に調整して行うことが好ましい。pH調整に用いるpH調整剤としては特に限定なく使用でき、モノマー水溶液がアルカリ性の場合には硫酸、塩酸、リン酸などの鉱酸;酸性リン酸ソーダ、酸性ぼう硝、塩化アンモン、硫安、重硫安、スルファミン酸などの無機固体酸性物質;シュウ酸、こはく酸などの有機酸が挙げられ、モノマー水溶液が酸性の場合には水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機アルカリ性物質;アンモニア、グアニジンなどの有機アルカリ性物質などが挙げられる。
(A0)または(A)の転移温度は通常5〜100℃、好ましくは40〜100℃である。転移温度の調整手段としては、疎水性、親水性モノマーの割合が挙げられ、例えば疎水性モノマーの比率を増すことにより転移温度を下げることができ、親水性モノマーの比率を増すことにより転移温度を上げることができる。
上記共重合体中のアクリルアミド単位の含量は、好ましくは5〜95モル%、さらに好ましくは10〜80モル%、特に好ましくは20〜70モル%である。 他の(アクリルアミド以外の)親水性モノマーの含量は、好ましくは5〜95モル%、さらに好ましくは20〜90モル%、特に好ましくはN,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートおよびその塩が30〜80モル%である。疎水性モノマーの含量は、好ましくは0〜10モル%、さらに好ましくは0〜5モル%、特に好ましくは0〜3モル%である。
(B)の製法は特に限定なく、上記(A0)または(A1)と同様の製法を用いることができる。
これらの添加剤の使用量は(A0)または(A)、および/または(B)の重量に基づいて、無機塩、有機酸(塩)は通常10重量%以下、界面活性剤は通常5重量%以下、酸化防止剤は通常20重量%以下であり、ポリマー水溶液の粘度の観点から、より好ましくは無機塩、有機酸(塩)は0〜5重量%、界面活性剤は0〜3重量%、酸化防止剤は0〜10重量%である。
攪拌機を備えたコルベンに2−(2−モルホリノエトキシ)エチルメタクリレート(モルホリンのEO2モル付加物とメタクリル酸とのエステル)2.3部とアクリルアミド12.7部およびイオン交換水84.9部(系内のモノマーの合計%は15%)を加えた。次にこれをリン酸でpH6.5に調整した後、40℃の恒温槽中で溶液の温度を40℃に調整し、系内を窒素(純度99.999%以上)で充分に置換した。次いで開始剤としてアゾビスシアノバレリックアシッドのソーダ塩の10%水溶液0.15部を撹拌しながら加えた。約1分後に重合が開始し発熱が認められたが外部から冷却して内容物温度40〜50℃で10時間重合を行った。その後外部から加温して、70℃で1時間熟成し重合を完結した。なお重合中、内容物が高粘度となり撹拌が困難となったため、撹拌は途中で停止した。重合完結後、内容物を取り出しこれにメタノール2,000部を加えてミキサーで30分間撹拌して沈殿物を得た。この沈殿物を減圧ろ過(JIS規検2種のろ紙を使用)により取り出した後、沈殿物を減圧乾燥機中(減圧度10mmHg、40℃×1時間)で溶媒を留去し、粉末状の水溶性重合体15部を得た(収率99.8%)。得られた水溶性重合体の固有粘度は21.0dl/gであり、これから算出した重量平均分子量は約1,580万であった。
使用するモノマーとしてN,N−ジイソプロピルアミノエトキシエチルアクリレート2.3部とアクリルアミド12.7部を用いた以外は製造例1と同様にして水溶性重合体15部を得た(収率99.7%)。得られた水溶性重合体の固有粘度は22.1dl/gであり、これから算出した重量平均分子量は約1,700万であった。
使用するモノマーとしてN−イソプロピルアクリルアミド1.2部とアクリルアミド13.8部を用いた以外は製造例1と同様にして水溶性重合体15部を得た(収率99.5%)。得られた水溶性重合体の固有粘度は20.3dl/gであり、これから算出した重量平均分子量は約1,500万であった。
使用するモノマーとして2−(2−モルホリノエトキシ)エチルメタクリレート(モルホリンのEO2モル付加物とメタクリル酸とのエステル)2.2部とアクリルアミド9.5部およびアクリル酸ナトリウム3.3部を用いた以外は製造例1と同様にして水溶性重合体15部を得た(収率99.8%)。得られた水溶性重合体の固有粘度は24.6dl/gであり、これから算出した重量平均分子量は約2,000万であった。
使用するモノマーとして2−(2−モルホリノエトキシ)エチルメタクリレート(モルホリンのEO2モル付加物とメタクリル酸とのエステル)2.3部とアクリルアミド12.7部およびイオン交換水84.3部、開始剤としてアゾビスシアノバレリックアシッドのナトリウム塩の10%水溶液0.75部を用いた以外は製造例1と同様にして水溶性重合体15部を得た(収率99.8%)。得られた水溶性重合体の固有粘度は9.8dl/gであり、これから算出した重量平均分子量は約500万であった。
使用するモノマーとしてアクリルアミド15.0部を用いた以外は製造例1と同様にして水溶性重合体15部を得た(収率99.7%)。得られた水溶性重合体の固有粘度は21.2dl/gであり、これから算出した重量平均分子量は約1,600万であった。
使用するモノマーとしてアクリルアミド11.3部、アクリル酸ナトリウム3.7部を用いた以外は製造例1と同様にして水溶性重合体15部を得た(収率99.5%)。得られた水溶性重合体の固有粘度は25.1dl/gであり、これから算出した重量平均分子量は約2,070万であった。
製造例4で得られた水溶性重合体0.3部と製造例6で得られた水溶性重合体9.7部を混合して混合物10部を得た。得られた水溶性重合体の固有粘度は24.6dl/gであり、これから算出した重量平均分子量は約2,000万であった。
製造例1〜7で得られた水溶性重合体および ヒドロキシプロピルメチルセルロース(信越化学工業(株)社製、グルコース環当たりのメトキシル基の数約1.4およびPO付加モル数約0.2、重量平均分子量約80万)1.0部をそれぞれ塩水(NaCl0.5%、CaCl2 0.1%含有)999部に溶解し0.1%の水溶性重合体水溶液を得た。得られた水溶性重合体水溶液をB型粘度計(TOKIMEC製、DVL−BII型、BLアダプター、回転数6rpm)を用いて各温度で測定した粘度を表1に示す。
Claims (6)
- 環状アミンもしくは炭素数5以上の非環状アミンのアルキレンオキシド付加物の不飽和カルボン酸エステル(a)、ポリイミノエチレン基を有するビニルモノマー(b)、環状アミノ基もしくはアルキル基の炭素数5以上のアルキルアミノ基を有する(メタ)アクリルアミド(c)、N−アルキル、N−シクロアルキル、N−アルケニルもしくはN−アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミドまたはN−(メタ)アクリロイルヘテロサイクリックアミン(d)、ポリアルキレングリコール〔モノアルキル、モノシクロアルキル、モノ(アルキル)フェニルもしくはモノアラルキルエーテル〕不飽和カルボン酸モノエステル(e)、ポリアルキレングリコールモノアルキルモノビニルエーテル(f)、ポリアルキレングリコールモノフェニルモノビニルエーテル(g) およびオキシアルキレン変性ポリオルガノシロキサン基を有するビニルモノマー(i)からなる群から選ばれる少なくとも1種からなる単量体を少なくとも1モル%の割合で構成単位とする、700万〜5,000万の重量平均分子量を有する水溶性(共)重合体(A0)からなり、(A0)の0.1重量%水溶液中のポリマーが 転移温度 以上で会合を起こす特性を有することを特徴とする原油増産用添加剤。
- (A0)がさらに、アクリルアミドを20〜99モル%の割合で主要構成単位とする水溶性共重合体である請求項1 記載の原油増産用添加剤。
- 転移温度 以上で、0.1重量%水溶液中のポリマーが会合を起こす特性を有することを特徴とする、環状アミンもしくは炭素数5以上の非環状アミンのアルキレンオキシド付加物の不飽和カルボン酸エステル(a)、ポリイミノエチレン基を有するビニルモノマー(b)、環状アミノ基もしくはアルキル基の炭素数5以上のアルキルアミノ基を有する(メタ)アクリルアミド(c)、N−アルキル、N−シクロアルキル、N−アルケニルもしくはN−アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミドまたはN−(メタ)アクリロイルヘテロサイクリックアミン(d)、ポリアルキレングリコール〔モノアルキル、モノシクロアルキル、モノ(アルキル)フェニルもしくはモノアラルキルエーテル〕不飽和カルボン酸モノエステル(e)、ポリアルキレングリコールモノアルキルモノビニルエーテル(f)、ポリアルキレングリコールモノフェニルモノビニルエーテル(g)、ビニルアルキルエーテル(h)およびオキシアルキレン変性ポリオルガノシロキサン基を有するビニルモノマー(i)からなる群から選ばれる少なくとも1種からなる単量体を少なくとも1モル%の割合で構成単位とする、1万〜5,000万の重量平均分子量を有する水溶性(共)重合体(A1)とアクリルアミドを5〜95モル%の割合で主要構成単位とする水溶性(共)重合体(B)を併用してなることを特徴とする原油増産用添加剤。
- (B)が700万〜5,000万の重量平均分子量を有する請求項3記載の原油増産用添加剤。
- (A0)または(A1)が40〜100℃の転移温度を有する請求項1〜4いずれか記載の原油増産用添加剤。
- 転移温度以上で会合を起こす特性を有する(A0)、または(A1)と(B)を併用したものからなる請求項1〜5いずれか記載の原油増産用添加剤の水溶液を該重合体(A0)または(A1)の転移温度より低い温度で地盤に圧入し、地盤中で増粘された重合体水溶液により原油を回収する方法。
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