JPH09302198A - 高粘性水性流体組成物 - Google Patents

高粘性水性流体組成物

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JPH09302198A
JPH09302198A JP13942296A JP13942296A JPH09302198A JP H09302198 A JPH09302198 A JP H09302198A JP 13942296 A JP13942296 A JP 13942296A JP 13942296 A JP13942296 A JP 13942296A JP H09302198 A JPH09302198 A JP H09302198A
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meth
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soluble polymer
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理恵 深山
Nobuyuki Hashimoto
信幸 橋本
Shigemitsu Nagao
繁光 長尾
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    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
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    • C09K8/86Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/88Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温にさらされてもその高粘性を保持するた
め、石油三次回収法に使用するのに適している水性流体
組成物を提供すること。 【解決手段】 水溶性重合体と尿素、メラミン、ベンゾ
グアナミンまたはグリコールウリル骨格上にヒドロキシ
メチル基またはアルコキシメチル基を有する化合物を含
有してなる水性流体組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高粘性の水性流体組
成物に関する。さらに詳しくは熱にさらされても、その
高粘性が高度に保持されることを特徴とする新規な水性
流体組成物に関する。本発明の高粘性水性流体組成物
は、例えば石油回収方法の一つであるポリマー攻法や、
ドリリング、及び土木工事等に幅広く使用される。
【0002】
【従来の技術】石油回収方法の一つとしてポリマー攻法
が知られている。ポリマー攻法は水溶性高分子化合物の
水溶液が高粘性流体であるという特性を利用したもので
あり、石油三次回収法(EOR、Enhanced Oil Recover
y)としてよく知られている。そして、本攻法は、現在
世界中の油田で、特に古い油井を有する多くの油田で行
われている攻法である。この攻法は、具体的にはオイル
を含んでいる地層に、高粘性の水溶性高分子水溶液を注
入し、その粘性を利用して地層中に含まれているオイル
を、地層からより効果的に追い出してやることを目的と
した攻法である。
【0003】この攻法に使用される水溶性重合体として
は、ポリ(メタ)アクリルアミド、その加水分解物およ
びその塩、(メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル
酸共重合物およびその塩、(メタ)アクリルアミド−ア
クリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸共合物お
よびその塩、(メタ)アクリルアミド−アクリルアミド
−2−メチルプロパンスルホン酸−(メタ)アクリル酸
共重合物およびその塩、(メタ)アクリルアミド−(メ
タ)アクリル酸エステル共重合物等が使用される。これ
らの重合体の分子量は100万〜3000万である。そ
して、これらの水溶性高分子重合体は、0.02〜5重
量%の範囲で水に溶解され、高粘性流体として地層に注
入される。
【0004】しかし、オイルは地下深い地層にあり、当
然その地層温度は地表よりも高く、それ故、地層に注入
された水溶性高分子重合体は地層中において高温にさら
されることになる。ところが、本攻法に通常使用されて
いる前述の水溶性高分子水溶液は加熱されることに弱い
という欠点を有している。すなわち、熱によって水溶性
高分子重合体は劣化を受け、石油回収用流体として最も
重要な要素である高粘性という特性を失うことが多い。
この高温度による劣化は温度が高ければ高いほど激し
い。そしてこの粘性の低下がEORの効果を著しく低下
させることは言うまでもない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高温
にさらされてもその高粘性を保持する水性流体組成物を
提供することである。本発明の他の目的は石油三次回収
法に使用するのに適した高粘性水性流体組成物を提供す
ることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、水溶性高分
子重合体の熱による劣化を防止すべく鋭意検討を行った
結果、ある特定の構造を有する化合物を水溶性高分子重
合体の水溶液に添加することにより、上記の目的を達成
できることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本
発明は、水溶性重合体と尿素、メラミン、ベンゾグアナ
ミンまたはグリコールウリル骨格上にヒドロキシメチル
基またはアルコキシメチル基を少なくとも1つ以上有す
る化合物を含有してなることを特徴とする高粘性水性流
体組成物である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明における尿素、メラミン、
ベンゾグアナミンまたはグリコールウリル骨格上にヒド
ロキシメチル基またはアルコキシメチル基を少なくとも
1つ以上有する化合物(以下、添加剤ということがあ
る)とは、下記の式(1)〜(4)に示される構造を有
する化合物である。
【0008】
【化1】 (ただし、X1〜X4は、水素、−CH2OH、−CH2
Rまたは単結合であり、このうち少なくとも一つは−C
2OHまたは−CH2ORである。Rは低級アルキル基
である。)
【0009】
【化2】 (ただし、X1〜X6は、水素、−CH2OH、−CH2
Rまたは単結合であり、このうち少なくとも一つは−C
2OHまたは−CH2ORである。Rは低級アルキル基
である。)
【0010】
【化3】 (ただし、X1〜X4は、水素、−CH2OH、−CH2
Rまたは単結合であり、このうち少なくとも一つは−C
2OHまたは−CH2ORである。Rは低級アルキル基
である。)
【0011】
【化4】 (ただし、X1〜X4は、水素、−CH2OH、−CH2
Rまたは単結合であり、このうち少なくとも一つは−C
2OHまたは−CH2ORである。Rは低級アルキル基
である。) 上記において、Rで表される低級アルキル基としては炭
素数1〜5のアルキル基が好ましい。
【0012】上記化合物としては、例えば尿素、メラミ
ン、ベンゾグアナミンもしくはグリコールウリルまたは
これらとホルムアルデヒドやメタノール等との縮合物で
あって、そのアミノ基の水素の少なくとも一つが−CH
2OH、−CH2ORで置換された化合物が例示できる。
これらの縮合物は、通常は単量体からオリゴマーまで存
在するが、これらは全て含む。また縮合で得られるもの
は、通常これらの混合物であるが、本発明においてはこ
れらは全て含む。これらのなかで水溶性または水への分
散性に優れるものが好ましい。より好ましくはメラミン
を基本骨格としたものであり、さらに好ましくはメラミ
ンとホルムアルデヒドおよびまたはメタノールの縮合物
である。
【0013】これらの化合物としては、商品名では、ユ
ーロイド、ユーラミン、ユーバン(以上、三井東圧化学
株式会社)、サイメル、UFR(以上、三井サイテック
株式会社)、スミマール(住友化学株式会社)、メラン
(日立化成株式会社)、レジメン(モンサント社)等が
挙げられる。
【0014】これらの添加剤の量は好ましくは0.00
1重量%以上である。0.001重量%未満では、高粘
度を保持するという点での効果がやや少ない。その量の
上限に特に制限はないが、石油回収のコストの点から3
重量%が実用的である。さらに好ましくは0.01〜1
重量%である。
【0015】本発明に使用される水溶性重合体として
は、ポリ(メタ)アクリルアミド、その加水分解物およ
びその塩、(メタ)アクリル酸重合物およびその塩、ア
クリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸重合物及
びその塩、(メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル
酸共重合物およびその塩、(メタ)アクリルアミド−ア
クリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸共合物お
よびその塩、(メタ)アクリルアミド−アクリルアミド
−2−メチルプロパンスルホン酸−(メタ)アクリル酸
共重合物およびその塩、(メタ)アクリルアミド−(メ
タ)アクリル酸エステル共重合物、アクリルアミド−ス
チレンスルホン酸共重合物、ポリエチレングリコール
(メタ)アクリレート重合物、ポリプロピレングリコー
ル(メタ)アクリレート重合物、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルピロリドン等が例示できる。これらの中
で、ポリ(メタ)アクリルアミド、その加水分解物およ
びその塩、(メタ)アクリルアミド−(メタ)アクリル
酸共重合物およびその塩、(メタ)アクリルアミド−ア
クリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸共合物お
よびその塩、(メタ)アクリルアミド−アクリルアミド
−2−メチルプロパンスルホン酸−(メタ)アクリル酸
共重合物およびその塩、(メタ)アクリルアミド−(メ
タ)アクリル酸エステル共重合物が好ましい。これらの
水溶性重合体の分子量は通常粘度平均分子量で100万
から3000万である。
【0016】水溶性重合体の量は、処理しようとする地
層の温度、浸透性などの物理的状況、地層水の組成、濃
度、溶解水の塩組成等の状況により異なるが、0.02
〜5重量%の範囲である。0.02重量%未満では得ら
れる水性流体組成物の粘度がやや低く、石油回収効率の
向上が必ずしも十分でない。5重量%を越えると粘度が
高すぎて地下に注入しにくくなり、またコストがかかり
経済性に乏しい。
【0017】本発明の水性流体組成物は、後述の実施例
に示したように、水溶性高分子重合体のみの水溶液の場
合に比較し、高温かつ長期の経時において、水溶液の粘
性の保持において顕著な効果を示している。また、驚く
べきことには、使用する水溶性高分子重合体の種類によ
っては、55℃で6ヶ月経過後に初期粘度の3倍近い値
まで増粘しているものもある。
【0018】本発明の水性流体組成物がこのように高温
で長期にわたって高粘性を保持する理由については、必
ずしも明らかではないが、例えば下記のような要因が推
定される。すなわち、 イ.添加剤である尿素、メラミン、ベンゾグアナミンま
たはグリコールウリル骨格上にヒドロキシメチル基また
はアルコキシメチル基を少なくとも1つ以上有する化合
物による水溶性高分子重合体のマイルドな架橋、 ロ、添加剤である尿素、メラミン、ベンゾグアナミンま
たはグリコールウリル骨格上にヒドロキシメチル基また
はアルコキシメチル基を少なくとも1つ以上有する化合
物から徐々に放出されてくるホルムアルデヒドによる水
溶性高分子重合体のマイルドな架橋、が考えられる。
【0019】ホルムアルデヒドは地中の微生物等に対す
る殺菌効果も有し、適した使用量により、ポリマー攻法
におけるポリマー水溶液の熱劣化を低減させる効果を有
していることが知られている。しかし、地層中の条件に
よっては、ある添加量以上の使用によっては、逆に水溶
性高分子重合体の劣化を促進させることがあり、使用に
おいては、その最適添加量を設定することは非常に難し
い。さらに、ホルムアルデヒドは独特の強い臭気と毒性
を示し、実際にホルムアルデヒドのみを水溶性高分子重
合体に添加してEORに使用することはほとんどない。
【0020】それに対し、本発明に使用されている添加
剤は、塗料の架橋剤、接着剤、繊維加工剤等として広く
使用されているものであり、ホルムアルデヒドのような
特有の刺激臭は殆どなく、作業性及び安全性が高い。ま
た、これらの化合物の最適添加範囲はかなり広いので、
実際の使用、特に現場にて本発明の組成物を調製する場
合に十分な作業性を有する。そして、前記のように高粘
性が保持されあるいはさらに増粘するので石油回収効果
が高まる。
【0021】
【実施例】以下に、本発明を実施例で説明する。以下の
実施例で使用した高分子重合体のサンプルは以下のとお
りである。固有粘度はキャノンフェスケ型粘度計を使用
し、1N−NaNO3水溶液、30℃にて測定した。ま
た、以下の実施例、比較例における各水溶液の粘度はブ
ルックフィールド型粘度計を使用し、25℃で測定し
た。
【0022】
【表1】 AAM :アクリルアミド AA−Na :アクリル酸ナトリウム AMPS−Na:アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム
【0023】実施例1、比較例1 添加剤としては、メラミン、ホルムアルデヒドおよびメ
タノールの縮合物で、トリアジン骨格1に対してヒドロ
キシメチル基を1〜3個、メトキシメチル基を3〜5個
有する化合物(商品名「サイメル350」、三井サイテ
ック株式会社製、以下、MFと略称)を使用した。
【0024】Ca2+35mg/l、Mg2+46mg/
l、総塩濃度6138mg/l、pH7.8の塩水に、
高分子重合体A〜Dを0.3重量%、MFを0.1重量
%溶解し、ポリエチレン製のビンに充填して、55℃の
恒温槽内に保存し、1、3および6月経過後の粘度変化
を測定した。比較として、MFを添加しない以外は上記
と同様にして、同様に粘度変化を測定した。結果を表2
に示す。この表で明らかなように、MFを添加した実施
例は添加しない比較例に比べて粘度の保持率が高く、中
には増粘効果を示すものもある。また、長期に渡ってそ
の効果を持続している。
【0025】
【表2】
【0026】実施例2、比較例2 Ca2+35mg/l、Mg2+46mg/l、総塩濃度6
138mg/l、pH7.8の塩水に、高分子重合体C
を0.3重量%、MFを0.2重量%溶解し、ポリエチ
レン製のビンに充填して、75℃の恒温槽内に保存し、
1、3および6月経過後の粘度変化を測定した。比較と
して、MFを添加しない以外は上記と同様にして、同様
に粘度変化を測定した。結果を表3に示す。この表で明
らかなように、MFを添加した実施例は添加しない比較
例に比べて粘度の保持率が高く、長期に渡ってその効果
を持続している。
【0027】
【表3】
【0028】実施例3、比較例3 Ca2+15mg/l、Mg2+14mg/l、総塩濃度1
438mg/l、pH8.6の塩水に、高分子重合体D
を0.1重量%、MFを0.1重量%溶解し、ポリエチ
レン製のビンに充填して、55℃の恒温槽内に保存し、
1、3および6月経過後の粘度変化を測定した。比較と
して、MFを添加しない以外は上記と同様にして、同様
に粘度変化を測定した。結果を表3に示す。この表で明
らかなように、MFを添加した実施例は添加しない比較
例に比べて粘度の保持率が高く、長期に渡ってその効果
を持続している。
【0029】
【表4】
【0030】実施例4、比較例4 Ca2+21mg/l、Mg2+6mg/l、総塩濃度22
83mg/l、pH7.5の塩水に、高分子重合体Dを
0.1重量%、MFを0.1重量%溶解し、ポリエチレ
ン製のビンに充填して、55℃の恒温槽内に保存し、
1、3および6月経過後の粘度変化を測定した。比較と
して、MFを添加しない以外は上記と同様にして、同様
に粘度変化を測定した。結果を表3に示す。この表で明
らかなように、MFを添加した実施例は添加しない比較
例に比べて粘度の保持率が高く、長期に渡ってその効果
を持続している。
【0031】
【表5】
【0032】実施例5、比較例5 実施例1で用いた塩水に高分子重合体Bを0.3重量
%、下記の添加剤1〜3を0.1重量%溶解し、ポリエ
チレン製のビンに充填して、55℃の恒温槽内に保存
し、1、3および6月経過後の粘度変化を測定した。比
較として、添加剤を添加しない以外は上記と同様にし
て、同様に粘度変化を測定した。結果を表6に示す。
【0033】添加剤1 尿素、ホルムアルデヒドおよびメタノールの縮合物で、
尿素骨格1に対し、ヒドロキシメチル基を約1個、メト
キシメチル基を約2個有する化合物(商品名「UFR6
5」、三井サイテック株式会社製) 添加剤2 グリコールウリル、ホルムアルデヒドおよびメタノール
の縮合物で、グリコールウリル骨格1に対し、メトキシ
メチル基を3〜4個有する化合物(商品名「サイメル1
174」、三井サイテック株式会社製) 添加剤3 ベンゾグアナミンとホルムアルデヒドの縮合物で、ベン
ゾグアナミン骨格1に対し、ヒドロキシシメチル基を1
〜2個有する化合物
【0034】
【表6】
【0035】実施例6、比較例6 Ca2+30mg/l、Mg2+10mg/l、総塩濃度4
000mg/l、pH8.0の塩水に、高分子重合体E
を0.1重量%、MFを0.05重量%溶解し、ポリエ
チレン製のビンに充填して、55℃の恒温槽内に保存
し、1、3および6月経過後の粘度変化を測定した。比
較として、MFを添加しない以外は上記と同様にして、
同様に粘度変化を測定した。結果を表7に示す。
【0036】
【表7】
【0037】実施例7、比較例7 実施例3で用いた塩水に、高分子重合体Fを0.1重量
%、MFを0.05重量%溶解し、ポリエチレン製のビ
ンに充填して、55℃の恒温槽内に保存し、1、3およ
び6月経過後の粘度変化を測定した。比較として、MF
を添加しない以外は上記と同様にして、同様に粘度変化
を測定した。結果を表8に示す。
【0038】
【表8】
【0039】
【発明の効果】本発明の高粘性水性流体組成物は、前記
のように熱に強く、ポリマーフラッディングや油層調製
法等のEOR攻法薬剤として使用されるだけでなく、同
様に熱に強い水性高粘性流体を必要とする、ドリリング
その他の土木工事等の分野においても粘性流体として有
効である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶性重合体と尿素、メラミン、ベンゾ
    グアナミンまたはグリコールウリル骨格上にヒドロキシ
    メチル基またはアルコキシメチル基を少なくとも1つ以
    上有する化合物を含有してなることを特徴とする高粘性
    水性流体組成物。
  2. 【請求項2】 水溶性重合体の量が0.02〜5重量%
    である請求項1の高粘性水性流体組成物。
  3. 【請求項3】 尿素、メラミン、ベンゾグアナミンまた
    はグリコールウリル骨格上にヒドロキシメチル基または
    アルコキシメチル基を少なくとも1つ以上有する化合物
    の量が0.001〜3重量%である請求項1または2の
    高粘性水性流体組成物。
  4. 【請求項4】 石油三次回収用である請求項1、2また
    は3の高粘性水性流体組成物。
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