OA19373A - Procédé de récupération assistée du pétrole utilisant un (co)polymère d'une forme cristalline hydratée de l'acide 2-acrylamido-2méthylpropane sulfonique. - Google Patents
Procédé de récupération assistée du pétrole utilisant un (co)polymère d'une forme cristalline hydratée de l'acide 2-acrylamido-2méthylpropane sulfonique. Download PDFInfo
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de récupération assistée du pétrole et du gaz utilisant des (co)polymères hydrosolubles fabriqués à partir de la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (ATBS) ou d’au moins un de ses sels.The present invention relates to a process for enhanced oil and gas recovery using water-soluble (co) polymers made from the hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (ATBS) or at least one. of its salts.
ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUEPRIOR STATE OF THE ART
La plupart des champs de pétrole actuellement exploités sont devenus matures et ont, de fait, amorcé le déclin de leur production ou sont sur le point de le faire. Le taux de récupération de ces champs est actuellement de l’ordre de 15 à 35 % en moyenne par rapport à la quantité initiale de pétrole. Ils offrent donc un potentiel de production encore considérable.Most of the oil fields currently in operation have matured and have, in fact, started to decline in production or are about to do so. The recovery rate of these fields is currently in the order of 15 to 35% on average compared to the initial quantity of oil. They therefore offer still considerable production potential.
De manière générale, la récupération du pétrole brut contenu dans les gisements s’effectue en plusieurs temps.Generally, the recovery of crude oil from fields occurs in several stages.
La production résulte d’abord de l’énergie naturelle des fluides et de la roche qui se décompriment. A l’issue de cette phase de déplétion, la quantité de pétrole récupérée en surface représente en moyenne quelques 5 à 15 % de la réserve initiale. Il est donc nécessaire, dans un deuxième temps, d’employer des techniques visant à accroître le rendement de récupération en maintenant la pression du champ.Production results first from the natural energy of fluids and rock which decompress. At the end of this depletion phase, the quantity of oil recovered on the surface represents on average some 5 to 15% of the initial reserve. It is therefore necessary, as a second step, to employ techniques aimed at increasing the recovery yield by maintaining the pressure of the field.
La méthode la plus fréquemment mise en œuvre consiste à injecter de l’eau dans le gisement par le biais de puits injecteurs dédiés à cette fin. On parle alors de récupération secondaire. Cette deuxième phase s’arrête lorsque le rapport eau/pétrole est trop important, c’est-à-dire lorsque la quantité en eau dans le mélange produit par les puits producteurs est trop importante. Cette récupération secondaire permet ainsi d’obtenir un taux de récupération additionnel de l’ordre de 10 à 20 %.The most frequently used method is to inject water into the field through dedicated injection wells. This is then referred to as secondary recovery. This second phase stops when the water / oil ratio is too high, that is to say when the amount of water in the mixture produced by the producing wells is too large. This secondary recovery thus makes it possible to obtain an additional recovery rate of the order of 10 to 20%.
Les autres techniques utilisables sont regroupées sous le nom de récupération assistée du pétrole (RAP ou EOR acronyme anglais de « Enhanced Oil Recovery »). Leur but est de récupérer entre 10 et 35 % de pétrole additionnel par rapport à la quantité initiale de pétrole. Sous le terme de récupération assistée du pétrole, sont connues diverses techniques thermiques, ou non, telles que les techniques dites électrique, miscible, vapeur, ou encore chimique de récupération améliorée du pétrole restant en place (voir « Oil & gas science and technology » - revue IFP, vol 63 (2008) n°l, pp 9-19).The other techniques that can be used are grouped together under the name of enhanced oil recovery (RAP or EOR, acronym for “Enhanced Oil Recovery”). Their goal is to recover between 10 and 35% of additional oil compared to the initial quantity of oil. Under the term enhanced oil recovery, various thermal techniques are known, or not, such as the so-called electric, miscible, steam, or even chemical techniques for improved recovery of the oil remaining in place (see "Oil & gas science and technology" - IFP review, vol 63 (2008) n ° l, pp 9-19).
Par « pétrole », on désigne tout type d’huile, à savoir huile légère comme huile lourde, voire bitumineuse. Une huile résulte généralement de la transformation naturelle de matière organique et est composée d’un mélange d’hydrocarbures. Dans la description de l’art antérieur ou de l’invention, les termes «pétrole» et «huile» sont utilisés pour désigner la même matière, à l’exception de la mention de la composition d’une émulsion ou d’une dispersion.The term "petroleum" denotes any type of oil, namely light oil such as heavy oil, or even bituminous oil. An oil generally results from the natural transformation of organic matter and is composed of a mixture of hydrocarbons. In the description of the prior art or of the invention, the terms “petroleum” and “oil” are used to denote the same material, with the exception of the mention of the composition of an emulsion or of a dispersion. .
L’efficacité du balayage par injection d’eau est généralement améliorée par l’addition de (co)polymères hydrosolubles. Les bénéfices attendus et prouvés de Futilisation de (co)polymères, au travers de la « viscosification » des eaux injectées, sont l’amélioration du balayage et la réduction du contraste de viscosité entre les fluides pour maîtriser leur ratio de mobilité dans le champ, et ce afin de récupérer le pétrole rapidement et efficacement. Ces (co)polymères augmentent la viscosité de l’eau.The efficiency of water injection sweeping is generally improved by the addition of water-soluble (co) polymers. The expected and proven benefits of the use of (co) polymers, through the “viscosification” of the injected water, are the improvement of the sweep and the reduction of the viscosity contrast between the fluids to control their mobility ratio in the field, and this in order to recover the oil quickly and efficiently. These (co) polymers increase the viscosity of water.
Il est connu de l’homme du métier que les (co)polymères hydrosolubles synthétiques, en particulier les (co)polymères à base d’ATBS, sont des (co)polymères très avantageux pour augmenter la viscosité des solutions aqueuses et sont utilisés en récupération assistée. En effet les (co)polymères à base d’ATBS sont connues pour être tolérants aux sels divalents ainsi qu’aux hautes températures.It is known to those skilled in the art that synthetic water-soluble (co) polymers, in particular ATBS-based (co) polymers, are very advantageous (co) polymers for increasing the viscosity of aqueous solutions and are used in assisted recovery. Indeed, ATBS-based (co) polymers are known to be tolerant to divalent salts as well as to high temperatures.
En plus d’augmenter la viscosité de l’eau les polymères utilisés doivent avoir une bonne filtrabilité. Les (co)polymères possédant une mauvaise filtrabilité ont tendance à boucher la formation et ralentir voire inhiber la production de pétrole. Or, la filtrabilité se détériore lorsque le poids moléculaire du (co)polymère augmente. Il existe donc un compromis délicat entre poids moléculaire et filtrabilité.In addition to increasing the viscosity of the water, the polymers used must have good filterability. The (co) polymers having poor filterability tend to block the formation and slow down or even inhibit the production of oil. However, filterability deteriorates when the molecular weight of the (co) polymer increases. There is therefore a delicate compromise between molecular weight and filterability.
Les (co)polymères ajoutés à l’eau d’injection sont généralement soumis à de longs temps de séjour dans le gisement, entre les puits injecteurs et les puits producteurs, pouvant aller de quelques mois à quelques années. Durant ce laps de temps, ils peuvent subir une dégradation thermique se traduisant par une augmentation de leur taux d’hydrolyse par conversion d’unités acrylamide ou ATBS en acrylates, ou une dégradation chimique conduisant à une rupture de chaîne (baisse du poids moléculaire) par attaque radicalaire. Dans les deux cas, ces mécanismes se traduisent généralement par une diminution de la viscosité et donc par une perte de l’efficacité de balayage du pétrole par la solution aqueuse de polymère injectée dans le réservoir. Il y a donc un réel intérêt à développer des polymères plus résistants à ces processus impliqués dans tout projet de récupération assistée du pétrole ou du gaz.The (co) polymers added to the injection water are generally subject to long residence times in the deposit, between the injection wells and the production wells, which can range from a few months to a few years. During this period of time, they may undergo thermal degradation resulting in an increase in their rate of hydrolysis by conversion of acrylamide or ATBS units into acrylates, or chemical degradation leading to a chain break (drop in molecular weight) by radical attack. In both cases, these mechanisms generally result in a decrease in viscosity and therefore in a loss of the oil sweeping efficiency by the aqueous polymer solution injected into the reservoir. There is therefore a real interest in developing polymers that are more resistant to these processes involved in any enhanced oil or gas recovery project.
Un objet de la présente invention est de fournir des polymères hydrosolubles qui présentent des propriétés améliorées notamment en termes de fïltrabilité et de stabilité chimique et thermique améliorée, particulièrement utiles dans les techniques de récupération assistée du pétrole ou du gaz.An object of the present invention is to provide water-soluble polymers which exhibit improved properties particularly in terms of flexibility and improved chemical and thermal stability, particularly useful in enhanced oil or gas recovery techniques.
EXPOSE DE L’INVENTIONDISCLOSURE OF THE INVENTION
L’invention concerne l’utilisation d’une nouvelle forme cristalline hydratée de l’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique pour la préparation de (co)polymères hydrosolubles.The invention relates to the use of a novel hydrated crystalline form of 2acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid for the preparation of water-soluble (co) polymers.
Par « (co)polymèrc hydrosolublc », on désigne un (co)polymèrc pouvant être solubilise dans l’eau ou dans une saumure dans les conditions conventionnelles rencontrées dans les procédés de récupération assistée du pétrole ou du gaz, généralement entre 10 ppm et 15 000 ppm en poids comme indiqué ci-après.By "water-soluble (co) polymer" is meant a (co) polymer which can be solubilized in water or in brine under the conventional conditions encountered in enhanced oil or gas recovery processes, generally between 10 ppm and 15 ppm. 000 ppm by weight as indicated below.
D’autre part, et sauf contre-indication, par «acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique sous forme cristalline hydratée » on désigne la forme acide et/ou la forme salifiée. Il en est de même pour les monomères anioniques mentionnés ci-après qui peuvent désigner les formes acides et/ou salifiées comme, par exemple, pour l’acide acrylique.On the other hand, and unless contraindicated, by "2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid in hydrated crystalline form" is meant the acid form and / or the salified form. The same is true for the anionic monomers mentioned below which can denote the acidic and / or salified forms such as, for example, for acrylic acid.
La forme saline est avantageusement obtenue à partir d’un composé choisi parmi un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux, un oxyde de métal alcalin ou alcalinoterreux, l’ammoniaque, une amine de formule suivante NR1R2R3 (Ri, R2 et R3 étant avantageusement des groupements hydrocarbonés, notamment des alkyles) ou un carbonate de métal alcalin ou alcalino-tcrrcux. Un métal alcalin préféré est le sodium.The salt form is advantageously obtained from a compound chosen from an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide, an alkali metal or alkaline earth metal oxide, ammonia, an amine of the following formula NR1R2R3 (Ri, R2 and R3 being advantageously hydrocarbon groups, in particular alkyls) or an alkali metal or alkaline-metal carbonate. A preferred alkali metal is sodium.
La forme acide d’un monomère peut être salifiée avant et/ou pendant et/ou après la (co)polymérisation du ou des monomères.The acid form of a monomer can be salified before and / or during and / or after the (co) polymerization of the monomer (s).
Un autre aspect de l’invention concerne un procédé de récupération assistée du pétrole caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :Another aspect of the invention relates to an enhanced oil recovery process characterized in that it comprises the following steps:
a) Préparation d’un fluide d’injection comprenant au moins un (co)polymère hydrosoluble fabriqué à partir de la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido2-méthylpropane sulfonique ou d’au moins un de ses sels, avec de l’eau ou de la saumure,a) Preparation of an injection fluid comprising at least one water-soluble (co) polymer made from the hydrated crystalline form of 2-acrylamido2-methylpropanesulfonic acid or at least one of its salts, with 'water or brine,
b) Injection du fluide d’injection dans une formation souterraine, c) Balayage de la formation souterraine à l’aide du fluide injecté, d) Récupération d’un mélange aqueux et hydrocarboné.b) Injection of the injection fluid into an underground formation, c) Sweeping of the underground formation using the injected fluid, d) Recovery of an aqueous and hydrocarbon mixture.
La forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique a un diagramme de diffraction des rayons X sur poudre comprenant des pics à 10.58°, 11.2°, 12.65°, 13.66°, 16.28°, 18.45°, 20°, 20.4°, 22.5°, 25.5°, 25.88°, 26.47°, 28.52°, 30.28°, 30.8°, 34.09°, 38.19°, 40.69°, 41.82°, 43.74°, 46.04°degrés 2-thêta. L’incertitude de ces pics est généralement de l’ordre de 0.1°.The hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid has an X-ray powder diffraction pattern including peaks at 10.58 °, 11.2 °, 12.65 °, 13.66 °, 16.28 °, 18.45 °, 20 ° , 20.4 °, 22.5 °, 25.5 °, 25.88 °, 26.47 °, 28.52 °, 30.28 °, 30.8 °, 34.09 °, 38.19 °, 40.69 °, 41.82 °, 43.74 °, 46.04 ° degrees 2-theta. The uncertainty of these peaks is generally on the order of 0.1 °.
La cristallographie aux rayons X, radiocristallographie ou diffractométrie de rayons X est une technique d’analyse qui permet d’étudier la structure de la matière cristalline à l’échelle atomique. Elle s’appuie sur le phénomène physique de diffraction des rayons X. Un diffractomètrc ayant une source au cuivre peut être utilisé.X-ray crystallography, radiocrystallography, or X-ray diffractometry is an analytical technique that studies the structure of crystalline matter on an atomic scale. It is based on the physical phenomenon of X-ray diffraction. A diffractometer having a copper source can be used.
Une poudre formée d’une phase cristalline particulière va toujours donner lieu à des pics de diffraction dans les mêmes directions. Ce diagramme de diffraction forme ainsi une véritable signature de la phase cristalline. Il est donc possible de déterminer la nature de chaque phase cristalline au sein d’un mélange ou d’un produit pur.A powder formed from a particular crystalline phase will always give rise to diffraction peaks in the same directions. This diffraction pattern thus forms a true signature of the crystalline phase. It is therefore possible to determine the nature of each crystalline phase within a mixture or a pure product.
Cette signature est spécifique à chaque composé cristallin organique ou inorganique, et se présente sous la forme d’une liste de pics de position en angle 2Θ (2-thêta).This signature is specific to each organic or inorganic crystalline compound, and is presented in the form of a list of positional peaks at 2Θ (2-theta).
Cette technique est utilisée pour caractériser la matière, en particulier les différentes formes cristallines qui peuvent exister pour une même molécule chimique.This technique is used to characterize matter, in particular the different crystalline forms that can exist for the same chemical molecule.
La forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique a un spectre infra-rouge à transformée de Fouricr comprenant des pics à 3280cm-1, 3126cm-1, 1657cm-1, 1595cm-1, 1453cm-1, 1395cm-1, 1307cm-1, 1205cm-1, 1164cm-1, 1113cm-1, 1041cm-1, 968cm-1, 885cm-1, 815cm-1, 794cm-1. L’incertitude de ces pics est généralement de l’ordre de 8cm-1. De manière avantageuse, il s’agit du spectre solide obtenu conventionnellement dans un sel tel que le KBr.The hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid has a Fouricr transform infra-red spectrum comprising peaks at 3280cm -1 , 3126cm -1 , 1657cm -1 , 1595cm -1 , 1453cm -1 , 1395cm -1 , 1307cm -1 , 1205cm -1 , 1164cm -1 , 1113cm -1 , 1041cm -1 , 968cm -1 , 885cm -1 , 815cm -1 , 794cm -1 . The uncertainty of these peaks is generally of the order of 8cm -1 . Advantageously, it is the solid spectrum obtained conventionally in a salt such as KBr.
La spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier est l’analyse des vibrations émises, absorbées ou diffusées par les molécules. Cette technique est sensible aux interactions dites courtes (influence de la maille unitaire sur les liaisons). Dans la majorité des cas, les spectres infra-rouges à transformée de Fourier de différents systèmes cristallins diffèrent de manière significative. Le spectre infra-rouge à transformée de Fourier reflète donc les détails de la structure cristalline d’un composé organique.Fourier transform infrared spectroscopy is the analysis of vibrations emitted, absorbed or scattered by molecules. This technique is sensitive to so-called short interactions (influence of the unit cell on the connections). In the majority of cases, the Fourier transform infrared spectra of different crystal systems differ significantly. The Fourier transform infrared spectrum therefore reflects the details of the crystal structure of an organic compound.
De manière générale, et sauf indication contraire, le diagramme de diffraction des rayons X et le spectre infra-rouge sont obtenus à 20°C et à une pression de 1 atmosphère (101 325 Pa).In general, and unless otherwise indicated, the X-ray diffraction pattern and the infrared spectrum are obtained at 20 ° C. and at a pressure of 1 atmosphere (101 325 Pa).
La forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique a une énergie minimale d’inflammation supérieure à 400 mJ, préférentiellement supérieure à 500 mJ (1 mJ = 10’3 joule).The hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid has a minimum ignition energy greater than 400 mJ, preferably greater than 500 mJ (1 mJ = 10 ' 3 joule).
L’énergie minimale d’inflammation représente l’énergie minimale qui doit être fourni à un composé pour provoquer une inflammation. L’énergie peut être électrique ou thermique. L’énergie minimale d’inflammation est une donnée essentielle pour la prise en compte du risque d’explosion lors de la manipulation du produit (transfert, stockage, réaction, mise en forme...).The minimum ignition energy is the minimum energy that must be supplied to a compound to cause inflammation. Energy can be electrical or thermal. The minimum ignition energy is essential for taking into account the risk of explosion when handling the product (transfer, storage, reaction, shaping, etc.).
L’énergie minimale d’inflammation dépend des propriétés de la poudre (composition) ainsi que de sa structure macromoléculaire (granulométrie, forme cristalline, surface spécifique).The minimum ignition energy depends on the properties of the powder (composition) as well as its macromolecular structure (particle size, crystalline form, specific surface area).
Dans le cadre des solides, cette énergie est l’énergie minimale d’une étincelle électrique susceptible d’enflammer un nuage de poussière. Plus la valeur de l’énergie minimale d’inflammation est élevée, moins le solide présente un risque lors de son utilisation, manipulation, stockage.In the context of solids, this energy is the minimum energy of an electric spark capable of igniting a cloud of dust. The higher the value of the minimum ignition energy, the less risk the solid presents during its use, handling and storage.
La mesure de l’énergie minimale d’inflammation est réalisée selon la norme NF EN 13821.The measurement of the minimum ignition energy is carried out according to standard NF EN 13821.
La forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique présente 4 phénomènes thermiques avec la technique de calorimétrie différentielle à balayage, à 70°C, 100°C, 150°C et 190°C. L’incertitude relative à l’observation de ces phénomènes est généralement de l’ordre de 10°C, avantageusement 5°C ou moins.The hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid exhibits 4 thermal phenomena with the technique of differential scanning calorimetry, at 70 ° C, 100 ° C, 150 ° C and 190 ° C. The uncertainty relating to the observation of these phenomena is generally of the order of 10 ° C, preferably 5 ° C or less.
Les phénomènes thermiques sont mesurés par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Cette technique exploite la mesure de la variation de chaleur associée à la dénaturation thermique du composé lorsque celui-ci est chauffé à vitesse constante, par exemple avec une rampe de chauffe de 10°C/minute.Thermal phenomena are measured by differential scanning calorimetry (DSC). This technique exploits the measurement of the variation in heat associated with the thermal denaturation of the compound when the latter is heated at constant speed, for example with a heating ramp of 10 ° C./minute.
Il est généralement reconnu que le phénomène thermique se présentant à 190°C (+/-10°C) est lié au point de fusion de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique.It is generally recognized that the thermal phenomenon occurring at 190 ° C (+/- 10 ° C) is related to the melting point of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
L’invention a pour objet l’utilisation d’une nouvelle forme cristalline hydratée de l’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique ou d’au moins un de ses sels pour la préparation de (co)polymère hydrosoluble.The subject of the invention is the use of a novel hydrated crystalline form of 2acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid or of at least one of its salts for the preparation of a water-soluble (co) polymer.
Selon un autre mode particulier de l’invention, le (co)polymère hydrosoluble est obtenu au moins à partir d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique dont 50% à 100% est sous la forme cristalline hydratée, plus avantageusement 70 à 100%, et encore plus avantageusement 100%.According to another particular embodiment of the invention, the water-soluble (co) polymer is obtained at least from 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 50% to 100% of which is in the hydrated crystalline form, more advantageously 70 to 100%, and even more advantageously 100%.
Le (co)polymère hydrosoluble est avantageusement obtenu à partir d’entre 1 et 100 mol% d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, préférentiellement entre 5 et 100 mol% d’acidc 2-acrylamido-2-méthylpropanc sulfonique, encore plus préférentiellement entre 25 et 100 mol% d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique; 50% à 100 % de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique étant avantageusement sous la forme cristalline hydratée, plus avantageusement 70 à 100%, et encore plus avantageusement 100%.The water-soluble (co) polymer is advantageously obtained from between 1 and 100 mol% of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, preferably between 5 and 100 mol% of 2-acrylamido-2-methylpropansulfonic acid, even more preferably between 25 and 100 mol% of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid; 50% to 100% of the 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid being advantageously in the hydrated crystalline form, more preferably 70 to 100%, and even more preferably 100%.
De manière générale, l’homme du métier saura, le cas échéant, ajuster la quantité des éventuels monomères additionnels (anionique et/ou cationique et/ou zwitterionique) listés ci-après pour atteindre 100mol%.In general, a person skilled in the art will know, where appropriate, how to adjust the amount of any additional monomers (anionic and / or cationic and / or zwitterionic) listed below to reach 100 mol%.
Selon un autre mode particulier de l’invention le (co)polymère hydrosoluble est obtenu à partir d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique dont 50% à 100% est avantageusement sous la forme cristalline hydratée (plus avantageusement 70 à 100%, et encore plus avantageusement 100%) et d’au moins un monomère non ionique et/ou au moins un monomère anionique et/ou au moins un monomère cationique et/ou un monomère zwitterionique.According to another particular embodiment of the invention, the water-soluble (co) polymer is obtained from 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 50% to 100% of which is advantageously in the hydrated crystalline form (more advantageously 70 to 100% , and even more advantageously 100%) and of at least one nonionic monomer and / or at least one anionic monomer and / or at least one cationic monomer and / or one zwitterionic monomer.
Le ou les monomères non ioniques pouvant être utilisés dans le cadre de l’invention peuvent être choisis, notamment, dans le groupe comprenant les monomères vinyliques solubles dans l’eau. Des monomères préférés appartenant à cette classe sont, par exemple, l’acrylamide, le méthacrylamide, le N-isopropylacrylamide, le Ν,Ν-diméthylacrylamide, le Ν,Ν-diéthylacrylamide et le N-méthylolacrylamide. Egalement, peuvent être utilisés la Nvinylformamide, le N-vinyl acétamide, la N-vinylpyridine et la N-vinylpyrrolidone, le Nvinyl imidazole, le N-vinyl succinimide, l’acryloyl morpholine (ACMO), le chlorure d’acryloyl, le méthacrylate de glycidyle, le méthacrylate de glycéryle, la diacétone acrylamide et l’isoprenol. Un monomère non ionique préféré est l’acrylamide.The nonionic monomer (s) which can be used in the context of the invention can be chosen, in particular, from the group comprising vinyl monomers soluble in water. Preferred monomers belonging to this class are, for example, acrylamide, methacrylamide, N-isopropylacrylamide, Ν, Ν-dimethylacrylamide, Ν, Ν-diethylacrylamide and N-methylolacrylamide. Also, can be used Nvinylformamide, N-vinyl acetamide, N-vinylpyridine and N-vinylpyrrolidone, Nvinyl imidazole, N-vinyl succinimide, acryloyl morpholine (ACMO), acryloyl chloride, methacrylate glycidyl, glyceryl methacrylate, diacetone acrylamide and isoprenol. A preferred nonionic monomer is acrylamide.
Selon un mode de réalisation particulier, le (co)polymère est avantageusement obtenu à partir d’entre 1 et 99,9 mol% de monomère(s) non-ionique(s), de préférence entre 40 et 95 mol% et plus préférentiellement entre 45 et 90 mol%, par rapport au nombre total de monomères. Dans ce cas, le copolymère est avantageusement obtenu à partir d’entre 0,1 et 99 mol% d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique ; 50% à 100% de l’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique étant avantageusement sous la forme cristalline hydratée, plus avantageusement 70 à 100%, et encore plus avantageusement 100%.According to a particular embodiment, the (co) polymer is advantageously obtained from between 1 and 99.9 mol% of nonionic monomer (s), preferably between 40 and 95 mol% and more preferably between 45 and 90 mol%, relative to the total number of monomers. In this case, the copolymer is advantageously obtained from between 0.1 and 99 mol% of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid; 50% to 100% of the 2acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid being advantageously in the hydrated crystalline form, more preferably 70 to 100%, and even more preferably 100%.
Le ou les monomères anioniques pouvant être utilisés dans le cadre de l’invention peuvent être choisis dans un large groupe. Ces monomères peuvent présenter des fonctions acryliques, vinyliques, maléiques, fumariques, malonique, itaconique, allyliques et contenir un groupe carboxylate, phosphonate, phosphate, sulfate, sulfonate, ou un autre groupe à charge anionique. Le monomère anionique peut être sous forme acide ou bien sous forme de sel de métal alcalino-terreux, de sel de métal alcalin ou de sel d’ammonium. Des exemples de monomères incluent l’acide acrylique ; l’acide méthacrylique ; l’acide itaconique ; l’acide crotonique ; l’acide maléique ; l’acide fumarique, l’acide acrylamido undécanoïque, l’acide 3-acrylamido 3-méthylbutanoïque, l’anhydride maléique ; les monomères de type acide fort présentant par exemple une fonction de type acide sulfonique ou acide phosphonique tels que l’acide vinylsulfonique, l’acide vinylphosphonique, l’acide allylsulfonique, l’acide méthallylsulfonique, l’acide 2méthylidenepropane-l,3-disulfonique, le 2-sulfoéthyhnéthacrylate, le sulfopropylmethacrylate, le sulfopropylacrylate, l’acide allylphosphonique, l’acide styrène sulfonique, l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane disulfonique ; et les sels hydrosolubles de ccs monomères comme leurs sels de métaux alcalins, de métaux alcalino-tcrrcux, ou d’ammonium. Dans cette liste, les monomères mentionnés de type acide fort présentant une fonction de type acide sulfonique n’incluent pas la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique.The anionic monomer (s) which can be used in the context of the invention can be chosen from a large group. These monomers can have acrylic, vinyl, maleic, fumaric, malonic, itaconic, allylic functions and contain a carboxylate, phosphonate, phosphate, sulphate, sulphonate or other group with an anionic charge. The anionic monomer can be in acid form or in the form of an alkaline earth metal salt, an alkali metal salt or an ammonium salt. Examples of the monomers include acrylic acid; methacrylic acid; itaconic acid; crotonic acid; maleic acid; fumaric acid, acrylamido undecanoic acid, 3-acrylamido 3-methylbutanoic acid, maleic anhydride; monomers of strong acid type exhibiting, for example, a function of sulfonic acid or phosphonic acid type, such as vinylsulfonic acid, vinylphosphonic acid, allylsulfonic acid, methallylsulfonic acid, 2methylidenepropane-l, 3-disulfonic acid , 2-sulfoethyhnethacrylate, sulfopropylmethacrylate, sulfopropylacrylate, allylphosphonic acid, styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane disulfonic acid; and water soluble salts of these monomers such as their alkali metal, alkaline metal, or ammonium salts. In this list, the mentioned strong acid-type monomers exhibiting a sulfonic acid-type function do not include the hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
Selon un mode de réalisation particulier, le copolymère est avantageusement obtenu à partir d’entre 1 et 99 mol% de monomère(s) anionique(s), de préférence entre 5 et 60 mol%, et encore plus préférentiellement entre 10 et 50 mol%, par rapport au nombre total de monomères. Dans ce cas, ces pourcentages incluent également le monomère de forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique selon l’invention.According to a particular embodiment, the copolymer is advantageously obtained from between 1 and 99 mol% of anionic monomer (s), preferably between 5 and 60 mol%, and even more preferably between 10 and 50 mol. %, relative to the total number of monomers. In this case, these percentages also include the hydrated crystalline form monomer of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid according to the invention.
Le ou les monomères cationiques pouvant être utilisés dans le cadre de l’invention peuvent être choisis, notamment parmi les monomères dérivés de motifs de type acrylamide, acrylique, vinylique, allylique ou maléique, ces monomères possédant une fonction phosphonium ou ammonium quaternaire. On peut citer, en particulier et de façon non limitative, l’acrylate de diméthylaminoéthyle (ADAME) quatemisé, le méthacrylate de diméthylaminoéthyle (MADAME) quatemisé, le chlorure de diméthyldiallylammonium (DADMAC), le chlorure d’acrylamido propyltriméthyl ammonium (APTAC), et le chlorure de methacrylamido propyltriméthyl ammonium (MAPTAC). L’agent de quaternisation peut être choisi parmi les chlorures d’alkyle, les sulfates de dialkyle ou les halogénures d’alkyle. Préférentiellement l’agent de quaternisation est choisi parmi le chlorure de méthyle ou le diéthyle sulfate.The cationic monomer (s) which can be used in the context of the invention can be chosen, in particular from monomers derived from units of acrylamide, acrylic, vinyl, allylic or maleic type, these monomers having a phosphonium or quaternary ammonium function. Mention may be made, in particular and without limitation, of quaternized dimethylaminoethyl acrylate (ADAME), quaternized dimethylaminoethyl methacrylate (MADAME), dimethyldiallylammonium chloride (DADMAC), acrylamido propyltrimethyl ammonium chloride (APTAC), and methacrylamido propyltrimethyl ammonium chloride (MAPTAC). The quaternizing agent can be chosen from alkyl chlorides, dialkyl sulphates or alkyl halides. Preferably, the quaternization agent is chosen from methyl chloride or diethyl sulfate.
Le monomère zwitterionique peut être un dérivé d’un motif de type acrylamide, acrylique, vinylique, allylique ou maléique possédant une fonction amine ou ammonium quaternaire et une fonction acide de type carboxylique (ou carboxylate), sulfonique (ou sulfonate) ou phosphorique (ou phosphate). On peut citer, en particulier et de façon non limitative les dérivés de l’acrylate de diméthylaminoéthyl, tel que le 2-((2-(acryloyloxy)éthyl) diméthylammonio) éthane-1-sulfonate, le 3-((2-(acryloyloxy)éthyl) diméthylammonio) propane-1-sulfonate, le 4-((2-(acryloyloxy)éthyl) diméthylammonio) butane-1-sulfonate, le [2-(acryloyloxy)éthyl] (diméthylammonio) acetate, les dérivés du méthacrylate de diméthylaminoéthyle tel que le 2-((2-(méthacryloyloxy) éthyl) diméthylammonio) éthane1-sulfonate, le 3-((2-(méthacryloyloxy) éthyl) diméthylammonio) propane-1-sulfonate, le 4-((2-(méthacryloyloxy) éthyl) diméthylammonio) butane-1-sulfonate, le [2(méthacryloyloxy)éthyl)] (diméthylammonio) acétate, les dérivés du diméthylamino propylacrylamide tel que le 2-((3-acrylamidopropyl) diméthylammonio) éthane-1 sulfonate, le 3-((3-acrylamidopropyl) diméthylammonio) propane-1-sulfonate, le 4-((3acrylamidopropyl) diméthylammonio) butane-1-sulfonate, le [3-(acryloyloxy) propyl] (diméthylammonio) acétate, les dérivés du diméthylamino propyl mcthylacrylamidc tel que le 2-((3-méthacrylamidopropyl) diméthylammonio) éthane-1-sulfonate, le 3-((3méthacrylamidopropyl) diméthylammonio) propane-1-sulfonate, le 4-((3méthacrylamidopropyl) diméthylammonio) butane-1-sulfonate et le [3(méthacryloyloxy)propyl] (diméthylammonio) acétate.The zwitterionic monomer can be a derivative of a unit of acrylamide, acrylic, vinyl, allylic or maleic type having an amine or quaternary ammonium function and an acid function of carboxylic (or carboxylate), sulfonic (or sulfonate) or phosphoric (or phosphate). Mention may be made, in particular and without limitation, of derivatives of dimethylaminoethyl acrylate, such as 2 - ((2- (acryloyloxy) ethyl) dimethylammonio) ethane-1-sulfonate, 3 - ((2- ( acryloyloxy) ethyl) dimethylammonio) propane-1-sulfonate, 4 - ((2- (acryloyloxy) ethyl) dimethylammonio) butane-1-sulfonate, [2- (acryloyloxy) ethyl] (dimethylammonio) acetate, methacrylate derivatives dimethylaminoethyl such as 2 - ((2- (methacryloyloxy) ethyl) dimethylammonio) ethane1-sulfonate, 3 - ((2- (methacryloyloxy) ethyl) dimethylammonio) propane-1-sulfonate, 4 - ((2- ( methacryloyloxy) ethyl) dimethylammonio) butane-1-sulfonate, [2 (methacryloyloxy) ethyl)] (dimethylammonio) acetate, dimethylamino propylacrylamide derivatives such as 2 - ((3-acrylamidopropyl) dimethylammonio) ethane-1 sulfonate, 3 - ((3-acrylamidopropyl) dimethylammonio) propane-1-sulfonate, 4 - ((3acrylamidopropyl) dimethylammonio) butane-1-sulfonate, [3- (acryloyloxy) propyl] (dimethylammonio) acetate, derivatives of dimethylamino propyl mcthylacrylamidc such as 2 - ((3-methacrylamidopropyl) dimethylammonio) ethane-1-sulfonate, 3 - ((3methacrylamidopropyl) dimethylammonio) propane-1-sulfonate, 4 - ((3-methacrylamidopropyl) dimane 1-sulfonate and [3 (methacryloyloxy) propyl] (dimethylammonio) acetate.
Des monomères présentant un caractère hydrophobe peuvent également être utilisés dans l’invention. Ils sont de préférence choisis dans le groupe constitué par les esters de l’acide (méth)acrylique présentant une chaîne alkyle, arylalkyle, propoxylée, éthoxylée, ou éthoxylée et propoxylée ; les dérivés du (méth)acrylamide présentant une chaîne alkyle, arylalkyle propoxylée, éthoxylée, éthoxylée et propoxylée, ou dialkyle ; les alkyl aryl sulfonates.Monomers exhibiting a hydrophobic character can also be used in the invention. They are preferably chosen from the group consisting of esters of (meth) acrylic acid having an alkyl, arylalkyl, propoxylated, ethoxylated, or ethoxylated and propoxylated chain; (meth) acrylamide derivatives having an alkyl, arylalkyl propoxylated, ethoxylated, ethoxylated and propoxylated, or dialkyl chain; alkyl aryl sulfonates.
Lorsqu’on utilise un monomère présentant un caractère hydrophobe, sa quantité se situe avantageusement dans la plage comprise entre 0,001 et 3 % en mole par rapport à la quantité totale de monomères.When using a monomer having a hydrophobic character, its amount is advantageously in the range between 0.001 and 3 mol% relative to the total amount of monomers.
Les monomères présentant une fonction fluorescente peuvent également être utilisés dans le cadre de l’invention. Un monomère présentant une fonction fluorescente peut être détecté par n'importe quelle méthode appropriée, par exemple par fluorométrie avec un fluorimètre à longueur d’onde fixe. Généralement, la détection du monomère présentant une fonction fluorescente se fait aux maxima d’excitation et d’émission, qui peuvent être déterminés à l’aide d’un fluorimètre à balayage.Monomers exhibiting a fluorescent function can also be used in the context of the invention. A monomer exhibiting a fluorescent function can be detected by any suitable method, for example by fluorometry with a fixed wavelength fluorimeter. Usually, detection of the monomer exhibiting a fluorescent function is at the excitation and emission maxima, which can be determined using a scanning fluorimeter.
Les monomères présentant une fonction fluorescente sont choisis, par exemple, parmi les monomères de type styrène sulfonatc de sodium ou styrène sulfoniquc.The monomers exhibiting a fluorescent function are chosen, for example, from monomers of sodium styrene sulfonate or styrene sulfoniquc type.
Le (co)polymère hydrosoluble est préférentiellement un (co)polymère anionique à base d’acrylamide et d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique ; 50% à 100% de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique étant sous la forme cristalline hydratée, optionnellement partiellement post-hydrolysé, plus préférentiellement un terpolymère d’acrylamide, d’acide acrylique et d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, ou d’au moins un de leurs sels ; 50% à 100% de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique étant sous la forme cristalline hydratée. Dans les deux cas, le (co)polymère peut être partiellement ou totalement post hydrolysé, les monomères anioniques pouvant être sous forme acide ou salifiée.The water-soluble (co) polymer is preferably an anionic (co) polymer based on acrylamide and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid; 50% to 100% of the 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid being in the hydrated crystalline form, optionally partially post-hydrolyzed, more preferably a terpolymer of acrylamide, acrylic acid and 2-acrylamido- acid. 2-methylpropane sulfonic acid, or at least one of their salts; 50% to 100% of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid being in the hydrated crystalline form. In both cases, the (co) polymer can be partially or totally post hydrolyzed, the anionic monomers being able to be in acid or salified form.
Le (co)polymère hydrosoluble est préférentiellement obtenu à partir d’entre 10% et 100% molaire de monomère(s) anionique(s), plus préférentiellement entre 20% et 100% molaire, ces pourcentages incluant le monomère correspondant à la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique ou un de ses sels.The water-soluble (co) polymer is preferably obtained from between 10% and 100% molar of anionic monomer (s), more preferably between 20% and 100% molar, these percentages including the monomer corresponding to the crystalline form hydrate of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid or a salt thereof.
Le (co)polymère hydrosoluble est préférentiellement obtenu à partir d’entre 10% et 100% molaire de la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique.The water-soluble (co) polymer is preferably obtained from between 10% and 100% molar of the hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
De manière préférée, le (co)polymère hydrosoluble contient uniquement des unités monomériques anioniques et non-ioniques. En d’autres termes, il est préférentiellement obtenu à partir d’au moins un monomère anionique et d’au moins un monomère nonionique.Preferably, the water-soluble (co) polymer contains only anionic and nonionic monomer units. In other words, it is preferably obtained from at least one anionic monomer and at least one nonionic monomer.
Selon l'invention, le (co)polymère hydrosoluble peut avoir une structure linéaire, branché, star (en forme d'étoile), comb (en forme de peigne) ou bloc. Ces structures peuvent être obtenues par sélection au choix de l’amorceur, de l’agent de transfert, de la technique de polymérisation telle que la polymérisation radicalaire contrôlée dite RAFT (transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation, de l’anglais « reversible-addition fragmentation chain transfer »), NMP (polymérisation en présence de nitroxydes, de l’anglais « Nitroxide Mediated Polymerization ») ou ATRP (polymérisation radicalaire par transfert d’atomes, de l’anglais « Atom Transfert Radical Polymerization »), de l’incorporation de monomères structuraux, de la concentration...According to the invention, the water-soluble (co) polymer may have a linear, branched, star (star-shaped), comb (comb-shaped) or block structure. These structures can be obtained by selecting the initiator, the transfer agent, the polymerization technique such as the controlled radical polymerization known as RAFT (reversible chain transfer by addition-fragmentation, from the English "reversible" -addition fragmentation chain transfer ”), NMP (polymerization in the presence of nitroxides, from the English“ Nitroxide Mediated Polymerization ”) or ATRP (radical polymerization by atom transfer, from the English“ Atom Transfert Radical Polymerization ”), from incorporation of structural monomers, concentration ...
De manière générale, le (co)polymcrc ne nécessite pas de développement de procédé de polymérisation particulier. En effet, il peut être obtenu selon toutes les techniques de polymérisation bien connues par l’homme de métier. Il peut notamment s’agir de polymérisation en solution ; polymérisation en gel ; polymérisation par précipitation ; polymérisation en émulsion (aqueuse ou inverse) ; polymérisation en suspension ; polymérisation par extrusion réactive ; ou de polymérisation micellaire.In general, (co) polymcrc does not require the development of a particular polymerization process. Indeed, it can be obtained using all the polymerization techniques well known to those skilled in the art. It may in particular be solution polymerization; gel polymerization; precipitation polymerization; emulsion polymerization (aqueous or reverse); suspension polymerization; reactive extrusion polymerization; or micellar polymerization.
Selon un mode particulier de l’invention, le (co)polymère peut être post hydrolyse. La post hydrolyse est la réaction du (co)polymère après polymérisation. Cette étape consiste en la réaction de groupes fonctionnels hydrolysables de monomères avantageusement non ioniques, plus avantageusement les fonctions amide ou ester, avec un agent d’hydrolyse. Cet agent d’hydrolyse peut être une enzyme, une résine échangeuse d’ion, ou un métal alcalin. Préférentiellement, l’agent d’hydrolyse est une base. Durant cette étape de posthydrolyse du copolymère, le nombre de fonctions acide carboxylique augmente. En effet, la réaction entre la base et les fonctions amides ou esters présentes dans le copolymèrc produit des groupes carboxylates.According to a particular embodiment of the invention, the (co) polymer can be post hydrolysis. Post hydrolysis is the reaction of the (co) polymer after polymerization. This step consists of the reaction of hydrolyzable functional groups of advantageously nonionic monomers, more advantageously the amide or ester functions, with a hydrolysis agent. This hydrolysis agent can be an enzyme, an ion exchange resin, or an alkali metal. Preferably, the hydrolysis agent is a base. During this step of post-hydrolysis of the copolymer, the number of carboxylic acid functions increases. In fact, the reaction between the base and the amide or ester functions present in the copolymer produces carboxylate groups.
Selon l’invention, le (co)polymère peut se présenter sous forme liquide, gel ou solide lorsque sa préparation inclut une étape de séchage tel que le « spray drying » (séchage par pulvérisation), le séchage sur tambour le séchage par rayonnement tel que le séchage micro-ondes, ou encore le séchage en lit fluidisé.According to the invention, the (co) polymer can be in liquid, gel or solid form when its preparation includes a drying step such as "spray drying", drum drying, radiation drying such as spray drying. as microwave drying, or fluidized bed drying.
Selon l’invention, le (co)polymère hydrosoluble est linéaire ou structuré. Par (co)polymère structuré, on désigne un (co)polymère non linéaire qui possède des chaînes latérales de manière à obtenir, lorsque ce (co)polymère est mis en solution dans l’eau, un fort état d’enchevêtrement conduisant à des viscosités à bas gradient très importantes. Le (co)polymère hydrosoluble, selon l’invention n’est généralement pas réticulé.According to the invention, the water-soluble (co) polymer is linear or structured. The term “structured (co) polymer” denotes a nonlinear (co) polymer which has side chains so as to obtain, when this (co) polymer is dissolved in water, a strong state of entanglement leading to very high low gradient viscosities. The water-soluble (co) polymer according to the invention is generally not crosslinked.
Le (co)polymère hydrosoluble peut en outre être structuré :The water-soluble (co) polymer can also be structured:
par au moins un agent de structure, pouvant être choisi dans le groupe comprenant des monomères à insaturation polyéthylénique (ayant au minimum deux fonctions insaturées), comme par exemple les fonctions vinyliques, allyliques, acryliques et époxy et l’on peut citer par exemple le méthylène bis acrylamide (MBA), la triallyamine, le chlorure de tétraallylammonium, ou le 1,2 dihydroxyethylène bis-(Nacrylamide), et/ou par des macroamorceurs tels que les polyperoxydes, polyazoïques et les polyagents de transfert tels que les (co)polymèrcs polymcrcaptants, et les polyols, ct/ou par des polysaccharides fonctionnalisés.by at least one structural agent, which may be chosen from the group comprising polyethylenically unsaturated monomers (having at least two unsaturated functions), such as for example vinyl, allylic, acrylic and epoxy functions, and mention may be made, for example, of methylene bis acrylamide (MBA), triallyamine, tetraallylammonium chloride, or 1,2 dihydroxyethylene bis- (Nacrylamide), and / or by macroinitiators such as polyperoxides, polyazoids and transfer polyagents such as (co) polymers, and polyols, and / or by functionalized polysaccharides.
La quantité d’agent de ramification/réticulation dans le mélange de monomères est avantageusement inférieure à 4 % en poids par rapport à la teneur en monomères, plus avantageusement inférieure à 1 %, et encore plus avantageusement inférieure à 0,5 %. Selon un mode de réalisation particulier, elle peut être au moins égale à 0,00001 % en poids par rapport à la teneur en monomères.The amount of branching / crosslinking agent in the mixture of monomers is advantageously less than 4% by weight relative to the monomer content, more preferably less than 1%, and even more advantageously less than 0.5%. According to a particular embodiment, it may be at least equal to 0.00001% by weight relative to the monomer content.
Selon un mode de réalisation particulier, le (co)polymère hydrosoluble peut comprendre au moins un groupe à LC ST.According to a particular embodiment, the water-soluble (co) polymer can comprise at least one group with LC ST.
Selon les connaissances générales de l’homme du métier, un groupe à LCST correspond à un groupe dont la solubilité dans l’eau pour une concentration déterminée, est modifiée audelà d’une certaine température et en fonction de la salinité. Il s’agit d’un groupe présentant une température de transition par chauffage définissant son manque d’affinité avec le milieu solvant. Le manque d’affinité avec le solvant se traduit par une opacification ou une perte de transparence qui peut être due à une précipitation, une agrégation, une gélification ou une viscosification du milieu. La température de transition minimale est appelée « LCST » (température critique inférieure de solubilité, de l’anglais « Lower Critical Solution Température »). Pour chaque concentration de groupe à LCST, une température de transition par chauffage est observée. Elle est supérieure à la LCST qui est le point minimum de la courbe. En dessous de cette température, le (co)polymère est soluble dans l’eau, au-dessus de cette température, le (co)polymère perd sa solubilité dans l’eau.According to the general knowledge of those skilled in the art, an LCST group corresponds to a group whose solubility in water for a determined concentration is modified beyond a certain temperature and as a function of the salinity. This is a group exhibiting a heating transition temperature defining its lack of affinity with the solvent medium. The lack of affinity with the solvent results in opacification or loss of transparency which may be due to precipitation, aggregation, gelation or viscosification of the medium. The minimum transition temperature is called "LCST" (Lower Critical Solubility Temperature). For each group concentration at LCST, a heating transition temperature is observed. It is greater than the LCST which is the minimum point of the curve. Below this temperature the (co) polymer is soluble in water, above this temperature the (co) polymer loses its solubility in water.
Selon un mode de réalisation particulier, le (co)polymère hydrosoluble peut comprendre au moins un groupe à UCST.According to a particular embodiment, the water-soluble (co) polymer can comprise at least one UCST group.
Selon les connaissances générales de l’homme du métier, un groupe à UCST correspond à un groupe dont la solubilité dans l’eau pour une concentration déterminée, est modifiée en dessous d’une certaine température et en fonction de la salinité. Il s’agit d’un groupe présentant une température de transition par refroidissement définissant son manque d’affinité avec le milieu solvant. Le manque d’affinité avec le solvant se traduit par une opacification ou une perte de transparence qui peut être due à une précipitation, une agrégation, une gélification ou une viscosification du milieu. La température de transition maximale est appelée « UCST » (température critique supérieure de solubilité, de l’anglais « Upper Critical Solution Température »). Pour chaque concentration de groupe à UCST, une température de transition par refroidissement est observée. Elle est inférieure à la UCST qui est le point maximum de la courbe. Au-dessus de cette température, le (co)polymère est soluble dans l’eau, en-dessous de cette température, le (co)polymère perd sa solubilité dans l’eau.According to the general knowledge of those skilled in the art, a UCST group corresponds to a group whose solubility in water for a determined concentration is modified below a certain temperature and depending on the salinity. This is a group exhibiting a cooling transition temperature defining its lack of affinity with the solvent medium. The lack of affinity with the solvent results in opacification or loss of transparency which may be due to precipitation, aggregation, gelation or viscosification of the medium. The maximum transition temperature is called "UCST" (upper critical solubility temperature, from the English "Upper Critical Solution Temperature"). For each group concentration at UCST, a cooling transition temperature is observed. It is lower than the UCST which is the maximum point of the curve. Above this temperature the (co) polymer is soluble in water, below this temperature the (co) polymer loses its solubility in water.
Selon l’invention, le (co)polymère a un poids moléculaire avantageusement élevé. Par « poids moléculaire élevé », on désigne des poids moléculaires d’au moins 1 million de g/mol, préférentiellement entre 2 et 40 millions g/mol, plus préférentiellement entre 5 et 30 millions g/mol. Le poids moléculaire s’entend en poids moléculaire moyen en poids.According to the invention, the (co) polymer has an advantageously high molecular weight. The term "high molecular weight" denotes molecular weights of at least 1 million g / mol, preferably between 2 and 40 million g / mol, more preferably between 5 and 30 million g / mol. Molecular weight is referred to as weight average molecular weight.
Selon l’invention, le (co)polymère a un quotient de filtration (ou filter ratio noté « FR ») inférieur à 1,5, préférentiellement inférieur à 1,3 plus préférentiellement inférieur à 1,1.According to the invention, the (co) polymer has a filtration quotient (or filter ratio denoted "FR") of less than 1.5, preferably less than 1.3, more preferably less than 1.1.
Le terme quotient de filtration est utilisé dans le présent document pour désigner un test utilisé pour déterminer la performance de la solution de polymère dans des conditions approchant la perméabilité du gisement consistant à mesurer le temps pris par des volumes/concentrations donnés de solution pour traverser un filtre. Le FR compare généralement la filtrabilité de la solution polymère pour deux volumes consécutifs équivalents, ce qui indique la tendance de la solution à boucher le filtre. Les FR plus faibles indiquent un meilleur rendement.The term filtration quotient is used herein to refer to a test used to determine the performance of the polymer solution under conditions approaching the permeability of the deposit by measuring the time taken for given volumes / concentrations of solution to pass through a deposit. filtered. The RF generally compares the filterability of the polymer solution for two equivalent consecutive volumes, indicating the tendency of the solution to clog the filter. Lower RFs indicate better performance.
Le test utilisé pour déterminer le FR consiste à mesurer les temps que mettent des volumes donnés de solution à 1000 ppm actif de polymère pour s’écouler au travers d’un filtre. La solution est contenue dans une cellule pressurisée à deux bars de pression et le filtre est de 47 mm de diamètre et d’une taille de pores définies. Généralement le FR est mesuré avec des filtres ayant une taille de pores de 1,2 pm, 3 pm, 5 pm ou 10 pm.The test used to determine the RF consists of measuring the times it takes for given volumes of 1000 ppm active polymer solution to flow through a filter. The solution is contained in a pressurized cell at two bar pressure and the filter is 47mm in diameter and has a defined pore size. Usually the FR is measured with filters having a pore size of 1.2 µm, 3 µm, 5 µm or 10 µm.
Les temps nécessaires pour obtenir 100 ml (tioomi) ; 200 ml (taoomi) et 300 ml (tjoomi) de filtrat sont donc mesurés et est défini alors un FR s’exprimant par :The times required to obtain 100 ml (tioomi); 200 ml (taoomi) and 300 ml (tjoomi) of filtrate are therefore measured and an RF is then defined, expressed by:
1-300 ml — f200 ml1-300 ml - f200 ml
FR =----------t2oo ml — tioo mlFR = ---------- t 2 oo ml - tioo ml
Les temps sont mesurés à 0,1 seconde près.Times are measured to the nearest 0.1 second.
Le FR représente ainsi la capacité de la solution de polymère à colmater le filtre pour deux volumes consécutifs équivalents.The FR thus represents the capacity of the polymer solution to clog the filter for two equivalent consecutive volumes.
Les (co)polymères utilisés selon l’invention, présentent une résistance à la dégradation chimique et à la dégradation thermique améliorée par rapport à des (co)polymères de poids moléculaire équivalents fabriqués à partir d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique n’étant pas sous forme cristalline hydratée.The (co) polymers used according to the invention exhibit resistance to chemical degradation and to thermal degradation improved compared to (co) polymers of equivalent molecular weight made from 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid not being in hydrated crystalline form.
Le test utilisé pour déterminer la résistance à la dégradation chimique consiste à préparer une solution de polymère à une concentration donnée dans une saumure donnée en conditions aérobiques et de la mettre en contact avec un contaminant chimique tel que le fer ou le sulfure d’hydrogène. La viscosité de la solution de polymère est mesurée avant et après 24 h d’exposition au contaminant. Les mesures de viscosité sont réalisées dans les mêmes conditions de température et de gradient de cisaillement.The test used to determine resistance to chemical degradation involves preparing a polymer solution at a given concentration in a given brine under aerobic conditions and contacting it with a chemical contaminant such as iron or hydrogen sulfide. The viscosity of the polymer solution is measured before and after 24 hours of exposure to the contaminant. The viscosity measurements are carried out under the same temperature and shear gradient conditions.
Le test utilisé pour déterminer la résistance à la dégradation mécanique consiste à préparer une solution de polymère à une concentration donnée dans une saumure de composition donnée en conditions anaérobiques (utilisation d’une boîte à gant inertée à l’azote) et à la laisser vieillir dans une cellule en acier inoxydable placée à une température donnée pendant un temps prédéfini. A échéance, la cellule en acier inoxydable est refroidie à température ambiante puis la viscosité de la solution de polymère qu’elle contient est mesurée et comparée à sa valeur initiale. Toute manipulation de la cellule en acier inoxydable est réalisée dans l’enceinte de la boite à gants pour éviter toute exposition à l’oxygène. Les cellules en acier inoxydable sont étanches pour prévenir toute entrée d’oxygène dans la solution lors du vieillissement en température. Les mesures de viscosité avant et après vieillissement sont réalisées en boite à gant dans les mêmes conditions de température et de gradient de vitesse.The test used to determine the resistance to mechanical degradation consists of preparing a polymer solution at a given concentration in a brine of a given composition under anaerobic conditions (use of a glove box inerted with nitrogen) and allowing it to age. in a stainless steel cell placed at a given temperature for a predefined time. At maturity, the stainless steel cell is cooled to room temperature and then the viscosity of the polymer solution it contains is measured and compared to its initial value. Any manipulation of the stainless steel cell is carried out within the glove box to avoid any exposure to oxygen. The stainless steel cells are sealed to prevent any entry of oxygen into the solution during temperature aging. The viscosity measurements before and after aging are carried out in a glove box under the same temperature and speed gradient conditions.
La résistance à la dégradation chimique et à la dégradation thermique est quantifiée par la valeur de perte de viscosité exprimée en pourcent et déterminée à échéance par :Resistance to chemical degradation and thermal degradation is quantified by the value of viscosity loss expressed as a percentage and determined at maturity by:
Perte de viscosité (%)Viscosity loss (%)
Viscosité initiale VlSCOSité^ échéance ^QQ V iSCOSitQinitialeInitial viscosity VlSCOSity ^ maturity ^ QQ V iSCOSitQinitial
Plus précisément, la présente invention concerne également un procédé de récupération assistée du pétrole et/ou du gaz utilisant au moins un (co)polymère hydrosoluble fabriqué à partir de la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique ou d’au moins un de ses sels ci-dessus mentionnés (sels de métaux alcalins, de métaux alcalino-terreux, ou d’ammonium).More specifically, the present invention also relates to a process for enhanced oil and / or gas recovery using at least one water-soluble (co) polymer made from the hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid or of at least one of its salts mentioned above (alkali metal, alkaline earth metal or ammonium salts).
Comme déjà indiqué, l’invention concerne un procédé de récupération assistée du pétrole caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :As already indicated, the invention relates to an enhanced oil recovery process characterized in that it comprises the following steps:
a) Préparation d’un fluide d’injection comprenant au moins un (co)polymère hydrosoluble fabriqué au moins à partir de la forme cristalline hydratée de l’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique ou d’au moins un de ses sels, avec de l’eau ou de la saumure,a) Preparation of an injection fluid comprising at least one water-soluble (co) polymer produced at least from the hydrated crystalline form of 2acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid or at least one of its salts, with water or brine,
b) Injection du fluide d’injection dans une formation souterraine, c) Balayage de la formation souterraine à l’aide du fluide injecté, d) Récupération d’un mélange aqueux et hydrocarboné.b) Injection of the injection fluid into an underground formation, c) Sweeping of the underground formation using the injected fluid, d) Recovery of an aqueous and hydrocarbon mixture.
Lorsque le (co)polymère hydrosoluble est sous forme de particules, il peut être dissous dans un milieu aqueux dans un dispositif de dispersion. Un exemple de dispositif de dispersion est l’unité de tranchage de polymères (PSU) décrite dans le document US 8,186,871, qui permet la préparation d’une solution aqueuse concentrée en polymère.When the water-soluble (co) polymer is in particulate form, it can be dissolved in an aqueous medium in a dispersing device. An example of a dispersing device is the Polymer Slicing Unit (PSU) described in US 8,186,871, which allows the preparation of a concentrated aqueous polymer solution.
L’eau ou la saumure utilisée pour la préparation du fluide d’injection peut être une eau de production. On entend par « eau de production » toutes les eaux salées ou non salées, saumures, eau de mer, eau d’aquifère qui sont issues d’un réservoir d’hydrocarbures. Cette eau de production peut préalablement être traitée avant la préparation du fluide d’injection comme décrit dans la demande de brevet WO2018/020175.The water or brine used for the preparation of the injection fluid can be produced water. By "produced water" we mean all salt or non-salt water, brines, sea water, aquifer water which comes from an hydrocarbon reservoir. This production water can be treated beforehand before the preparation of the injection fluid as described in patent application WO2018 / 020175.
Les (co)polymères hydrosolubles peuvent être associés avec des composés stabilisants. Les composés stabilisants (agents stabilisants) peuvent être des composés qui protègent convenablement les (co)polymères, par exemple contre la dégradation thermique, chimique et/ou mécanique. Des exemples d’agents stabilisants appropriés sont fournis dans la demande de brevet WO2010/133258, qui est intégrée par référence.The water-soluble (co) polymers can be combined with stabilizing compounds. The stabilizing compounds (stabilizing agents) can be compounds which suitably protect the (co) polymers, for example against thermal, chemical and / or mechanical degradation. Examples of suitable stabilizing agents are provided in patent application WO2010 / 133258, which is incorporated by reference.
L’injection du fluide d’injection comprenant le (co)polymère hydrosoluble, selon la technique employée, se fait seule ou en conjonction avec un ou plusieurs composés chimiques utiles à la récupération améliorée du pétrole. Parmi ces composés chimiques, on citera l’utilisation de base faible, forte ou super-forte, minérale ou organique pouvant saponifier les bruts et fabriquer in-situ des espèces tensioactives solubilisantes du pétrole. A titre d’exemple, on trouve parmi ceux-ci le carbonate de sodium, la soude caustique, les composés borates et metaborates, les amines, les espèces polymériques basiques. Une autre famille de composés largement injectée avec les polymères est celle des composés tensioactifs, souvent anioniques, zwiterrioniques, cationiques et parfois aussi non ioniques. Ces composés sont rarement injectés purs mais avec un cotensioactif et un co-solvant pour améliorer leur compatibilité et leur efficacité dans le réservoir.The injection of the injection fluid comprising the water-soluble (co) polymer, depending on the technique employed, is carried out alone or in conjunction with one or more chemical compounds useful for improved oil recovery. Among these chemical compounds, mention will be made of the use of a weak, strong or super-strong, mineral or organic base capable of saponifying crudes and producing in-situ surfactant species that solubilize petroleum. For example, these include sodium carbonate, caustic soda, borate and metaborate compounds, amines, basic polymeric species. Another family of compounds widely injected with polymers is that of surfactant compounds, often anionic, zwiterrionic, cationic and sometimes also nonionic. These compounds are rarely injected pure but with a cosurfactant and a cosolvent to improve their compatibility and their efficiency in the reservoir.
Selon l’invention, le fluide d’injection comprend avantageusement entre 10 ppm et 15 000 ppm de (co)polymèrc hydrosolublc, plus avantageusement entre 50 et 10 000 ppm, et encore plus avantageusement entre 100 et 5 000 ppm.According to the invention, the injection fluid advantageously comprises between 10 ppm and 15,000 ppm of water-soluble (co) polymer, more advantageously between 50 and 10,000 ppm, and even more advantageously between 100 and 5,000 ppm.
De manière totalement surprenante, la Demanderesse a découvert que les (co)polymères hydrosolubles fabriqués à partir de la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2méthylpropane sulfonique ou d’au moins un de ses sels, ont une meilleure fïltrabilité ainsi qu’une meilleure résistance à la dégradation chimique et à la dégradation thermique par rapport à des (co)polymères de poids moléculaire équivalents réalisés à partir d’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique n’étant pas sous forme cristalline hydratée. Les (co)polymères de l’invention présentent une fïltrabilité améliorée par rapport à des (co)polymères de poids moléculaire équivalents réalisés avec l’acide 2-acrylamido-2méthylpropane sulfonique n’étant pas sous forme hydratée et cristalline. Par ailleurs, il est connu que la fïltrabilité se détériore lorsque le poids moléculaire du (co)polymère augmente. L’intérêt de l’invention est que des (co)polymères de très haut poids moléculaire peuvent être obtenues tout en ayant une bonne fïltrabilité. De plus la concentration en polymère nécessaire pour atteindre une viscosité de fluide d’injection cible se trouve réduite, ce qui améliore les conditions économiques de la récupération de l’hydrocarbure et/ou du gaz contenu(s) dans la formation souterraine.Completely surprisingly, the Applicant has discovered that the water-soluble (co) polymers made from the hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2methylpropane sulfonic acid or of at least one of its salts, have better flexibility as well as better resistance to chemical degradation and thermal degradation compared to (co) polymers of equivalent molecular weight made from 2acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid not being in hydrated crystalline form. The (co) polymers of the invention exhibit improved flexibility compared to equivalent molecular weight (co) polymers made with 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid not being in hydrated and crystalline form. On the other hand, it is known that the flexibility deteriorates as the molecular weight of the (co) polymer increases. The advantage of the invention is that very high molecular weight (co) polymers can be obtained while having good flexibility. In addition, the polymer concentration required to achieve a target injection fluid viscosity is reduced, which improves the economics of recovering the hydrocarbon and / or gas contained in the subterranean formation.
Les (co)polymères hydrosolubles selon l’invention ont pour fonctionnalité de viscosifier les eaux injectées dans les réservoirs contenant du pétrole ou du gaz pour assurer un contrôle de mobilité sans qu’un recours à la réticulation, c’est à dire un pontage chimique inter chaînes, ne soit nécessaire.The water-soluble (co) polymers according to the invention have the function of viscosifying the water injected into tanks containing oil or gas to ensure mobility control without resorting to crosslinking, that is to say chemical bridging. between chains, is not necessary.
Selon un mode particulier de l’invention, le procédé de récupération assistée du pétrole est caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :According to a particular embodiment of the invention, the enhanced oil recovery process is characterized in that it comprises the following steps:
a) Préparation d’un fluide d’injection comprenant des (co)polymères ayant un poids moléculaire supérieure à 5 millions caractérisé en ce que • le fluide d’injection a une concentration en sel(s) supérieure à 100g/l dont au plus 50gzl de sel(s)s divalent(s), • les (co)polymères sont obtenus au moins à partir d’au moins 80% mol d’ATBS, 50% à 100% étant sous forme cristalline hydratée et/ou au moins un de ses sels, • la concentration en polymère du fluide d’injection est inférieure à 3000ppm en poids, • le fluide d’injection avant l’étape de cisaillement b) a une viscosité Vi, b) Cisaillement du fluide d’injection pour obtenir une baisse de la viscosité de plus de 25% par rapport à Vi et caractérisé en ce quea) Preparation of an injection fluid comprising (co) polymers having a molecular weight greater than 5 million characterized in that • the injection fluid has a salt concentration (s) greater than 100 g / l, of which at most 50g z l of divalent salt (s), • the (co) polymers are obtained at least from at least 80% mol of ATBS, 50% to 100% being in hydrated crystalline form and / or at least one of its salts, • the polymer concentration of the injection fluid is less than 3000 ppm by weight, • the injection fluid before the shearing step b) has a viscosity of Vi, b) Shear of the fluid of injection to obtain a drop in viscosity of more than 25% compared to Vi and characterized in that
V2-Veau > gV2-Calf> g
Veau où, V2 est la viscosité du fluide d’injection après cisaillement à la température de la formation.Calf where, V 2 is the viscosity of the injection fluid after shearing at the temperature of the formation.
Veau est la viscosité de l’eau utilisée pour la préparation du fluide d’injection à la température de la formation,Calf is the viscosity of the water used for the preparation of the injection fluid at the temperature of the formation,
c) Injection du fluide d’injection dans une formation souterraine caractérisée en ce que la formation souterraine est une formation carbonatée, ayant une perméabilité inférieure à 300 millidarcy et une température supérieure à 100°C,c) Injection of the injection fluid into an underground formation characterized in that the underground formation is a carbonate formation, having a permeability less than 300 millidarcy and a temperature greater than 100 ° C,
d) Balayage de la formation souterraine à l’aide du fluide injecté,d) Scanning the underground formation using the injected fluid,
e) Récupération d’un mélange aqueux et hydrocarboné,e) Recovery of an aqueous and hydrocarbon mixture,
VI correspond à la viscosité du fluide d’injection avant l’étape de cisaillement à la température de la formation.VI corresponds to the viscosity of the injection fluid before the shearing step at the temperature of the formation.
Comme déjà indiqué, V2 correspond à la viscosité du fluide d’injection après l’étape de cisaillement à la température de la formation. Veau correspond à la viscosité de l’eau utilisée pour la préparation du fluide d’injection à la température de la formation.As already indicated, V2 corresponds to the viscosity of the injection fluid after the shearing step at formation temperature. Calf is the viscosity of the water used to prepare the injection fluid at formation temperature.
L’étape de cisaillement peut être effectuée, par exemple, à l’aide d’une vanne, d’un orifice ou d’une pompe.The shearing step can be performed, for example, using a valve, orifice or pump.
Préférentiellement, la concentration en sel(s) divalent(s) dans le fluide d’injection est comprise entre 3 et 50g/LPreferably, the concentration of divalent salt (s) in the injection fluid is between 3 and 50g / L
Les formations carbonatées sont des formations de roches sédimentaires dont la composition en carbonates est d’au moins 50 %.Carbonate formations are sedimentary rock formations with a carbonate composition of at least 50%.
L’invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des figures et exemples suivants donnés afin d’illustrer l’invention et non de manière limitative.The invention and the advantages resulting therefrom will emerge more clearly from the following figures and examples given in order to illustrate the invention and not in a limiting manner.
DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF FIGURES
La figure 1 illustre le diagramme par diffraction des rayons X des cristaux obtenus selon l’exemple 1.Figure 1 illustrates the X-ray diffraction diagram of the crystals obtained according to Example 1.
La figure 2 illustre le diagramme par diffraction des rayons X des cristaux obtenus selon l’exemple 2.Figure 2 illustrates the X-ray diffraction diagram of the crystals obtained according to Example 2.
La figure 3 illustre le spectre infra-rouge à transformée de Fourier des cristaux obtenus en exemple 1.FIG. 3 illustrates the Fourier transform infrared spectrum of the crystals obtained in Example 1.
La figure 4 illustre le spectre infra-rouge à transformée de Fourier des cristaux obtenus selon l’exemple 2.Figure 4 illustrates the Fourier transform infrared spectrum of the crystals obtained according to Example 2.
La figure 5 illustre le quotient de filtration en fonction de la forme de l’ATBS et du poids moléculaire de copolymères.Figure 5 illustrates the filtration quotient as a function of the form of ATBS and the molecular weight of copolymers.
La figure 6 illustre la perte de viscosité en fonction de la forme de l’ATBS et de la teneur en fer de copolymères.Figure 6 illustrates the loss of viscosity as a function of the form of ATBS and the iron content of copolymers.
La figure 7 illustre la perte de viscosité en fonction de la forme de l’ATBS en vieillissement à 90°C de copolymères.Figure 7 illustrates the loss of viscosity as a function of the shape of ATBS in aging at 90 ° C of copolymers.
La figure 8 illustre le quotient de filtration en fonction de la forme de l’ATBS et du poids moléculaire d’homopolymèresFigure 8 illustrates the filtration quotient as a function of the form of ATBS and the molecular weight of homopolymers
La figure 9 illustre la perte de viscosité en fonction de la forme de l’ATBS et de la teneur en fer d’homopolymères.Figure 9 illustrates the loss of viscosity as a function of the form of ATBS and the iron content of homopolymers.
La figure 10 illustre le quotient de filtration en fonction de la forme de l’ATBS et du poids moléculaire de copolymèrcs post-hydrolyse.Figure 10 illustrates the filtration quotient as a function of the form of ATBS and the molecular weight of post-hydrolysis copolymers.
EXEMPLES DE REALISATION DE L’INVENTIONEXAMPLES OF EMBODIMENT OF THE INVENTION
Exemple 1 : Synthèse de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfoniqueExample 1: Synthesis of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid
Dans un réacteur agité de 2000 ml ayant une double enveloppe, sont ajoutés 1522 grammes d’acrylonitrile contenant 0,4% d’eau en poids et 180 grammes d’acide sulfurique fumant titrant 104% H2SO4 (18% Oléum). Le mélange est agité pendant 1 heure et refroidi par la double enveloppe du réacteur qui maintient la température du mélange sulfonant à -20°C.In a stirred reactor of 2000 ml having a double jacket, are added 1522 grams of acrylonitrile containing 0.4% of water by weight and 180 grams of fuming sulfuric acid titrating 104% H2SO4 (18% Oleum). The mixture is stirred for 1 hour and cooled by the jacket of the reactor which maintains the temperature of the sulfonating mixture at -20 ° C.
grammes d’isobutylène sont additionnés au mélange sulfonant précédent, à un débit de 1,6 grammes/minute.grams of isobutylene are added to the previous sulfonating mixture at a rate of 1.6 grams / minute.
La température du mélange est contrôlée à 45°C lors de rintroduction de l’isobutylène. Les particules de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique précipitent dans le mélange et le taux de solide est d’environ 20% en poids. Le mélange réactionnel est filtré sur un filtre de type Büchner et séché sous vide à 50°C. Le solide obtenu est l’acide 2-acrylamido2-méthylpropane sulfonique et se présente sous forme de poudre blanche très fine.The temperature of the mixture is controlled at 45 ° C during the introduction of isobutylene. The particles of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid precipitated from the mixture and the level of solid was about 20% by weight. The reaction mixture is filtered through a Büchner type filter and dried under vacuum at 50 ° C. The solid obtained is 2-acrylamido2-methylpropane sulfonic acid and appears as a very fine white powder.
Exemple 2 : Synthèse de la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2mcthylpropanc sulfoniqueExample 2: Synthesis of the hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2mcthylpropanc sulfonic acid
Dans un réacteur agité de 2000 ml ayant une double enveloppe, sont ajoutés 500 grammes d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique obtenu à l’exemple 1 et 460 grammes d’acide sulfurique à une concentration de 10% en H2SO4.In a 2000 ml stirred reactor having a double jacket, are added 500 grams of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid obtained in Example 1 and 460 grams of sulfuric acid at a concentration of 10% H2SO4.
250 mg de 4-hydroxy-2,2,6,6-tétraméthylpipéridin-l-oxyl sont ajoutés au mélange précédant.250 mg of 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl are added to the preceding mixture.
Le mélange est agité pendant 10 minutes, à 20°C, pour former une suspension A.The mixture is stirred for 10 minutes at 20 ° C to form a suspension A.
La suspension A est chauffée à une température de 60°C et est maintenue à cette température pendant 20 minutes afin de former une solution B.The suspension A is heated to a temperature of 60 ° C and is maintained at this temperature for 20 minutes in order to form a solution B.
La solution B est refroidie à une température de 10°C. Le temps de refroidissement entre 60°C et 10°C est de 6 heures. Une suspension C de cristaux d’acide 2-acrylamido-2méthylpropane sulfonique est obtenue. La suspension C est filtrée sur une essoreuse verticale de marque Robatel. Un solide de composition 1 est obtenu, il contient 80% en poids de cristaux d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique.Solution B is cooled to a temperature of 10 ° C. The cooling time between 60 ° C and 10 ° C is 6 hours. A suspension C of crystals of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid is obtained. Suspension C is filtered on a Robatel brand vertical wringer. A solid of composition 1 is obtained, it contains 80% by weight of crystals of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
Exemple 3 : Analyse par diffraction aux rayons XExample 3: X-ray diffraction analysis
Les solides obtenus aux exemples 1 et 2 sont préalablement broyés pour former des poudres et sont analysés par diffraction aux rayons X sur une gamme angulaire de 10 à 90°. L’équipement utilisé est un diffractomètre miniflex Π de marque Rigaku et est équipé d’une source au cuivre.The solids obtained in Examples 1 and 2 are ground beforehand to form powders and are analyzed by X-ray diffraction over an angular range of 10 to 90 °. The equipment used is a Rigaku brand miniflex Π diffractometer and is equipped with a copper source.
Nous pouvons observer que le solide obtenu à l’issu de l’exemple 2 (figure 2) a un diagramme de diffraction aux rayons X ayant les pics caractéristiques suivants :We can observe that the solid obtained at the end of Example 2 (figure 2) has an X-ray diffraction pattern with the following characteristic peaks:
10.58°, 11.2°, 12.65°, 13.66°, 16.28°, 18.45°, 20°, 20.4°, 22.5°, 25.5°, 25.88°, 26.47°, 28.52°, 30.28°, 30.8°, 34.09°, 38.19°, 40.69°, 41.82°, 43.74°, 46.04°degrés 2-thêta (+/0.1°).10.58 °, 11.2 °, 12.65 °, 13.66 °, 16.28 °, 18.45 °, 20 °, 20.4 °, 22.5 °, 25.5 °, 25.88 °, 26.47 °, 28.52 °, 30.28 °, 30.8 °, 34.09 °, 38.19 ° , 40.69 °, 41.82 °, 43.74 °, 46.04 ° degrees 2-theta (+ / 0.1 °).
Exemple 4 : Mesure infra-rouge à transformée de FourierExample 4: Fourier transform infrared measurement
L’équipement de mesure infra-rouge par transformée de Fourier est le Spectrum 100 de la marque Perkin Elmer, dont la précision est de 8cm1.The infrared measurement equipment by Fourier transform is the Spectrum 100 from the Perkin Elmer brand, whose precision is 8cm 1 .
Les solides obtenus aux exemples 1 et 2 sont tamisés à lOOgm. Les particules restant sur le tamis sont scchécs et mises à l’étuve à 60°C pendant au moins 4 heures.The solids obtained in Examples 1 and 2 are sieved at 100 gm. The particles remaining on the sieve are dried and placed in an oven at 60 ° C for at least 4 hours.
mg de solide sont précisément pesés et sont mélangés avec 500 mg de bromure de potassium (KBr). Le mélange est ensuite compacté dans une presse hydraulique sous une pression d’au moins 10 bars.mg of solid are precisely weighed and are mixed with 500 mg of potassium bromide (KBr). The mixture is then compacted in a hydraulic press under a pressure of at least 10 bar.
Nous pouvons observer que les bandes suivantes (figure 4) sont caractéristiques de la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique : 3280cm1, 3126cm1, 1657cm1, 1595cm-1, 1453cm1, 1395cm1, 1307cm1, 1205cm1, 1164cm-1, 1113cm-1, 1041cm’1, 968cm’1, 885cm’1, 815cm’1, 794cm’1.We can observe that the following bands (figure 4) are characteristic of the hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid: 3280cm 1 , 3126cm 1 , 1657cm 1 , 1595cm- 1 , 1453cm 1 , 1395cm 1 , 1307cm 1 , 1205cm 1 , 1164cm -1 , 1113cm -1 , 1041cm ' 1 , 968cm' 1 , 885cm ' 1 , 815cm' 1 , 794cm ' 1 .
Le spectre infra-rouge du solide selon l’exemple 1 (figure 3) ne présente pas les mêmes pics.The infrared spectrum of the solid according to Example 1 (Figure 3) does not show the same peaks.
Exemple 5 : Préparation du copolymère acrylamide/acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique de forme cristalline hydratée (75/25 mole%)Example 5 Preparation of the acrylamide / 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid copolymer in hydrated crystalline form (75/25 mole%)
Dans un bêcher de 2000 ml sont ajoutés 549,5 g d’eau déionisée, 520.5 g d’acrylamide en solution à 50%, 97,6 g de lessive de soude à 50%, 16,2 g d’urée et 316,2 g de cristaux d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique obtenus dans l’exemple 2.In a 2000 ml beaker are added 549.5 g of deionized water, 520.5 g of acrylamide in 50% solution, 97.6 g of 50% sodium hydroxide solution, 16.2 g of urea and 316, 2 g of crystals of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid obtained in Example 2.
La solution ainsi obtenue est refroidie entre 5 et 10°C et transférée dans un réacteur de polymérisation adiabatique, un bullage d’azote est réalisé pendant 30 minutes afin d’éliminer toute trace d’oxygène dissout.The solution thus obtained is cooled to between 5 and 10 ° C and transferred to an adiabatic polymerization reactor, nitrogen bubbling is carried out for 30 minutes in order to remove all traces of dissolved oxygen.
Sont ensuite ajoutés dans le réacteur :The following are then added to the reactor:
• 0,45 g de 2,2’-azobisisobutyronitrile, • 1,5 ml d’une solution à 2,5 g/1 de dihydrochlorure de 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2- yl)propane], • 1,5 ml d’une solution à 1 g/1 d’hypophosphite de sodium, • 1,5 ml d’une solution à 1 g/1 de ter-butyl hydroperoxyde, • 1,5 ml d’une solution à 1 g/1 de sulfate d’ammonium et de fer(TT) hexahydraté (sel de• 0.45 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile, • 1.5 ml of a 2.5 g / 1 solution of 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) dihydrochloride propane], • 1.5 ml of a 1 g / 1 solution of sodium hypophosphite, • 1.5 ml of a 1 g / 1 solution of ter-butyl hydroperoxide, • 1.5 ml of a 1 g / 1 solution of ammonium iron sulfate (TT) hexahydrate (salt of
Mohr).Mohr).
Après quelques minutes, l’arrivée d’azote est fermée et le réacteur est clos. La réaction de polymérisation se déroule pendant 2 à 5 heures jusqu’à atteindre un pic de température. Le gel caoutchouteux obtenu est haché et séché pour obtenir une poudre grossière elle-même broyée et tamisée pour obtenir le polymère sous forme de poudre.After a few minutes, the nitrogen supply is shut off and the reactor is shut down. The polymerization reaction takes place for 2 to 5 hours until it reaches a peak temperature. The rubbery gel obtained is chopped and dried to obtain a coarse powder which is itself crushed and sieved to obtain the polymer in powder form.
Exemple 6 : Préparation du copolymère acrylamide/acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique de forme non cristalline hydratée (75/25 mole%)Example 6 Preparation of the acrylamide / 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid copolymer in hydrated non-crystalline form (75/25 mole%)
Les polymères sont préparés comme dans l’exemple 5 en remplaçant l’acide 2-acrylamido2-méthylpropane sulfonique de forme cristalline hydratée (exemple 2) par de l’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique n’étant pas de forme cristalline hydratée synthétisé en exemple 1.The polymers are prepared as in Example 5 by replacing 2-acrylamido2-methylpropane sulfonic acid in hydrated crystalline form (Example 2) with 2acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid not being in hydrated crystalline form synthesized in example 1.
Exemple 7 : Mesure du quotient de filtration des solutions de polymèresExample 7: Measurement of the filtration quotient of polymer solutions
Des tests de filtration ont été réalisés sur 3 polymères préparés à partir de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique ΡΊ, P’2 et P’3 de poids moléculaire croissants respectifs 6,5, 9 et 11,5 millions Da, préparés comme décrit dans l’exemple 6, et sur 4 polymères préparés à partir de la forme cristalline de l’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique PI, P2, P3 et P4 de poids moléculaire croissants respectifs 6,5, 9, 11 et 13 millions DA, préparés comme décrit dans l’exemple 5. Le grade de poids moléculaire 13 millions Da n’est pas accessible lors de rutilisation de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique.Filtration tests were carried out on 3 polymers prepared from the non-crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid ΡΊ, P'2 and P'3 of increasing molecular weights 6.5, 9 and respectively 11.5 million Da, prepared as described in Example 6, and on 4 polymers prepared from the crystalline form of 2acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid PI, P2, P3 and P4 with increasing molecular weights respectively 6, 5, 9, 11 and 13 million DA, prepared as described in Example 5. The molecular weight grade 13 million Da is not accessible when reusing the non-crystalline form of 2-acrylamido-2- acid. methylpropane sulfonic.
Les solutions de polymères ont été préparées à une concentration active de 1 000 ppm dans une saumure contenant de l’eau, 30 000 ppm de NaCl et 3 000 ppm de CaC12,2H2O. Le quotient de filtration (FR) a été mesuré sur des filtres ayant une taille de pore de 1,2 pm représentatifs de gisements de faible perméabilité. Les résultats sont présentés sur la figure 5.Polymer solutions were prepared at an active concentration of 1000 ppm in brine containing water, 30,000 ppm NaCl and 3000 ppm CaCl2.2H2O. The filtration quotient (FR) was measured on filters having a pore size of 1.2 µm representative of low permeability deposits. The results are shown in Figure 5.
Tableau 1 : Polymères testés pour le quotient de fîltrabilitéTable 1: Polymers tested for the filterability quotient
Nous pouvons observer qu’à poids moléculaire équivalents les polymères préparés à partir de la forme cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P1-P3) présentent toujours un FR inférieur à celui des polymères préparés à partir de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P’l-P’3). Cet écart devient de plus en plus important quand le poids moléculaire du polymère augmente. Le polymère fabriqué à partir de la forme cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique de poids moléculaire 13 millions Da (P4) présentent même un FR plus faible que le polymère préparé à partir de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2méthylpropane sulfonique de poids moléculaire inférieur (11,5 millions Da, P’3).We can observe that at equivalent molecular weight the polymers prepared from the crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (P1-P3) always have a lower FR than that of the polymers prepared from the form non-crystalline 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (P'1-P'3). This difference becomes more and more important as the molecular weight of the polymer increases. The polymer made from the crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid of molecular weight 13 million Da (P4) even has a lower FR than the polymer made from the non-crystalline form of lower molecular weight 2-acrylamido-2methylpropanesulfonic acid (11.5 million Da, P'3).
Exemple 8 : Mesure de la résistance à la dégradation chimique de solutions de polymères de poids moléculaire équivalentsExample 8: Measurement of the resistance to chemical degradation of solutions of polymers of equivalent molecular weight
Des tests de résistance à la dégradation chimique des polymères P3 et P’3 ont été réalisés en conditions aérobiques en présence de différentes concentrations en fer(II) (2, 5, 10 et 20 ppm) dans une saumure composée d’eau, de 37 000 ppm de NaCl, 5 000 ppm de NazSCU et 200 ppm de NaHCCh. Ces tests ont été réalisés sur un polymère préparé à partir de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P’3) et sur un polymère fabriqué à partir de la forme cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P3). Les deux polymères ont la même composition chimique. Les résultats obtenus après 24 h de mise en contact de la solution de polymère avec le contaminant sont présentés sur la figure 6.Tests of resistance to chemical degradation of polymers P3 and P'3 were carried out under aerobic conditions in the presence of different concentrations of iron (II) (2, 5, 10 and 20 ppm) in a brine composed of water, 37,000 ppm NaCl, 5,000 ppm NazSCU and 200 ppm NaHCCh. These tests were carried out on a polymer prepared from the non-crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (P'3) and on a polymer made from the crystalline form of 2- acid. 2-acrylamido-methylpropane sulfonic acid (P3). The two polymers have the same chemical composition. The results obtained after 24 h of bringing the polymer solution into contact with the contaminant are presented in FIG. 6.
Nous pouvons observer que pour chaque concentration en fer(II) le polymère P3 perd moins de viscosité que le polymère P’3 équivalent.We can observe that for each iron (II) concentration the polymer P3 loses less viscosity than the equivalent polymer P'3.
Exemple 9 : Mesure de la résistance à la dégradation thermique de solutions de polymères de poids moléculaire équivalentsExample 9: Measurement of the resistance to thermal degradation of solutions of polymers of equivalent molecular weight
Des tests de résistance à la dégradation thermique des polymères P3 et P’3 ont été réalisés en conditions anaérobiques à une concentration active de 2 000 ppm dans une saumure composée de 30 000 ppm de NaCl et 3 000 ppm de CaCh,2H2O. Ces tests ont été réalisés sur un polymère préparé à partir de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2méthylpropane sulfonique (P’3) et sur un polymère fabriqué à partir de la forme cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P3). Les deux polymères ont la même composition chimique. Les solutions de polymères ont été vieillies pendant 6 mois à 90°C. Les résultats obtenus sont présentés sur la figure 7 en termes de perte de viscosité. Nous pouvons observer que le P3 perd moins de viscosité que le P’3 équivalent.Tests of resistance to thermal degradation of polymers P3 and P'3 were carried out under anaerobic conditions at an active concentration of 2000 ppm in a brine composed of 30,000 ppm of NaCl and 3000 ppm of CaCh, 2H2O. These tests were carried out on a polymer prepared from the non-crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (P'3) and on a polymer made from the crystalline form of 2-acrylamido- acid. 2-methylpropane sulfonic acid (P3). The two polymers have the same chemical composition. The polymer solutions were aged for 6 months at 90 ° C. The results obtained are shown in Figure 7 in terms of viscosity loss. We can observe that the P3 loses less viscosity than the equivalent P’3.
Exemple 10 : Préparation d’homopolymères à partir de la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfoniqueExample 10: Preparation of homopolymers from the hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid
Dans un bêcher de 2000 ml sont ajoutés 390,5 g d’eau déionisée, 262 g de lessive de soude à 50% et 847,5 g de cristaux d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique obtenus dans l’exemple 2.390.5 g of deionized water, 262 g of 50% sodium hydroxide solution and 847.5 g of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid crystals obtained in Example 2 are added to a 2000 ml beaker. .
La solution ainsi obtenue est refroidie entre 5 et 10°C et transférée dans un réacteur de polymérisation adiabatique, un bullage d’azote est réalisé pendant 30 minutes afin d’éliminer toute trace d’oxygène dissout.The solution thus obtained is cooled to between 5 and 10 ° C and transferred to an adiabatic polymerization reactor, nitrogen bubbling is carried out for 30 minutes in order to remove all traces of dissolved oxygen.
Sont ensuite ajoutés dans le réacteur :The following are then added to the reactor:
• 0,45 g de 2,2’-azobisisobutyronitrile, • 1,5 ml d’une solution à 2,5 g/1 de dihydrochlorure de 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2- yl)propane], • 1,5 ml d’une solution à 1 g/1 d’hypophosphite de sodium, • 1,5 ml d’une solution à 1 g/1 de ter-butyl hydroperoxyde, • 1,5 ml d’une solution à 1 g/1 de sulfate d’ammonium et de fer(II) hexahydraté (sel de• 0.45 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile, • 1.5 ml of a 2.5 g / 1 solution of 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) dihydrochloride propane], • 1.5 ml of a 1 g / 1 solution of sodium hypophosphite, • 1.5 ml of a 1 g / 1 solution of ter-butyl hydroperoxide, • 1.5 ml of a 1 g / 1 solution of ammonium and iron (II) sulfate hexahydrate (salt of
Mohr).Mohr).
Après quelques minutes, l’arrivée d’azote est fermée et le réacteur est clos. La réaction de polymérisation se déroule pendant 2 à 5 heures jusqu’à atteindre un pic de température. Le gel caoutchouteux obtenu est haché et séché pour obtenir une poudre grossière elle-même broyée et tamisée pour obtenir le polymère sous forme de poudre.After a few minutes, the nitrogen supply is shut off and the reactor is shut down. The polymerization reaction takes place for 2 to 5 hours until it reaches a peak temperature. The rubbery gel obtained is chopped and dried to obtain a coarse powder which is itself crushed and sieved to obtain the polymer in powder form.
Exemple 11 : Préparation d’homopolvmères à partir de l’acide 2-acrylamido-2méthylpropane sulfonique de forme non cristalline hydratée.Example 11: Preparation of homopolymers from 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid in hydrated non-crystalline form.
Les polymères sont préparés comme dans l’exemple 10 en remplaçant l’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique de forme cristalline hydratée (exemple 2) par de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropanc sulfonique n’étant pas de forme cristalline hydratée synthétisé en exemple 1.The polymers are prepared as in Example 10 by replacing 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid in hydrated crystalline form (example 2) with 2-acrylamido-2-methylpropanc sulfonic acid which is not in hydrated crystalline form. synthesized in example 1.
Exemple 12 : Mesure du quotient de filtration des solutions de polymèresExample 12: Measurement of the filtration quotient of polymer solutions
Des tests de filtration ont été réalisés sur 2 polymères préparés à partir de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique P’5, P’6 de poids moléculaire croissants respectifs 3,1 et 5,3 millions Da, préparés comme décrit dans l’exemple 11, et sur 3 polymères fabriqués à partir de la forme cristalline de l’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique P5, P6 et P7 de poids moléculaire croissants respectifs 3,1, 5,3 et 15 millions Da, préparés comme décrit dans l’exemple 10. Le grade de poids moléculaire 15 millions Da n’est pas accessible lors de rutilisation de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique.Filtration tests were carried out on 2 polymers prepared from the non-crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid P'5, P'6 with increasing molecular weights 3.1 and 5.3 million respectively. Da, prepared as described in Example 11, and on 3 polymers made from the crystalline form of 2acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid P5, P6 and P7 of increasing molecular weights 3.1, 5.3 and respectively 15 million Da, prepared as described in Example 10. The 15 million Da molecular weight grade is not accessible when using the non-crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
Les solutions de polymères ont été préparées à une concentration active de 1 000 ppm dans une saumure contenant de l’eau, 30 000 ppm de NaCl et 3 000 ppm de CaC12,2H2O. Le quotient de filtration (FR) a été mesuré sur des filtres ayant une taille de pore de 1,2 pm représentatifs de gisements de faible perméabilité. Les résultats sont présentés sur la figure 8.Polymer solutions were prepared at an active concentration of 1000 ppm in brine containing water, 30,000 ppm NaCl and 3000 ppm CaCl2.2H2O. The filtration quotient (FR) was measured on filters having a pore size of 1.2 µm representative of low permeability deposits. The results are shown in Figure 8.
Tableau 2 : Polymères testés pour le quotient de filtrabilitéTable 2: Polymers tested for the filterability quotient
Nous pouvons observer qu’à poids moléculaire équivalents les polymères fabriqués à partir de la forme cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P5-P6) présentent toujours un FR inférieur à celui des polymères fabriqués à partir de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P’5-P’6). Cet écart devient de plus en plus important quand le poids moléculaire du polymère augmente. Le polymère préparé à partir de la forme cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique de poids moléculaire 15 millions Da (P7) présentent même un FR plus faible que le polymère préparé à partir de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2méthylpropane sulfonique de poids moléculaire inférieur (5,3 millions Da, P’6).We can observe that at equivalent molecular weight polymers made from the crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (P5-P6) always have a lower FR than polymers made from the form non-crystalline 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (P'5-P'6). This difference becomes more and more important as the molecular weight of the polymer increases. The polymer prepared from the crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid of molecular weight 15 million Da (P7) even has a lower FR than the polymer prepared from the non-crystalline form of lower molecular weight 2-acrylamido-2methylpropane sulfonic acid (5.3 million Da, P'6).
Exemple 13 : Mesure de la résistance à la dégradation chimique de solutions des polymères P6 et P’6.Example 13: Measurement of the resistance to chemical degradation of solutions of polymers P6 and P'6.
Des tests de résistance à la dégradation chimique des polymères P6 et P’6 de poids moléculaire 5,3 millions Da ont été réalisées en conditions aérobiques en présence de différentes concentrations en fer(II) (2, 5, 10 et 20 ppm) dans une saumure composée d’eau, de 37 000 ppm de NaCl, 5 000 ppm de Na2SÛ4 et 200 ppm de NaHCCh. Ces tests ont été réalisés sur un polymère préparé à partir de la forme non cristalline de l’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P’6) et sur un polymère préparé à partir de la forme cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P6). Les deux polymères ont la même composition chimique. Les résultats obtenus après 24 h de mise en contact de la solution de polymère avec le contaminant sont présentés sur la figure 9.Tests of resistance to chemical degradation of polymers P6 and P'6 of molecular weight 5.3 million Da were carried out under aerobic conditions in the presence of different concentrations of iron (II) (2, 5, 10 and 20 ppm) in a brine composed of water, 37,000 ppm of NaCl, 5,000 ppm of Na2SO4 and 200 ppm of NaHCCh. These tests were carried out on a polymer prepared from the non-crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (P'6) and on a polymer prepared from the crystalline form of 2-acrylamido-acid. 2-methylpropane sulfonic acid (P6). The two polymers have the same chemical composition. The results obtained after 24 h of bringing the polymer solution into contact with the contaminant are presented in FIG. 9.
Nous pouvons observer que pour chaque concentration en fer(II) le polymère P6 perd moins de viscosité que le polymère P’6 équivalent.We can observe that for each iron (II) concentration the polymer P6 loses less viscosity than the equivalent polymer P'6.
Exemple 14 : Préparation du copolymère P8 acrylamide/acide 2-acrylamido-2méthylpropane sulfonique de forme cristalline hydratée (75/25 mole%) post hydrolysé.Example 14 Preparation of the P8 acrylamide / 2-acrylamido-2methylpropane sulfonic acid copolymer in hydrated crystalline form (75/25 mole%) post hydrolyzed.
Dans un bêcher de 2000 ml sont ajoutés 761,9 g d’eau déionisée, 574,2 g d’acrylamide en solution à 50%, 35,9g de lessive de soude à 50%, 11,7g d’urée et 116,3g de cristaux d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique obtenus dans l’exemple 2.In a 2000 ml beaker are added 761.9 g of deionized water, 574.2 g of acrylamide in 50% solution, 35.9 g of 50% sodium hydroxide solution, 11.7 g of urea and 116, 3g of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid crystals obtained in Example 2.
La solution ainsi obtenue est refroidie entre 0 et 5°C et transférée dans un réacteur de polymérisation adiabatique, un bullage d’azote est réalisé pendant 30 minutes afin d’éliminer toute trace d’oxygène dissout.The solution thus obtained is cooled between 0 and 5 ° C and transferred to an adiabatic polymerization reactor, nitrogen bubbling is carried out for 30 minutes in order to remove all traces of dissolved oxygen.
Sont ensuite ajoutés dans le réacteur :The following are then added to the reactor:
• 0,45 g de2,2’-azobisisobutyronitrile, • 1,5 ml d’une solution à 5 g/1 de dihydrochlorure de 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2- yljpropanc], • 1,5 ml d’une solution à 1 g/1 d’hypophosphite de sodium, • 2,25 ml d’une solution à 1 gd de ter-butyl hydroperoxyde, • 3,0 ml d’une solution à 1 g/1 de sulfate d’ammonium et de fer(TI) hexahydraté (sel de• 0.45 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile, • 1.5 ml of a 5 g / 1 solution of 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yljpropanc] dihydrochloride, • 1 , 5 ml of a 1 g / 1 solution of sodium hypophosphite, • 2.25 ml of a 1 gd solution of ter-butyl hydroperoxide, • 3.0 ml of a 1 g / 1 solution ammonium iron sulfate (TI) hexahydrate (salt of
Mohr).Mohr).
Après quelques minutes, l’arrivée d’azote est fermée et le réacteur est clos. La réaction de polymérisation se déroule pendant 2 à 5 heures jusqu’à atteindre un pic de température. Le gel caoutchouteux obtenu est haché en particules d’une taille comprise entre 1 et 6 mm.After a few minutes, the nitrogen supply is shut off and the reactor is shut down. The polymerization reaction takes place for 2 to 5 hours until it reaches a peak temperature. The resulting rubbery gel is chopped into particles with a size of between 1 and 6 mm.
500,0 g de gel préalablement haché sont ensuite mélangés à 18,0 g de lessive de soude à 50%, le mélange est porté et maintenu à une température de 90°C pour une durée de 90 minutes.500.0 g of previously chopped gel are then mixed with 18.0 g of 50% sodium hydroxide solution, the mixture is brought to and maintained at a temperature of 90 ° C. for a period of 90 minutes.
Le gel est ensuite séché et broyé pour obtenir le polymère sous forme de poudre.The gel is then dried and ground to obtain the polymer in powder form.
Exemple 15 : Préparation du copolymère P’8 acrylamide/acide 2-acrylamido-2méthvlnropane sulfonique de forme non cristalline hydratée (75/25 mole%) post hydrolysé.Example 15: Preparation of the P'8 acrylamide / 2-acrylamido-2méthvlnropanesulfonic acid copolymer in hydrated non-crystalline form (75/25 mole%) post hydrolyzed.
Le copolymère est prépare comme dans l’exemple 14 en remplaçant l’acide 2-acrylamido2-méthylpropane sulfonique de forme cristalline hydratée (exemple 2) par de l’acide 2acrylamido-2-méthylpropane sulfonique n’étant pas de forme cristalline hydratée obtenue en exemple 1.The copolymer is prepared as in Example 14 by replacing 2-acrylamido2-methylpropane sulfonic acid in hydrated crystalline form (Example 2) with 2acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid not being in hydrated crystalline form obtained by example 1.
Exemple 16 : Mesure du quotient de filtration des solutions de polymèresExample 16: Measurement of the filtration quotient of polymer solutions
Des tests de filtration ont été réalisés sur un polymère préparé à partir de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique P’8 de poids moléculaire 22 millions Da, préparés comme décrit dans l’exemple 15, et sur un polymère préparé à partir de la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique P8 de poids moléculaire de 26 millions Da, préparés comme décrit dans l’exemple 14.Filtration tests were carried out on a polymer prepared from the non-crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid P'8 of molecular weight 22 million Da, prepared as described in Example 15, and on a polymer prepared from the hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid P8 with a molecular weight of 26 million Da, prepared as described in Example 14.
Les solutions de polymères ont été préparées à une concentration active de 1 000 ppm dans une saumure contenant de l’eau, 30 000 ppm de NaCl et 3 000 ppm de CaC12,2H2O. Le quotient de filtration (FR) a été mesuré sur des filtres ayant une taille de pore de 3 gm représentatifs de gisements de faible perméabilité. Les résultats sont présentés sur la figure 10.Polymer solutions were prepared at an active concentration of 1000 ppm in brine containing water, 30,000 ppm NaCl and 3000 ppm CaCl2.2H2O. The filtration quotient (FR) was measured on filters having a pore size of 3 gm representative of low permeability deposits. The results are shown in Figure 10.
Tableau 3 : Polymères testés pour le quotient de filtrabilitéTable 3: Polymers tested for the filterability quotient
Nous pouvons observer que, malgré un poids moléculaire plus élevé, le copolymère préparé à partir de la forme cristalline hydratée de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P8) présente un FR équivalent à celui du copolymère fabriqué à partir de la forme non cristalline de l’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (P’8).We can observe that, despite a higher molecular weight, the copolymer prepared from the hydrated crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (P8) has an RF equivalent to that of the copolymer made from the non-crystalline form of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (P'8).
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1752288 | 2017-03-20 |
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|---|---|
| OA19373A true OA19373A (en) | 2020-07-31 |
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