RU2776701C1 - New composition for oil and gas production - Google Patents

New composition for oil and gas production Download PDF

Info

Publication number
RU2776701C1
RU2776701C1 RU2021137227A RU2021137227A RU2776701C1 RU 2776701 C1 RU2776701 C1 RU 2776701C1 RU 2021137227 A RU2021137227 A RU 2021137227A RU 2021137227 A RU2021137227 A RU 2021137227A RU 2776701 C1 RU2776701 C1 RU 2776701C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
composition
mol
water
acrylamide
Prior art date
Application number
RU2021137227A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Седрик Фаверо
Сихам Телител
Original Assignee
Спсм Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Спсм Са filed Critical Спсм Са
Application granted granted Critical
Publication of RU2776701C1 publication Critical patent/RU2776701C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil and gas production.
SUBSTANCE: inventions group relates to oil and gas production. The composition for producing an injected fluid for oil and gas production contains an inverse emulsion of a water-soluble polymer A containing cationic monomer units, and solid particles of a water-soluble polymer B containing cationic monomer units. Water-soluble polymer A contains from 10 to 40 mol.% cationic monomer units, based on the total number of monomer units. The mol% cationicity of polymer A is greater than or equal to the mol% cationicity of polymer B. A method for treating a section of a subterranean formation includes providing the above composition, obtaining an injected fluid using at least the above composition, introducing the injected fluid into a section of a subterranean formation. The fracturing method includes providing the above composition, obtaining a fracturing fluid using at least the above composition and at least a proppant, introducing the fracturing fluid into a section of a subterranean formation.
EFFECT: improving the viscosity of the injected fluid, ensuring the suspension of particles in it, including under the condition of high shear force, environmental safety.
22 cl, 4 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к новой композиции, содержащей водорастворимые полимеры для обработки участка подземного пласта. Настоящее изобретение также относится к способу обработки участка подземного пласта и, в частности, к способу добычи нефти и газа, где применяют композицию. Композиция особенно пригодна для получения флюида для разрыва пласта в операциях по разрыву пласта и закачиваемого флюида при увеличении добычи нефти с помощью химических средств (EOR).The present invention relates to a novel composition containing water-soluble polymers for treating a section of a subterranean formation. The present invention also relates to a method for treating a section of a subterranean formation, and in particular to a method for producing oil and gas, where the composition is used. The composition is particularly useful for producing fracturing fluid in fracturing operations and injection fluid in chemically assisted oil recovery (EOR).

Уровень техникиState of the art

Водорастворимые полимеры широко применяются в способах добычи нефти и газа, таких как операции по увеличению добычи нефти и гидравлического разрыва пласта, а также иные операции интенсификации, цементирования, бурения или заканчивания. Водорастворимые полимеры обычно представлены в форме раствора, в форме обратной эмульсии, в форме порошка или в форме дисперсии. Каждая из них имеет известные преимущества и недостатки.Water-soluble polymers are widely used in oil and gas production processes such as oil enhancement and hydraulic fracturing operations, as well as other stimulation, cementing, drilling or completion operations. Water-soluble polymers are usually in the form of a solution, in the form of an inverse emulsion, in the form of a powder or in the form of a dispersion. Each of them has known advantages and disadvantages.

В нефтегазовой промышленности обычно существует потребность в высококонцентрированном образце полимерной композиции, причем легко применимом, и, поэтому, предпочтительно в форме жидкости. В документе WO2017/187150 предложен состав, полученный с помощью смешивания гранулированного водорастворимого полимера для снижения трения и обратной полимерной эмульсии. В нем предложена жидкая композиция, которая не требует специального оборудования, и которая считается технически преимущественной и экономически выгодной. Точнее говоря, композиция обладает характеристиками снижения трения, которые соответствуют характеристикам существующих ранее веществ, снижающих трение, или превосходят их. Уровень снижения трения является выше и достигается быстрее.In the oil and gas industry, there is generally a need for a highly concentrated sample of a polymer composition that is readily applicable, and therefore preferably in the form of a liquid. WO2017/187150 proposes a composition made by mixing a granular water soluble friction reducing polymer and an inverted polymer emulsion. It proposes a liquid composition that does not require special equipment, and which is considered technically advantageous and economically advantageous. More specifically, the composition has friction reducing characteristics that match or exceed those of prior art friction reducing agents. The level of friction reduction is higher and is achieved faster.

В операциях по добыче нефти и газа нагнетаемые в подземный пласт флюиды могут содержать частицы или коллоиды. В данном случае частицы или коллоиды должны быть суспендированы во флюиде с целью предотвращения каких-либо осаждения и неоднородности диспергированных частиц. С этой целью в композициях на основе закачиваемого флюида обычно применяют полимеры для увеличения вязкости. Однако композиция на основе закачиваемого флюида обычно подвергается условиям высокого усилия сдвига, и полимеры для увеличения вязкости, которые обычно являются псевдопластичными, не дают удовлетворительных результатов.In oil and gas production operations, fluids injected into a subterranean formation may contain particles or colloids. In this case, the particles or colloids must be suspended in the fluid in order to prevent any settling and inhomogeneity of the dispersed particles. For this purpose, polymers are commonly used in injection fluid formulations to increase viscosity. However, the injected fluid composition is typically subjected to high shear conditions, and viscosifying polymers, which are typically pseudoplastic, do not give satisfactory results.

Существует необходимость в таком (таких) эффекте (эффектах) водорастворимых полимеров, применяемых в способах добычи нефти и газа, как улучшение показателя вязкости и/или обеспечения суспендирования, в частности, если имеют место условия высокого усилия сдвига. There is a need for such an effect (s) of water-soluble polymers used in oil and gas production methods as improving the viscosity index and / or providing suspension, in particular if high shear conditions occur.

В операции по разрыву пласта, в частности в случае применения веществ, снижающих трение, с высокой вязкостью (HVFR) важна дозировка указанных HVFR и существует необходимость в более экологически безопасных решениях, таких как новые продукты, для производства которых требуется меньше энергии, и более эффективные продукты для уменьшения их расхода.In fracturing operations, particularly in the case of high viscosity friction reducers (HVFRs), the dosage of these HVFRs is important and there is a need for more environmentally friendly solutions such as new products that require less energy to produce and more efficient products to reduce their consumption.

Заявитель разработал новую композицию, полученную с использованием комбинации конкретных водорастворимых полимеров, которая позволяет решить вышеописанную проблему.The applicant has developed a new composition, obtained using a combination of specific water-soluble polymers, which solves the above problem.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В первом аспекте настоящее изобретение предусматривает композицию для получения закачиваемого флюида для добычи нефти и газа, содержащуюIn a first aspect, the present invention provides a composition for producing an injected fluid for oil and gas production, comprising

- обратную эмульсию водорастворимого полимера A, содержащего катионные мономерные звенья, и- an inverse emulsion of water-soluble polymer A containing cationic monomer units, and

- твердые частицы водорастворимого полимера B, содержащего катионные мономерные звенья, и - solid particles of water-soluble polymer B containing cationic monomer units, and

при этом водорастворимый полимер A содержит от 10 до 40 мол.% катионных мономерных звеньев в пересчете на общее количество мономерных звеньев, и при этом катионность в мол.% полимера A выше или равняется катионности в мол.% полимера B.while the water-soluble polymer A contains from 10 to 40 mol.% cationic monomer units, calculated on the total number of monomer units, and the cationicity in mol.% of polymer A is higher than or equal to the cationicity in mol.% of polymer B.

Благодаря тонкой корректировке композиции в соответствии с настоящим изобретением можно достичь экологических целей, присущих новым техническим инновациям. В данном случае композиция приводит к снижению расхода продукта благодаря лучшим характеристикам. Поскольку катионные мономеры имеют склонность к более высокому углеродному следу, и для их получения требуется больше реакционных стадий, существует потребность в уменьшении содержания катионных мономеров в полимере как можно ниже, т.е. катионности. Through fine adjustment of the composition in accordance with the present invention, it is possible to achieve the environmental goals inherent in new technical innovations. In this case, the composition leads to a reduction in product consumption due to better characteristics. Because cationic monomers tend to have a higher carbon footprint and require more reaction steps to produce them, there is a need to reduce the cationic monomer content of the polymer as low as possible, i. cationicity.

Композиция по настоящему изобретению достигает данной цели, поскольку средняя катионность полимеров, содержащихся в указанной композиции, ниже по сравнению с имеющимся в настоящее время катионным продуктом. Меньшее количество катионного мономера обычно означает большее количество акриламида, который предпочтительно получают с помощью биоконверсии с меньшим потреблением энергии. В силу всех этих причин продукт по настоящему изобретению является более экологически безопасным.The composition of the present invention achieves this goal because the average cationicity of the polymers contained in said composition is lower compared to the currently available cationic product. Less cationic monomer usually means more acrylamide, which is preferably produced by bioconversion with lower energy consumption. For all these reasons, the product of the present invention is more environmentally friendly.

Во втором аспекте настоящее изобретение предусматривает закачиваемый флюид для способа добычи нефти и газа, при этом указанный флюид получен с использованием композиции по настоящему изобретению. Закачиваемый флюид может представлять собой закачиваемый флюид для нагнетания полимера или флюид для разрыва пласта.In a second aspect, the present invention provides an injection fluid for an oil and gas recovery process, said fluid being produced using a composition of the present invention. The injected fluid may be a polymer injection fluid or a fracturing fluid.

В третьем аспекте настоящее изобретение предусматривает способ обработки участка подземного пласта, включающий обеспечение композиции по настоящему изобретению, получение закачиваемого флюида с помощью по меньшей мере указанной композиции, введение закачиваемого флюида в участок подземного пласта. In a third aspect, the present invention provides a method for treating a section of a subterranean formation, comprising providing a composition of the present invention, obtaining an injected fluid with at least said composition, introducing the injected fluid into a section of a subterranean formation.

Обработка участка подземного пласта включает обработку части подземного пласта или обработку всего подземного пласта.Treating a section of a subterranean formation includes treating a portion of the subterranean formation or treating the entire subterranean formation.

В четвертом аспекте настоящее изобретение предусматривает способ разрыва пласта, включающий обеспечение композиции по настоящему изобретению, получение флюида для разрыва пласта с помощью по меньшей мере указанной композиции и с помощью по меньшей мере расклинивающего наполнителя, введение флюида для разрыва пласта в участок подземного пласта.In a fourth aspect, the present invention provides a method of fracturing comprising providing a composition of the present invention, producing a fracturing fluid with at least said composition and with at least a proppant, introducing the fracturing fluid into a section of a subterranean formation.

В пятом аспекте настоящее изобретение предусматривает способ нагнетания полимера, включающий обеспечение композиции по настоящему изобретению, получение закачиваемого флюида для нагнетания полимера с помощью по меньшей мере указанной композиции, введение закачиваемого флюида для нагнетания полимера во весь подземный пласт или его участок.In a fifth aspect, the present invention provides a polymer injection method comprising providing a composition of the present invention, producing a polymer injection fluid with at least said composition, introducing the polymer injection fluid into an entire subterranean formation or section thereof.

В шестом аспекте настоящее изобретение предусматривает способ улучшения свойств обеспечения суспендирования в закачиваемом флюиде, включающий обеспечение композиции по настоящему изобретению, получение закачиваемого флюида путем смешивания указанной композиции с водой, морской водой или солевым раствором, введение закачиваемого флюида во весь подземный пласт или его участок. Флюид на водной основе для обработки пласта может представлять собой флюид для разрыва пласта или закачиваемый флюид для нагнетания полимера. Другими словами, данный способ заключается в улучшении суспензии частиц или коллоидов, которые присутствуют в закачанном флюиде.In a sixth aspect, the present invention provides a method for improving the properties of providing suspension in an injected fluid, including providing a composition of the present invention, obtaining an injected fluid by mixing said composition with water, sea water or brine, introducing the injected fluid into the entire subterranean formation or its section. The water-based treatment fluid may be a fracturing fluid or an injected polymer injection fluid. In other words, this method is to improve the suspension of particles or colloids that are present in the injected fluid.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Было обнаружено, что конкретная композиция по настоящему изобретению приводит к улучшению эффекта обеспечения суспендирования даже в высококонцентрированных солевых растворах и даже в условиях высокого усилия сдвига. It has been found that the particular composition of the present invention leads to an improvement in the suspending effect even in highly concentrated brines and even under high shear conditions.

Эффект обеспечения суспендирования относится к образованию суспензии частиц или коллоидов, которые присутствуют в закачиваемом флюиде и/или закачанном флюиде. Он соответствует способности, придаваемой композицией по настоящему изобретению закачиваемому флюиду, образовывать суспензии частиц или коллоидов, таких как расклинивающий наполнитель, и не допустить осаждения. Данное свойство является очень важным в операции по разрыву пласта, где для поддержания разрывов открытыми в закачиваемом флюиде присутствует расклинивающий наполнитель, такой как песок или песок с покрытием, и это позволяет обеспечить эффективную добычу нефти и газа.The effect of providing suspension refers to the formation of a suspension of particles or colloids that are present in the injected fluid and/or the injected fluid. It corresponds to the ability imparted by the composition of the present invention to the injected fluid to form suspensions of particles or colloids such as proppant and prevent settling. This property is very important in a fracturing operation where a proppant such as sand or coated sand is present in the injected fluid to keep the fractures open and this allows efficient oil and gas recovery.

Используемый в данном документе термин «водорастворимый полимер» относится к полимеру, при смешивании которого соответствующим образом в дозировке 10 г/л с водой при 25°C получают водный раствор, практически не содержащий нерастворимых частиц.As used herein, the term "water soluble polymer" refers to a polymer which, when appropriately mixed at a dosage of 10 g/l with water at 25° C., produces an aqueous solution substantially free of insoluble particles.

Если в настоящем изобретении используется термин «полимер A», он соответствует водорастворимому полимеру A. То же самое верно для водорастворимого полимера B.If the term "polymer A" is used in the present invention, it corresponds to water-soluble polymer A. The same is true for water-soluble polymer B.

«Макромономер» определяется как полимер или олигомер, каждая молекула которого имеет одну концевую группу, которая выступает в качестве молекулы мономера, так что каждая молекула полимера или олигомера вносит только одно мономерное звено в цепь продукта-полимера.A "macromonomer" is defined as a polymer or oligomer each molecule of which has a single end group that acts as a monomer molecule such that each polymer or oligomer molecule contributes only one monomer unit to the polymer product chain.

Используемая в данном документе «катионность» полимера представляет собой процентное содержание катионных мономерных звеньев в мол.% в пересчете на общее количество мономерных звеньев в полимере. Used in this document, the "cationicity" of the polymer is the percentage of cationic monomer units in mol.% in terms of the total number of monomer units in the polymer.

В настоящем изобретении «средневесовую молекулярную массу», также называемую молекулярной массой в настоящем изобретении, определяют с помощью характеристической вязкости и выражают в г/моль. Характеристическую вязкость можно измерять с помощью способов, известных специалисту в данной области техники, и, в частности, ее можно рассчитать, исходя из значений приведенной вязкости для разных концентраций графическим способом, состоящим в записи зависимости значений приведенной вязкости (по оси ординат) от значений концентрации (по оси абсцисс) и экстраполировании кривой до нулевой концентрации. Значение характеристической вязкости отсчитывают по оси ординат или с применением метода наименьших квадратов. Затем можно определить средневесовую молекулярную массу с помощью хорошо известного уравнения Марка-Хаувинка:In the present invention, "weight average molecular weight", also referred to as molecular weight in the present invention, is determined by intrinsic viscosity and is expressed in g/mol. Intrinsic viscosity can be measured using methods known to the person skilled in the art, and in particular it can be calculated from the values of the reduced viscosity for different concentrations in a graphical way, consisting in plotting the values of the reduced viscosity (on the y-axis) from the values of the concentration (along the abscissa) and extrapolating the curve to zero concentration. The intrinsic viscosity value is measured along the y-axis or using the least squares method. The weight average molecular weight can then be determined using the well-known Mark-Houwink equation:

[η] = K M[η] = K M αα ,,

где [η] представляет собой характеристическую вязкость полимера, определенную с помощью способа измерения вязкости раствора,where [η] is the intrinsic viscosity of the polymer, determined using the method of measuring the viscosity of the solution,

K представляет собой эмпирическую постоянную,K is an empirical constant,

M представляет собой молекулярную массу полимера,M is the molecular weight of the polymer,

α представляет собой коэффициент Марка-Хувинка,α is the Mark-Huvink coefficient,

α и K зависят от конкретной системы полимер-растворитель.α and K depend on the specific polymer-solvent system.

Полимер A и полимер B могут быть разными или идентичными, но они представлены в разных формах – полимер A находится в форме эмульсии типа «вода в масле», а полимер B находится в форме частиц (порошок, мелкие частицы, гранулы, шарики). Полимер A предпочтительно отличается от полимера B. Точнее полимер A и полимер B предпочтительно имеют разный мономерный состав и/или разную молекулярную массу. Полимер A и полимер B предпочтительно являются двумя различными полимерами. Polymer A and polymer B may be different or identical, but they are in different forms - polymer A is in the form of a water-in-oil emulsion, and polymer B is in the form of particles (powder, fine particles, granules, beads). Polymer A is preferably different from polymer B. More precisely, polymer A and polymer B preferably have a different monomer composition and/or different molecular weight. Polymer A and polymer B are preferably two different polymers.

Композиция по настоящему изобретениюComposition of the present invention

Отличительная черта настоящего изобретения состоит в объединении обратной эмульсии водорастворимого полимера А, содержащего определенное количество катионных мономерных звеньев, и твердых частиц водорастворимого полимера В, также содержащего катионные мономерные звенья, где катионность полимера А выше или равняется катионности полимера B.A feature of the present invention is the combination of an inverse emulsion of a water soluble polymer A containing a certain amount of cationic monomer units and solid particles of a water soluble polymer B also containing cationic monomer units, where the cationicity of polymer A is greater than or equal to the cationicity of polymer B.

В соответствии с первым аспектом настоящее изобретение предусматривает композицию для получения закачиваемого флюида для добычи нефти и газа, содержащуюIn accordance with a first aspect, the present invention provides a composition for producing an injected fluid for oil and gas production, containing

- обратную эмульсию водорастворимого полимера A, содержащего катионные мономерные звенья, и- an inverse emulsion of water-soluble polymer A containing cationic monomer units, and

- твердые частицы водорастворимого полимера B, содержащего катионные мономерные звенья, и - solid particles of water-soluble polymer B containing cationic monomer units, and

при этом водорастворимый полимер A содержит от 10 до 40 мол.% катионного мономера в пересчете на общее количество мономерных звеньев; и при этом катионность в мол.% полимера A выше или равняется катионности в мол.% полимера B.wherein the water-soluble polymer A contains from 10 to 40 mole % of cationic monomer, based on the total number of monomer units; and the cationicity in mol.% of polymer A is greater than or equal to the cationicity in mol.% of polymer B.

В предпочтительном варианте осуществления водорастворимый полимер А предпочтительно содержит от 15 до 40 мол.% катионных мономерных звеньев (т.е. характеризуется катионностью от 15 до 40 мол.%), более предпочтительно от 18 до 35 мол.%, еще более предпочтительно от 20 до 35 мол.%, еще более предпочтительно от 25 до 30 мол.%, при этом указанная катионность выше или равняется катионности полимера B, предпочтительно выше.In a preferred embodiment, the water soluble polymer A preferably contains 15 to 40 mole % cationic monomer units (i.e. has a cationicity of 15 to 40 mole %), more preferably 18 to 35 mole %, even more preferably 20 up to 35 mol.%, even more preferably from 25 to 30 mol.%, while the specified cationicity is higher than or equal to the cationicity of polymer B, preferably higher.

В предпочтительном варианте осуществления водорастворимый полимер B предпочтительно содержит от 2 до 30 мол.% катионных мономерных звеньев (т.е. характеризуется катионностью от 2 до 30 мол.%), предпочтительно от 5 до 25 мол.%, более предпочтительно от 5 до 20 мол.%, при этом указанная катионность является ниже или равняется катионности полимера A, предпочтительно является ниже. In a preferred embodiment, the water soluble polymer B preferably contains 2 to 30 mole % cationic monomer units (i.e. has a cationicity of 2 to 30 mole %), preferably 5 to 25 mole %, more preferably 5 to 20 mol.%, while the specified cationicity is lower than or equal to the cationicity of polymer A, preferably lower.

В предпочтительном варианте осуществления катионность в мол.% полимера A выше катионности в мол.% полимера B. Катионность в мол.% полимера A предпочтительно на по меньшей мере 5% выше по сравнению с катионностью в мол.% полимера B, предпочтительно на по меньшей мере 10% выше, более предпочтительно на по меньшей мере 15% выше. Например, если катионность полимера А составляет 25 мол.%, катионность полимера В предпочтительно составляет 20 мол.%, более предпочтительно 15 мол.% или меньше.In a preferred embodiment, the mol% cationicity of polymer A is higher than the mol% cationicity of polymer B. The mol% cationicity of polymer A is preferably at least 5% higher compared to the mol% cationicity of polymer B, preferably at least at least 10% higher, more preferably at least 15% higher. For example, if the cationicity of polymer A is 25 mol%, the cationicity of polymer B is preferably 20 mol%, more preferably 15 mol% or less.

Водорастворимый полимер A в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно характеризуется средневесовой молекулярной массой, составляющей от 2 миллионов г/моль до 20 миллионов г/моль, более предпочтительно выше 4 миллионов г/моль, более предпочтительно выше 6 миллионов г/моль, еще более предпочтительно выше 8 миллионов г/моль. The water-soluble polymer A according to the present invention preferably has a weight average molecular weight of 2 million g/mol to 20 million g/mol, more preferably above 4 million g/mol, more preferably above 6 million g/mol, even more preferably above 8 million g/mol.

Водорастворимый полимер B в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно характеризуется средневесовой молекулярной массой, составляющей от 2 миллионов г/моль до 20 миллионов г/моль, более предпочтительно выше 5 миллионов г/моль, более предпочтительно выше 8 миллионов г/моль, еще более предпочтительно выше 10 миллионов г/моль.The water-soluble polymer B according to the present invention preferably has a weight average molecular weight of 2 million g/mol to 20 million g/mol, more preferably above 5 million g/mol, more preferably above 8 million g/mol, even more preferably above 10 million g/mol.

В предпочтительном варианте осуществления средневесовая молекулярная масса водорастворимого полимера A предпочтительно ниже средневесовой молекулярной массы водорастворимого полимера B, и предпочтительно на 10% меньше, более предпочтительно на 20% меньше, еще более предпочтительно на 30% меньше. Например, если молекулярная масса полимера A составляет 10 миллионов дальтон, молекулярная масса полимера B предпочтительно составляет 9 миллионов дальтон или меньше, более предпочтительно 8 миллионов дальтон или меньше.In a preferred embodiment, the weight average molecular weight of water soluble polymer A is preferably lower than the weight average molecular weight of water soluble polymer B, and preferably 10% less, more preferably 20% less, even more preferably 30% less. For example, if the molecular weight of polymer A is 10 million daltons, the molecular weight of polymer B is preferably 9 million daltons or less, more preferably 8 million daltons or less.

Было обнаружено, что характеристики уменьшения сопротивления течению и обеспечения суспендирования являются оптимальными, когда полимер А обратной эмульсии является более катионным и характеризуется более низкой молекулярной массой по сравнению с полимером В и наоборот. Не ограничиваясь теорией, похоже, что полимер A менее чувствителен к механическому разрушению во время начальной фазы закачивания, когда необходим эффект уменьшения сопротивления течению, и что полимер B, который характеризуется более высокой молекулярной массой и является менее катионным, проявляет свои оптимальные характеристики эффекта обеспечения суспендирования с задержкой по времени, несколько позже в трубопроводе. Данная оптимальная конфигурация обеспечивает очень хороший компромисс между эффектом уменьшения сопротивления течению и эффектом обеспечения суспендирования.Drag reduction and slurry performance has been found to be optimal when inverse emulsion polymer A is more cationic and lower molecular weight than polymer B and vice versa. Without being limited by theory, it appears that polymer A is less susceptible to mechanical breakdown during the initial pumping phase when a drag reduction effect is needed, and that polymer B, which has a higher molecular weight and is less cationic, exhibits its optimum suspension effect characteristics. with a time delay, somewhat later in the pipeline. This optimal configuration provides a very good compromise between the drag reducing effect and the slurry effect.

Композиция находится в форме жидкости, даже если она содержит диспергированные твердые частицы. Поэтому композиция является легко транспортируемой, диспергируемой, поддается перекачиванию насосом, стабильна при хранении, что облегчает ее применение в условиях добычи нефти и газа.The composition is in the form of a liquid, even if it contains dispersed solid particles. Therefore, the composition is easily transportable, dispersible, pumpable, storage stable, which facilitates its use in oil and gas production.

Как описано выше, полимер A и полимер B предпочтительно являются разными, и они имеют по меньшей мере разный мономерный состав и/или разную молекулярную массу. Полимер A и полимер B предпочтительно являются двумя различными полимерами.As described above, polymer A and polymer B are preferably different, and they have at least a different monomer composition and/or a different molecular weight. Polymer A and polymer B are preferably two different polymers.

Композиция получена путем смешивания соответствующим образом обратной эмульсии полимера A с твердыми частицами полимера B, полученного в соответствии с настоящим изобретением. Смесь предпочтительно получена путем диспергирования твердых частиц в обратной эмульсии. Для получения смеси можно использовать любое подходящее средство, такое как смеситель, роторно-статорная мешалка, смесительный аппарат периодического действия, диспергатор, устройство нарезания полимера (PSU), такое как описано в документе US 8186871. The composition is obtained by mixing in an appropriate manner an inverse emulsion of polymer A with solid particles of polymer B obtained in accordance with the present invention. The mixture is preferably obtained by dispersing solid particles in an inverse emulsion. Any suitable means may be used to prepare the mixture, such as a mixer, a rotor-stator mixer, a batch mixer, a dispersant, a polymer cutting device (PSU) such as described in US 8,186,871.

Даже если это не является предпочтительным, твердые частицы полимера B также могут быть предварительно смочены маслом, подобным тому, которое использовано в обратной эмульсии полимера A, или отличным от него, или же могут находиться в солевом растворе, обычно при концентрации от 40% до 80% по весу твердых частиц (полимер B) относительно общего количества жидкости (жидкости для предварительного смачивания) и твердых частиц (полимер B). Композиция для предварительного смачивания содержит масло или солевой раствор, а также может содержать поверхностно-активное(поверхностно-активные) вещество(вещества) и другие ингредиенты.Even if not preferred, the polymer B solids may also be pre-wetted with an oil similar to or different from that used in the inverse emulsion of polymer A, or may be in saline, typically at a concentration of 40% to 80%. % by weight solids (Polymer B) relative to the total amount of liquid (prewetting liquid) and solids (Polymer B). The pre-wet composition contains an oil or saline solution and may also contain surfactant(s) and other ingredients.

В соответствии с настоящим изобретением твердые частицы полимера B остаются в твердом состоянии в композиции по настоящему изобретению. Иными словами, полимер B находится в твердом состоянии и диспергирован в композиции, тогда как полимер A находится в гидрофильных каплях эмульсии типа «вода в масле». Полимер B может абсорбировать всю свободную воду обратной эмульсии (полимера A) или ее часть и быть предварительно набухшим, но оставаться в твердом состоянии. Твердое состояние включает в себя такие предварительно смоченное и предварительно набухшее состояния.In accordance with the present invention, the solid particles of polymer B remain in the solid state in the composition of the present invention. In other words, polymer B is in a solid state and dispersed in the composition, while polymer A is in hydrophilic droplets of a water-in-oil emulsion. Polymer B may absorb all or part of the free water of the inverse emulsion (Polymer A) and be pre-swollen but remain solid. The solid state includes such pre-wetted and pre-swollen states.

На практике в способе добычи нефти и газа композицию по настоящему изобретению смешивают с водной средой, такой как вода, морская вода или солевой раствор, с образованием закачиваемого флюида. При смешивании соответствующим образом композиции с достаточным количеством водной среды в обратной эмульсии происходит инверсия фаз, и полимер A быстро высвобождается, тогда как полимер B начинает медленнее растворяться в водной среде, даже будучи предварительно набухшим.In practice, in an oil and gas production process, the composition of the present invention is mixed with an aqueous medium, such as water, sea water, or brine, to form an injection fluid. When the composition is properly mixed with a sufficient amount of aqueous medium in an inverse emulsion, a phase inversion occurs and polymer A is rapidly released, while polymer B begins to dissolve more slowly in the aqueous medium, even when pre-swollen.

В композиции по настоящему изобретению массовое соотношение обратной эмульсии полимера A и твердых частиц полимера B предпочтительно составляет от 1:1 до 10:1, более предпочтительно от 6:1 до 2:1.In the composition of the present invention, the weight ratio of polymer A inverse emulsion to polymer B solids is preferably 1:1 to 10:1, more preferably 6:1 to 2:1.

В композиции по настоящему изобретению общая концентрация полимера A и полимера B предпочтительно составляет от 30 вес.% до 80 вес.%, более предпочтительно от 37 вес.% до 70 вес.%, еще более предпочтительно от 40 вес.% до 65 вес.%.In the composition of the present invention, the total concentration of polymer A and polymer B is preferably 30 wt% to 80 wt%, more preferably 37 wt% to 70 wt%, even more preferably 40 wt% to 65 wt%. %.

Композиция в соответствии с настоящим изобретением может также содержать другие компоненты, такие как природный загуститель, такой как глина, или синтетический загуститель, соли, щелочное средство, поверхностно-активное вещество, такое как поверхностно-активное вещество, применяемое в обратной эмульсии, или другие, биоциды, ингибитор коррозии, кислоты, ингибиторы образования отложений, ингибитор набухания глины, гуар, производные гуара, карбоксиметилцеллюлозу, сшивающие средства, такие как соединения циркония, соединения, представляющие собой титанаты или бораты, сшивающие средства замедленного действия.The composition according to the present invention may also contain other components such as a natural thickener such as clay or a synthetic thickener, salts, an alkaline agent, a surfactant such as an inverse emulsion surfactant, or others, biocides, corrosion inhibitor, acids, scale inhibitors, clay swelling inhibitor, guar, guar derivatives, carboxymethyl cellulose, crosslinkers such as zirconium compounds, titanate or borate compounds, delayed crosslinkers.

В настоящем изобретении особое внимание уделяется реологическому анализу закачиваемых флюидов, в которых применяется композиция по настоящему изобретению. Измерение разных реологических параметров проводят в соответствии со способом, описанным ниже.In the present invention, particular attention is paid to the rheological analysis of the injected fluids in which the composition of the present invention is used. The measurement of various rheological parameters is carried out in accordance with the method described below.

1) Реологическая кривая1) Rheological curve

Вязкость измеряется в зависимости от градиента сдвига с применением реометра Anton Paar MCR302, оснащенного программным обеспечением RheoCompass и измерительной системой «конус-плоскость» (50 мм-2°). Нормальное усилие сбрасывается после загрузки и выгрузки образца. Градиент сдвига может находиться в диапазоне от 0,001 до 500 с-1 при температуре 25°C.Viscosity is measured as a function of shear gradient using an Anton Paar MCR302 rheometer equipped with RheoCompass software and a cone-to-plane measuring system (50 mm-2°). The normal force is reset after the sample is loaded and unloaded. The shear gradient can range from 0.001 to 500 s-1 at 25°C.

Полученная кривая затем моделируется согласно уравнению Карро-Ясуда, позволяющему получить ньютоновскую вязкость (η0 в сП), время релаксации (τ в секундах) и показатель текучести (n, показатель текучести). Поправочное значение «a» считается равным 2.The resulting curve is then modeled according to the Carro-Yasuda equation, which yields the Newtonian viscosity (η0 in cps), relaxation time (τ in seconds) and flow index (n, flow index). Correction value "a" is considered equal to 2.

Figure 00000001
Figure 00000001

Во время измерения реологической кривой также записывается параметр N1. Он соответствует первой разности нормальных напряжений и увеличивается при увеличении градиента сдвига в вязкоупругих материалах. Это проявление эффекта Вайсенберга. N1 равняется 0 для изотропной жидкости в состоянии покоя и никогда не бывает отрицательным.During the measurement of the rheological curve, parameter N1 is also recorded. It corresponds to the first normal stress difference and increases with increasing shear gradient in viscoelastic materials. This is a manifestation of the Weisenberg effect. N1 is 0 for an isotropic fluid at rest and is never negative.

2) Измерение колебаний2) Vibration measurement

Для определения диапазона линейности материала регистрируют модуль упругости G' и модуль потери упругости G'' при 1 Гц для значений деформации в диапазоне от 0,1 до 100%. Отклик устройства оставался линейным в целом до 10%.To determine the linearity range of the material, the elastic modulus G' and the elastic modulus G'' are recorded at 1 Hz for strain values in the range from 0.1 to 100%. The response of the device remained linear in general up to 10%.

Чтобы реализовать частотную развертку материала, G' и G" измеряются в диапазоне частот от 10 до 0,001 Гц для деформации, содержащейся в линейной области, обычно составляющей 1%.To realize the frequency sweep of the material, G' and G" are measured over a frequency range of 10 to 0.001 Hz for a strain contained in the linear region, typically 1%.

Точка пересечения между G' и G", если ее можно измерить, используется для определения времени вязкоупругой релаксации в соответствии со следующей формулой:The intersection point between G' and G", if it can be measured, is used to determine the viscoelastic relaxation time according to the following formula:

Figure 00000002
.
Figure 00000002
.

3) Расчет3) Calculation

Чтобы провести различие между продуктами, можно выполнить оценку характеристик таких суспензий песка статически, посредством расчета скорости осаждения, и динамически, посредством расчета λe/v.To distinguish between products, one can characterize such sand slurries statically, by calculating the settling rate, and dynamically, by calculating λ e/v .

a) Расчет скорости осажденияa) Settling rate calculation

Расчет скорости осаждения песка в вязкоупругом флюиде описан в литературе (данный перечень не является исчерпывающим: SPE 187255, SPE16221) и основан на следующей формуле:Calculation of the sand settling rate in a viscoelastic fluid is described in the literature (this list is not exhaustive: SPE 187255, SPE16221) and is based on the following formula:

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

гдеwhere

g: ускорение свободного падения (9,81 м/с²), g: gravitational acceleration (9.81 m/s²),

Δρ: разность плотности песка и флюида (1650 кг/м3), Δρ: density difference between sand and fluid (1650 kg/m 3 ),

d: диаметр частицы песка (0,86 мм/l, как пример), d: sand particle diameter (0.86 mm/l as an example)

K: коэффициент консистенции и n: показатель текучести.K: consistency factor; and n: flow index.

В данном случае авторы настоящего изобретения пренебрегают явлением прилипания и наличием стенки, которые могут сильно повлиять на скорость осаждения, и применяют данный параметр для классификации продуктов.In this case, the inventors of the present invention neglect the sticking phenomenon and the presence of a wall, which can greatly affect the deposition rate, and use this parameter to classify products.

b) Расчет λe/v b) Calculation of λe /v

Безразмерная величина λe/v применяется для определения способности флюида обеспечивать суспендирование песка при сдвиге. Данная величина зависит от следующих реологических параметров:The dimensionless value λ e/v is used to determine the ability of a fluid to suspend sand in shear. This value depends on the following rheological parameters:

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где c: константа (1).where c: constant (1).

Если данная величина больше 1, то в системе преобладают силы упругости, обеспечивающие надлежащие способности к суспендированию.If this value is greater than 1, then elastic forces predominate in the system, providing proper suspendability.

Твердые частицы водорастворимого полимера BSolid particles of water-soluble polymer B

В соответствии с настоящим изобретением водорастворимый полимер B представляет собой водорастворимый полимер, содержащий катионные мономерные звенья. Полимер B представляет собой катионный полимер или амфотерный полимер.In accordance with the present invention, the water-soluble polymer B is a water-soluble polymer containing cationic monomer units. Polymer B is a cationic polymer or an amphoteric polymer.

В соответствии с настоящим изобретением водорастворимый полимер B предпочтительно содержит от 2 до 30 мол.% катионных мономерных звеньев, предпочтительно от 5 до 25 мол.%, более предпочтительно от 5 до 20 мол.%, при этом указанная катионность ниже или равняется катионности полимера A, предпочтительно является ниже.In accordance with the present invention, the water-soluble polymer B preferably contains from 2 to 30 mol.% cationic monomer units, preferably from 5 to 25 mol.%, more preferably from 5 to 20 mol.%, while the specified cationicity is lower than or equal to the cationicity of polymer A , preferably is lower.

Катионные мономеры предпочтительно выбраны из группы, включающей диметиламиноэтилакрилат (DMAEA), кватернизированный или превращенный в соль; диметиламиноэтилметакрилат (DMAEMA), кватернизированный или превращенный в соль; диаллилдиметиламмония хлорид (DADMAC); акриламидопропилтриметиламмония хлорид (APTAC); метакриламидопропилтриметиламмония хлорид (MAPTAC). Диметиламиноэтилакрилат (DMAEA), кватернизированный или превращенный в соль, является предпочтительным.The cationic monomers are preferably selected from the group consisting of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or salified; dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), quaternized or salted; diallyldimethylammonium chloride (DADMAC); acrylamidepropyltrimethylammonium chloride (APTAC); methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride (MAPTAC). Dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or salted, is preferred.

Водорастворимый полимер B может содержать различные типы катионных мономеров, например, DMAEA и DMAEMA, но предпочтительно содержит один тип катионных мономеров.Water-soluble polymer B may contain various types of cationic monomers, such as DMAEA and DMAEMA, but preferably contains one type of cationic monomers.

Водорастворимый полимер B также может содержать дополнительные мономеры, такие как неионный мономер, и/или анионные мономеры, и/или цвиттер-ионные мономеры. The water soluble polymer B may also contain additional monomers such as a nonionic monomer and/or anionic monomers and/or zwitterionic monomers.

Дополнительные неионные мономеры предпочтительно выбраны из группы, включающей акриламид, метакриламид, N-монопроизводные акриламида, N-монопроизводные метакриламида, N,N-производные акриламида, N,N-производные метакриламида, сложные эфиры акриловой кислоты и сложные эфиры метакриловой кислоты. Наиболее предпочтительными дополнительными неионными мономерами являются акриламид, N-винилпирролидон и N-винилформамид, наиболее предпочтителен акриламид. The additional nonionic monomers are preferably selected from the group consisting of acrylamide, methacrylamide, acrylamide N-mono derivatives, methacrylamide N-mono derivatives, acrylamide N,N derivatives, methacrylamide N,N derivatives, acrylic acid esters and methacrylic acid esters. The most preferred additional non-ionic monomers are acrylamide, N-vinyl pyrrolidone and N-vinyl formamide, with acrylamide being most preferred.

Дополнительные анионные мономеры предпочтительно выбраны из группы, включающей мономеры, содержащие карбоксильную функциональную группу, и их соли; мономеры, содержащие функциональную группу сульфоновой кислоты, и их соли, такие как акриламидо-трет-бутилсульфоновая кислота (ATBS) и/или ее соль(-и); мономеры, содержащие функциональную группу фосфоновой кислоты, и их соли, такие как винилфосфоновая кислота. Они включают, например, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, малеиновую кислоту, итаконовую кислоту; их соли и их сложные полуэфиры, акриламидо-трет-бутилсульфоновую кислоту (ATBS) и/или ее соль(-и). Наиболее предпочтительными дополнительными анионными мономерами являются акриловая кислота, акриламидо-трет-бутилсульфоновая кислота (ATBS) и/или их соль(-и). Обычно соли представляют собой соли щелочных металлов, соли щелочноземельных металлов или соли аммония. Предпочтительные соли представляют собой соли натрия.Additional anionic monomers are preferably selected from the group consisting of monomers containing a carboxyl functional group, and their salts; monomers containing a functional group of sulfonic acid, and their salts, such as acrylamido-tert-butylsulfonic acid (ATBS) and/or its salt(s); monomers containing a phosphonic acid functional group; and salts thereof such as vinylphosphonic acid. They include, for example, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid; their salts and their half-esters, acrylamide-tert-butylsulfonic acid (ATBS) and/or its salt(s). The most preferred additional anionic monomers are acrylic acid, acrylamide-tert-butylsulfonic acid (ATBS) and/or their salt(s). Typically, the salts are alkali metal salts, alkaline earth metal salts or ammonium salts. Preferred salts are sodium salts.

Дополнительный цвиттер-ионный мономер может представлять собой производное винильного звена, в частности, акриламидного, акрилового, аллильного или малеинового звена, при этом данный мономер содержит функциональную группу амина или четвертичного аммония и группу карбоновой кислоты (или карбоксилатную), сульфоновой кислоты (или сульфонатную) или фосфорной кислоты (или фосфатную, или фосфонатную). Можно указать производные диметиламиноэтилакрилата, такие как 2-((2-(акрилоилокси)этил)диметиламмонио)этан-1-сульфонат, в частности и без ограничения 3-((2-(акрилоилокси)этил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат, 4-((2-(акрилоилокси)этил)диметиламмонио)бутан-1-сульфонат, [2-(акрилоилокси)этил](диметиламмонио)ацетат, метакрилатные производные диметиламиноэтила, такие как 2-((2-(метакрилоилокси)этил)диметиламмонио)этан-1-сульфонат, 3-((2-(метакрилоилокси)этил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат, 4-((2-(метакрилоилокси)этил)диметиламмонио)бутан-1-сульфонат, [2-(метакрилоилокси)этил](диметиламмонио)ацетат, производные диметиламинопропилакриламида, такие как 2-((3-акриламидопропил)диметиламмонио)этан-1-сульфонат, 3-((3-акриламидопропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат, 4-((3-акриламидопропил)диметиламмонио)бутан-1-сульфонат, [3-(акрилоил)окси)пропил](диметиламмонио)ацетат, производные диметиламинопропилметилакриламида, такие как 2-((3-метакриламидопропил)диметиламмонио)этан-1-сульфонат, 3-((3-метакриламидопропил)диметиламмонио)пропан-1-сульфонат, 4-((3-метакриламидопропил)диметиламмонио)бутан-1-сульфонат и [3-(метакрилоилокси)пропил](диметиламмонио)ацетат.The additional zwitterionic monomer may be a derivative of a vinyl unit, in particular an acrylamide, acrylic, allyl or maleic unit, this monomer containing an amine or quaternary ammonium functional group and a carboxylic acid (or carboxylate), sulfonic acid (or sulfonate) group or phosphoric acid (or phosphate or phosphonate). Mention may be made of dimethylaminoethyl acrylate derivatives such as 2-((2-(acryloyloxy)ethyl)dimethylammonio)ethane-1-sulfonate, in particular and without limitation 3-((2-(acryloyloxy)ethyl)dimethylammonio)propane-1-sulfonate, 4-((2-(acryloyloxy)ethyl)dimethylammonio)butane-1-sulfonate, [2-(acryloyloxy)ethyl](dimethylammonio)acetate, dimethylaminoethyl methacrylate derivatives such as 2-((2-(methacryloyloxy)ethyl)dimethylammonio )ethane-1-sulfonate, 3-((2-(methacryloyloxy)ethyl)dimethylammonio)propane-1-sulfonate, 4-((2-(methacryloyloxy)ethyl)dimethylammonio)butane-1-sulfonate, [2-(methacryloyloxy )ethyl](dimethylammonio)acetate, dimethylaminopropylacrylamide derivatives such as 2-((3-acrylamidopropyl)dimethylammonio)ethane-1-sulfonate, 3-((3-acrylamidopropyl)dimethylammonio)propane-1-sulfonate, 4-((3 -acrylamidopropyl)dimethylammonio)butane-1-sulfonate, [3-(acryloyl)oxy)propyl](dimethylammonio)acetate, dimethylaminopropylmethylacrylamide derivatives such as 2-((3-methacrylamidopropyl)dimethylammonio)ethane-1-sulfonate, 3-( (3m ethacrylamidopropyl)dimethylammonio)propane-1-sulfonate, 4-((3-methacrylamidopropyl)dimethylammonio)butane-1-sulfonate and [3-(methacryloyloxy)propyl](dimethylammonio)acetate.

Водорастворимый полимер B также может содержать по меньшей мере один гидрофобный мономер или по меньшей мере один гидрофобный макромономер. Концентрация гидрофобных мономеров и гидрофобных макромономеров в мол. % в пересчете на общее содержание мономеров и макромономеров предпочтительно составляет от 0,0001% до 10%, более предпочтительно от 0,001% до 5%, еще более предпочтительно от 0,01% до 3%, еще более предпочтительно от 0,1 до 2%, еще более предпочтительно от 0,2 до 1,5%, еще более предпочтительно от 0,3 до 1,3%.Water-soluble polymer B may also contain at least one hydrophobic monomer or at least one hydrophobic macromonomer. The concentration of hydrophobic monomers and hydrophobic macromonomers in mol. % based on total monomers and macromonomers is preferably 0.0001% to 10%, more preferably 0.001% to 5%, even more preferably 0.01% to 3%, even more preferably 0.1 to 2 %, even more preferably 0.2 to 1.5%, even more preferably 0.3 to 1.3%.

Водорастворимый полимер B предпочтительно содержит акриламид. Концентрация акриламида в пересчете на общее содержание мономеров и макромономеров предпочтительно составляет от 5 до 98 мол.%, более предпочтительно от 30 до 95 мол.%, еще более предпочтительно от 50 до 90 мол.%.Water-soluble polymer B preferably contains acrylamide. The acrylamide concentration, based on the total content of monomers and macromonomers, is preferably 5 to 98 mol%, more preferably 30 to 95 mol%, even more preferably 50 to 90 mol%.

В предпочтительном варианте осуществления водорастворимый полимер B представляет собой сополимер диметиламиноэтилакрилата (DMAEA), кватернизированного или превращенного в соль, и акриламида. В данном случае количество DMAEA предпочтительно составляет от 2 до 30 мол.%, предпочтительно от 5 до 25 мол.%, более предпочтительно от 5 до 20 мол.%, а количество акриламида предпочтительно составляет от 70 до 98 мол.%, предпочтительно от 75 до 95 мол.%, более предпочтительно от 80 до 85 мол.%. In a preferred embodiment, the water-soluble polymer B is a copolymer of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or salted, and acrylamide. In this case, the amount of DMAEA is preferably 2 to 30 mol%, preferably 5 to 25 mol%, more preferably 5 to 20 mol%, and the amount of acrylamide is preferably 70 to 98 mol%, preferably 75 up to 95 mol%, more preferably 80 to 85 mol%.

В другом предпочтительном варианте осуществления водорастворимый полимер B представляет собой терполимер диметиламиноэтилакрилата (DMAEA), кватернизированного или превращенного в соль, акриламида и одного из двух следующих мономеров: акриловой кислоты и/или ее соли (солей) или акриламидо-трет-бутилсульфоновой кислоты (ATBS) и/или ее соли (солей). В данном случае количество DMAEA предпочтительно составляет от 2 до 30 мол.%, предпочтительно от 5 до 25 мол.%, более предпочтительно от 5 до 20 мол.%, количество акриловой кислоты и/или ее соли (солей) или акриламидо-трет-бутилсульфоновой кислоты (ATBS) и/или ее соли (солей) составляет от 0,5 до 10 мол.%, а количество акриламида является дополняющим количеством для достижения общего количества, составляющего 100%.In another preferred embodiment, the water-soluble polymer B is a terpolymer of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or salted, acrylamide and one of the two following monomers: acrylic acid and/or its salt(s) or acrylamide-tert-butylsulfonic acid (ATBS) and/or its salt(s). In this case, the amount of DMAEA is preferably 2 to 30 mol%, preferably 5 to 25 mol%, more preferably 5 to 20 mol%, the amount of acrylic acid and/or its salt(s) or acrylamide-tert- butylsulfonic acid (ATBS) and/or its salt(s) is from 0.5 to 10 mol.%, and the amount of acrylamide is a complementary amount to achieve a total amount of 100%.

Специалист в данной области техники сможет отрегулировать соответствующие количества мономеров и макромономеров полимеров B для достижения 100 мол.%.One skilled in the art will be able to adjust the appropriate amounts of monomers and macromonomers of polymers B to achieve 100 mol%.

Полимеризация полимера B обычно представляет собой радикальную полимеризацию. Под радикальной полимеризацией мы подразумеваем радикальную полимеризацию с помощью УФ-инициаторов, инициаторов, представляющих собой азосоединения, окислительно-восстановительных или термических инициаторов, а также методик контролируемой радикальной полимеризации (CRP) или методик полимеризации с обратимой передачей цепи по механизму присоединение-фрагментация (RAFT) или MADIX. В соответствии с очень предпочтительным вариантом осуществления полимер B получен с помощью методик RAFT-полимеризации, или CRP, или MADIX-полимеризации.The polymerization of polymer B is usually a radical polymerization. By radical polymerization, we mean radical polymerization using UV initiators, azo compound initiators, redox or thermal initiators, as well as controlled radical polymerization (CRP) or reverse addition-fragmentation (RAFT) chain transfer polymerization techniques or MADIX. In accordance with a very preferred embodiment, polymer B is obtained by RAFT polymerization or CRP or MADIX polymerization techniques.

В другом предпочтительном варианте осуществления, если полимер B содержит акриламидное мономерное звено, к полимеру B применяют стадию дополнительной обработки, чтобы сделать его амфотерным, обычно слегка амфотерным, например, от 0,5 до 10 мол.% анионного мономерного звена.In another preferred embodiment, if polymer B contains an acrylamide monomer unit, a post-treatment step is applied to polymer B to make it amphoteric, typically slightly amphoteric, for example, 0.5 to 10 mole % anionic monomer unit.

Стадия дополнительной обработки заключается в осуществлении реакции способной к гидролизу функциональной группы, такой как амидная, со средством для гидролиза. Данное средство для гидролиза может представлять собой фермент, ионообменную смолу или щелочной металл, предпочтительно оно представляет собой основание Брэнстеда.The post-treatment step consists in reacting a hydrolysable functional group, such as an amide, with a hydrolysing agent. The hydrolysis agent may be an enzyme, an ion exchange resin or an alkali metal, preferably a Brønsted base.

После стадии дополнительной обработки образуются карбоксилатная группа или фрагменты карбоновой кислоты. Действительно, реакция между средством для гидролиза и способной к гидролизу функциональной группой, такой как амидная, приводит к образованию карбоксилатных фрагментов или фрагментов карбоновой кислоты.After the post-treatment step, a carboxylate group or carboxylic acid moieties are formed. Indeed, the reaction between a hydrolysing agent and a hydrolysable functional group such as an amide group results in the formation of carboxylate moieties or carboxylic acid moieties.

Несущие карбоксилатную группу полиакриламиды можно получить в соответствии с разными способами. Среди них, один способ состоит в полимеризации акриламида, который был частично или полностью предварительно гидролизован перед полимеризацией с помощью каустической соды или фермента, такого как амидаза. Другой способ состоит в сополимеризации акриламида и акриловой кислоты и/или ее соли. Другой способ состоит в добавлении гидролизующего средства перед, в начале и/или во время полимеризации, где указанное добавление осуществляют в отношении либо концентрированного или разбавленного раствора, эмульсии, обезвоженной эмульсии, либо желатиноподобного вещества. Другой способ состоит в добавлении гидролизующего средства после полимеризации, где указанное добавление осуществляют в отношении либо концентрированной, либо разбавленной среды. Полимеризация может представлять собой полимеризацию в растворе, полимеризацию в эмульсии, полимеризацию в дисперсии или полимеризацию в геле. Стадию дополнительной обработки можно осуществлять в отношении готового полимера или же полимер можно растворить в растворителе до концентрации, допускающей перекачивание насосом, при этом концентрация полимера составляет, как правило, от 1 до 6%.Carboxylate-bearing polyacrylamides can be prepared according to various methods. Among them, one method is to polymerize acrylamide which has been partially or completely pre-hydrolyzed before polymerization with caustic soda or an enzyme such as amidase. Another method consists in the copolymerization of acrylamide and acrylic acid and/or its salt. Another method consists in adding a hydrolyzing agent before, at the beginning and/or during the polymerization, where said addition is carried out in relation to either a concentrated or diluted solution, an emulsion, an anhydrous emulsion, or a gelatinous substance. Another method consists in adding a hydrolyzing agent after polymerization, where said addition is carried out in relation to either a concentrated or dilute medium. The polymerization may be a solution polymerization, an emulsion polymerization, a dispersion polymerization, or a gel polymerization. The post-treatment step may be carried out on the finished polymer, or the polymer may be dissolved in a solvent to a pumpable concentration, the polymer concentration being typically 1 to 6%.

Все вышеперечисленные методики имеют преимущества и недостатки, связанные с образованием отходящего газа, молекулярной массой, выделением тепла, способом производства.All of the above methods have advantages and disadvantages associated with the formation of off-gas, molecular weight, heat generation, production method.

В очень предпочтительном варианте осуществления полимер B получен в соответствии со способом, который последовательно включает:In a highly preferred embodiment, polymer B is made according to a process which successively comprises:

- обеспечение водного раствора мономеров, содержащего по меньшей мере один гидрофобный мономер или по меньшей мере один гидрофобный макромономер и предпочтительно акриламид;- providing an aqueous solution of monomers containing at least one hydrophobic monomer or at least one hydrophobic macromonomer and preferably acrylamide;

- обеспечение полимеризации указанного водного раствора мономеров с получением геля полимера;- ensuring the polymerization of the specified aqueous solution of monomers to obtain a polymer gel;

- разрезание указанного геля на куски, предпочтительно менее 10 см3, более предпочтительно менее 5 см3, более предпочтительно менее 1 см3;- cutting said gel into pieces, preferably less than 10 cm 3 , more preferably less than 5 cm 3 , more preferably less than 1 cm 3 ;

- осуществление стадии дополнительной обработки путем смешивания гидролизующего средства с указанными кусками геля;- carrying out the post-treatment step by mixing the hydrolyzing agent with said gel pieces;

- получение обработанных кусков геля полимера B в конце стадии дополнительной обработки;- obtaining processed pieces of gel polymer B at the end of the stage of additional processing;

- высушивание указанных обработанных кусков геля;- drying said treated gel pieces;

- получение порошка полимера B;- obtaining a powder of polymer B;

- необязательно измельчение указанного порошка;optionally grinding said powder;

- необязательно просеивание указанного порошка.optionally sifting said powder.

Степень превращения представляет собой выраженное в мол.% число способных к гидролизу функциональных групп, таких как амидные, которые превращаются в карбоксилатные фрагменты или фрагменты карбоновой кислоты, относительно общего количества молей мономерных звеньев и макромономерных звеньев в полимере до дополнительной обработки (в том числе способных к гидролизу и не способных к гидролизу мономерных звеньев).The degree of conversion is the number of hydrolysable functional groups, such as amide groups, which are converted into carboxylate or carboxylic acid fragments, expressed in mol.%, relative to the total number of moles of monomer units and macromonomer units in the polymer before further processing (including capable of hydrolysis and non-hydrolyzable monomer units).

В предпочтительном варианте осуществления степень превращения составляет по меньшей мере 1 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 5 мол.%. Максимальная степень превращения зависит от таких параметров, как содержание мономеров, содержащих способную к гидролизу функциональную группу, число способных к гидролизу функциональных групп при каждом мономере и общее содержание карбоксилатных функциональных групп в полимере. Обычно максимальная степень превращения составляет 20 мол.%, предпочтительно 15 мол.%. Предпочтительная степень превращения составляет от 1 до 10 мол.%.In a preferred embodiment, the conversion is at least 1 mol%, preferably at least 5 mol%. The maximum degree of conversion depends on such parameters as the content of monomers containing a hydrolysable functional group, the number of hydrolyzable functional groups in each monomer, and the total content of carboxylate functional groups in the polymer. Typically, the maximum conversion is 20 mol%, preferably 15 mol%. The preferred degree of conversion is from 1 to 10 mol%.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способной к гидролизу функциональной группой в полимере B перед стадией дополнительной обработки является амидная группа от акриламидного мономера или сложноэфирная группа от катионного мономера, и на стадии дополнительной обработки амидная группа превращается в карбоксилатную группу или группу карбоновой кислоты. Более предпочтительно амидная функциональная группа акриламидных мономерных звеньев или сложноэфирная группа от катионного мономера превращается во фрагменты карбоксилатной соли и/или карбоновой кислоты.According to a preferred embodiment, the hydrolysable functional group in polymer B prior to the post-treatment step is an amide group from an acrylamide monomer or an ester group from a cationic monomer, and in the post-treatment step, the amide group is converted to a carboxylate group or a carboxylic acid group. More preferably, the amide functional group of the acrylamide monomer units or the ester group from the cationic monomer is converted into carboxylate salt and/or carboxylic acid moieties.

Например, если полимер перед дополнительной обработкой получен путем полимеризации 80 мол.% акриламида, 20 мол.% диметиламиноэтилакрилата (DMAEA) кватернизированного, при этом стадия дополнительной обработки осуществлена с помощью каустической соды, и при этом степень превращения составляет 5 мол.%, то состав полученного полимера B является следующим: 78 мол.% акриламида, 5 мол.% фрагментов карбоксилата натрия, 17 мол.% диметиламиноэтилакрилата (DMAEA) кватернизированного.For example, if the polymer is obtained by polymerization of 80 mol% acrylamide, 20 mol% dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA) quaternized before post-treatment, with the post-treatment step carried out with caustic soda, and the conversion is 5 mol%, then the composition of the resulting polymer B is as follows: 78 mol% acrylamide, 5 mol% sodium carboxylate moieties, 17 mol% dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA) quaternized.

Степень превращения относится к функциональным группам, превращаемым в карбоксилатные фрагменты или фрагменты карбоновой кислоты в ходе стадии дополнительной обработки. Она не включает карбоксилатные фрагменты и фрагменты карбоновой кислоты, которые не являются результатом стадии дополнительной обработки. Например, если полимер получен путем полимеризации акриламида, катионного мономера, ATBS и акриловой кислоты, степень превращения не включает группу карбоновой кислоты акриловой кислоты.The degree of conversion refers to the functional groups converted into carboxylate moieties or carboxylic acid moieties during the post-treatment step. It does not include carboxylate moieties and carboxylic acid moieties that do not result from the post-treatment step. For example, if a polymer is obtained by polymerizing acrylamide, a cationic monomer, ATBS, and acrylic acid, the conversion rate does not include the carboxylic acid group of acrylic acid.

Также можно применять средство для обеспечения разветвления. Данное средство, например, выбрано из метилен-бис-акриламида (MBA), диакрилата этиленгликоля, тетрааллиламмония хлорида, диметакрилата полиэтиленгликоля, диакриламида, цианометилакрилата, винилоксиэтилакрилата, винилоксиметакрилата, триаллиламина, формальдегида, глиоксаля, глицидиловых эфиров, таких как диглицидиловый эфир этиленгликоля, и эпоксисоединений, а также их смесей. При использовании такого средства для обеспечения разветвления его используемое количество является таким, чтобы полимер B оставался водорастворимым полимером. Специалисты в данной области техники отрегулируют известным им способом количества средства для обеспечения разветвления.A branching agent may also be used. The agent is for example selected from methylene bis-acrylamide (MBA), ethylene glycol diacrylate, tetraallylammonium chloride, polyethylene glycol dimethacrylate, diacrylamide, cyanomethyl acrylate, vinyloxyethyl acrylate, vinyloxymethacrylate, triallylamine, formaldehyde, glyoxal, glycidyl ethers such as ethylene glycol diglycidyl ether, and epoxy compounds. , as well as their mixtures. When such a branching agent is used, the amount used is such that polymer B remains a water-soluble polymer. Those skilled in the art will adjust the amount of branching agent in a manner known to them.

Также можно применять регулятор степени полимеризации при свободнорадикальной полимеризации, иначе известный как ограничитель размера цепи. Применение регулятора степени полимеризации является особенно предпочтительным для контроля молекулярной массы полученного полимера. В качестве примера регулятора степени полимеризации можно упомянуть метанол, изопропанол, гипофосфит натрия, 2-меркаптоэтанол, металлилсульфонат натрия и их смеси. Специалисты в данной области техники отрегулируют известным им способом количества регулятора степени полимеризации.It is also possible to use a free radical polymerization transfer agent, otherwise known as a chain size limiter. The use of a chain transfer agent is particularly preferred for controlling the molecular weight of the resulting polymer. As an example of a chain transfer agent, methanol, isopropanol, sodium hypophosphite, 2-mercaptoethanol, sodium metallylsulfonate and mixtures thereof can be mentioned. Those skilled in the art will adjust the amount of DM in a manner known to them.

В соответствии с настоящим изобретением водорастворимый полимер B может характеризоваться структурой, которая представляет собой линейную, разветвленную, звездообразную, гребневидную, блочную или микроблочную структуру, или контролируемой полидисперсностью с точки зрения молекулярной массы. Такие свойства могут быть получены путем подбора инициатора, регулятора степени полимеризации, методики полимеризации, такой как матричная полимеризация, контролируемая радикальная полимеризация, известная как RAFT (обратимая передача цепи по механизму присоединение-фрагментация), NMP (нитроксид-опосредованная полимеризация) или ATRP (радикальная полимеризация с переносом атома) или полимеризация типа MADIX, включения структурных мономеров и/или концентрации. Общие знания специалиста позволяют ему или ей получать водорастворимый полимер, характеризующийся одним из таких типов структуры. Полимер B в соответствии с настоящим изобретением, независимо от его строения, остается водорастворимым.In accordance with the present invention, the water-soluble polymer B may have a structure that is linear, branched, star-shaped, comb-shaped, block or microblock structure, or controlled polydispersity in terms of molecular weight. Such properties can be obtained by selecting an initiator, a chain transfer agent, a polymerization technique such as matrix polymerization, controlled radical polymerization known as RAFT (Reversible Chain Transfer Fragmentation), NMP (Nitroxide Mediated Polymerization), or ATRP (Radical atom transfer polymerization) or MADIX type polymerization, incorporation of structural monomers and/or concentrations. The general knowledge of a person skilled in the art enables him or her to obtain a water-soluble polymer characterized by one of these types of structure. Polymer B in accordance with the present invention, regardless of its structure, remains water-soluble.

В соответствии с настоящим изобретением твердые частицы водорастворимого полимера B могут находиться в форме порошка, мелких частиц, гранул или шариков. Они могут быть сферическими, или же не быть такими. In accordance with the present invention, the solid particles of the water-soluble polymer B may be in the form of a powder, fine particles, granules or beads. They may or may not be spherical.

В предпочтительном варианте осуществления частицы полимера B являются частицами небольшого размера и называются мелкими частицами. Мелкие частицы предпочтительно получают путем просеивания и/или измельчения порошка, полученного с помощью вышеописанного способа полимеризации в геле после высушивания. Перед смешиванием с обратной эмульсией полимера A мелкие частицы полимера B предпочтительно характеризуются распределением частиц по размерам, представленным с помощью значения D50, составляющим от 5 мкм до 500 мкм, более предпочтительно от 50 мкм до 400 мкм, еще более предпочтительно от 100 мкм до 350 мкм. Выбор мелких частиц особенно полезен для достижения оптимальных характеристик с точки зрения эффекта увеличения вязкости и эффекта обеспечения суспендирования в закачиваемом флюиде.In a preferred embodiment, the particles of polymer B are of small particle size and are referred to as fine particles. The fine particles are preferably obtained by sieving and/or grinding the powder obtained by the above-described gel polymerization process after drying. Prior to mixing with the inverse emulsion of polymer A, the fine particles of polymer B preferably have a particle size distribution, represented by a D50 value, of 5 µm to 500 µm, more preferably 50 µm to 400 µm, even more preferably 100 µm to 350 µm . The choice of fine particles is particularly useful for achieving optimal performance in terms of the effect of increasing the viscosity and the effect of providing suspension in the injected fluid.

Существует ряд способов, применяемых для контроля распределения частиц по размерам. Наиболее популярные способы включают ситовой анализ, непосредственную визуализацию и лазерную дифракцию. Традиционно значения распределения частиц по размерам рассчитывали на основе результатов ситового анализа. Ситовой анализ предоставляет информацию о размере частиц в форме S-кривой зависимости совокупной массы, удерживаемой на каждом сите, от размера ячеек сита. Наиболее часто используемыми параметрами при описании значений распределения частиц по размерам являются D-значения (D10, D50 и D90), которые являются параметрами отсечения для 10%, 50% и 90% от совокупной массы.There are a number of methods used to control particle size distribution. The most popular methods include sieve analysis, direct imaging and laser diffraction. Traditionally, particle size distribution values have been calculated from the results of sieve analysis. Sieve analysis provides particle size information in the form of an S-curve of total mass held on each sieve versus sieve mesh size. The most commonly used parameters when describing particle size distribution values are D-values (D10, D50 and D90), which are cut-off parameters for 10%, 50% and 90% of the total mass.

D-значения можно рассматривать как диаметр сферы, который отделяет массу образца на установленной процентной доле, когда частицы распределены с возрастанием массы. Например, D10 представляет собой диаметр, при котором 10% массы образца состоит из частиц с диаметром, меньше данного значения. D50 представляет собой диаметр частицы, при котором 50% массы образца меньше данного значения и 50% массы образца больше данного значения.D-values can be thought of as the diameter of a sphere that separates the mass of the sample at a set percentage when the particles are distributed with increasing mass. For example, D10 is the diameter at which 10% of the mass of the sample consists of particles with a diameter less than this value. D50 is the particle diameter at which 50% of the mass of the sample is less than this value and 50% of the mass of the sample is greater than this value.

Частицы полимера B могут абсорбировать всю свободную воду обратной эмульсии или ее часть и быть предварительно набухшими, но оставаться в твердом состоянии. Размер частиц в композиции имеет склонность к увеличению за счет абсорбции воды. Размер частиц полимера B в композиции предпочтительно составляет от 10 мкм до 1500 мкм, более предпочтительно от 80 мкм до 1000 мкм, еще более предпочтительно от 150 мкм до 800 мкм.The polymer B particles may absorb all or part of the free water of the inverse emulsion and be pre-swollen but remain solid. The particle size in the composition tends to increase due to the absorption of water. The particle size of polymer B in the composition is preferably 10 µm to 1500 µm, more preferably 80 µm to 1000 µm, even more preferably 150 µm to 800 µm.

Водорастворимый полимер B в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно характеризуется средневесовой молекулярной массой, составляющей от 2 миллионов г/моль до 20 миллионов г/моль, более предпочтительно выше 5 миллионов г/моль, более предпочтительно выше 8 миллионов г/моль, еще более предпочтительно выше 10 миллионов г/моль. В предпочтительном варианте осуществления средневесовая молекулярная масса водорастворимого полимера B предпочтительно выше средневесовой молекулярной массы водорастворимого полимера A, и предпочтительно на 10% больше, более предпочтительно на 20% больше, еще более предпочтительно на 30% больше. Например, если молекулярная масса полимера A составляет 10 миллионов дальтон, молекулярная масса полимера B предпочтительно составляет 9 миллионов дальтон или меньше, более предпочтительно 8 миллионов дальтон или меньше.The water-soluble polymer B according to the present invention preferably has a weight average molecular weight of 2 million g/mol to 20 million g/mol, more preferably above 5 million g/mol, more preferably above 8 million g/mol, even more preferably above 10 million g/mol. In a preferred embodiment, the weight average molecular weight of water soluble polymer B is preferably higher than the weight average molecular weight of water soluble polymer A, and preferably 10% more, more preferably 20% more, even more preferably 30% more. For example, if the molecular weight of polymer A is 10 million daltons, the molecular weight of polymer B is preferably 9 million daltons or less, more preferably 8 million daltons or less.

Обратная эмульсия ассоциативного водорастворимого полимера АInverse emulsion of associative water-soluble polymer A

В соответствии с настоящим изобретением водорастворимый полимер А содержит от 10 до 40 мол.% катионных мономерных звеньев, предпочтительно от 15 до 40 мол.%, более предпочтительно от 18 до 35 мол.%, еще более предпочтительно от 20 до 35 мол.%, еще более предпочтительно от 25 до 30 мол.%, при этом указанная катионность выше или равняется катионности полимера B, предпочтительно выше.In accordance with the present invention, the water-soluble polymer A contains from 10 to 40 mole% of cationic monomer units, preferably from 15 to 40 mole%, more preferably from 18 to 35 mole%, even more preferably from 20 to 35 mole%, even more preferably 25 to 30 mole %, said cationicity being greater than or equal to the cationicity of polymer B, preferably greater.

Катионные мономеры предпочтительно выбраны из группы, включающей диметиламиноэтилакрилат (DMAEA), кватернизированный или превращенный в соль; диметиламиноэтилметакрилат (DMAEMA), кватернизированный или превращенный в соль; диаллилдиметиламмония хлорид (DADMAC); акриламидопропилтриметиламмония хлорид (APTAC); метакриламидопропилтриметиламмония хлорид (MAPTAC). Диметиламиноэтилакрилат (DMAEA), кватернизированный или превращенный в соль, является предпочтительным.The cationic monomers are preferably selected from the group consisting of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or salified; dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), quaternized or salted; diallyldimethylammonium chloride (DADMAC); acrylamidepropyltrimethylammonium chloride (APTAC); methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride (MAPTAC). Dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or salted, is preferred.

Водорастворимый полимер A может содержать различные типы катионных мономеров, например, DMAEA и DMAEMA, но предпочтительно содержит один тип катионных мономеров.Water-soluble polymer A may contain various types of cationic monomers, such as DMAEA and DMAEMA, but preferably contains one type of cationic monomers.

Водорастворимый полимер А представляет собой катионный или амфотерный полимер.Water-soluble polymer A is a cationic or amphoteric polymer.

Водорастворимый полимер A также может содержать дополнительные мономеры, такие как неионогенные мономеры, и/или анионные мономеры, и/или цвиттер-ионные мономеры. Указанные мономеры предпочтительно выбраны в соответствии с перечнями и предпочтениями, упомянутыми выше в отношении полимера B.The water soluble polymer A may also contain additional monomers such as nonionic monomers and/or anionic monomers and/or zwitterionic monomers. Said monomers are preferably selected in accordance with the lists and preferences mentioned above with respect to polymer B.

Водорастворимый полимер A также может содержать по меньшей мере один гидрофобный мономер или по меньшей мере один гидрофобный макромономер. Гидрофобный мономер или гидрофобный макромономер и их содержание предпочтительно выбраны в соответствии с перечнями и предпочтениями, упомянутыми выше в отношении полимера B.The water-soluble polymer A may also contain at least one hydrophobic monomer or at least one hydrophobic macromonomer. The hydrophobic monomer or hydrophobic macromonomer and their content are preferably selected in accordance with the lists and preferences mentioned above with respect to polymer B.

Водорастворимый полимер A предпочтительно содержит акриламид. Концентрация акриламида в пересчете на общее содержание мономеров и макромономеров предпочтительно составляет от 5 до 90 мол.%, более предпочтительно от 30 до 90 мол.%, еще более предпочтительно от 50 до 80 мол.%.Water-soluble polymer A preferably contains acrylamide. The acrylamide concentration, based on the total content of monomers and macromonomers, is preferably 5 to 90 mol%, more preferably 30 to 90 mol%, even more preferably 50 to 80 mol%.

В предпочтительном варианте осуществления водорастворимый полимер A представляет собой сополимер диметиламиноэтилакрилата (DMAEA), кватернизированного или превращенного в соль, и акриламида. В данном случае количество DMAEA предпочтительно составляет от 10 до 40 мол.%, предпочтительно от 25 до 35 мол.%, а количество акриламида предпочтительно составляет от 60 до 90 мол.%, предпочтительно от 65 до 75 мол.%.In a preferred embodiment, the water-soluble polymer A is a copolymer of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or salted, and acrylamide. In this case, the amount of DMAEA is preferably 10 to 40 mol%, preferably 25 to 35 mol%, and the amount of acrylamide is preferably 60 to 90 mol%, preferably 65 to 75 mol%.

В другом предпочтительном варианте осуществления водорастворимый полимер A представляет собой терполимер диметиламиноэтилакрилата (DMAEA), кватернизированного или превращенного в соль, акриламида и одного из двух следующих мономеров: акриловой кислоты и/или ее соли (солей) или акриламидо-трет-бутилсульфоновой кислоты (ATBS) и/или ее соли(солей). В данном случае количество DMAEA предпочтительно составляет от 10 до 40 мол.%, предпочтительно от 25 до 35 мол.%, количество акриловой кислоты и/или ее соли (солей) или акриламидо-трет-бутилсульфоновой кислоты (ATBS) и/или ее соли(солей) составляет от 0,5 до 10 мол.%, а количество акриламида является дополняющим количеством для достижения общего количества, составляющего 100%.In another preferred embodiment, the water-soluble polymer A is a terpolymer of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or salted, acrylamide and one of the two following monomers: acrylic acid and/or its salt(s) or acrylamide-tert-butylsulfonic acid (ATBS) and/or its salt(s). In this case, the amount of DMAEA is preferably 10 to 40 mol%, preferably 25 to 35 mol%, the amount of acrylic acid and/or its salt(s) or acrylamide-tert-butylsulfonic acid (ATBS) and/or its salt (salts) is from 0.5 to 10 mol.%, and the amount of acrylamide is an additional amount to achieve a total amount of 100%.

Специалист в данной области техники сможет отрегулировать соответствующие количества мономеров и макромономеров полимеров A для достижения 100 мол.%.One skilled in the art will be able to adjust the appropriate amounts of monomers and macromonomers of polymers A to achieve 100 mol%.

Благодаря конкретной мономерной композиции полимера A в форме обратной эмульсии в комбинации с твердыми частицами полимера B композиция по настоящему изобретению обладает оптимальными характеристиками с точки зрения эффекта увеличения вязкости и эффекта обеспечения суспендирования.Due to the specific monomeric composition of polymer A in the form of an inverse emulsion in combination with solid particles of polymer B, the composition of the present invention has optimal characteristics in terms of the effect of increasing the viscosity and the effect of providing suspension.

Полимеризация полимера A обычно представляет собой радикальную полимеризацию. Под радикальной полимеризацией мы подразумеваем радикальную полимеризацию с помощью УФ-инициаторов, инициаторов, представляющих собой азосоединения, окислительно-восстановительных или термических инициаторов, а также методик контролируемой радикальной полимеризации (CRP) или методик полимеризации с обратимой передачей цепи по механизму присоединение-фрагментация (RAFT) или MADIX. В соответствии с очень предпочтительным вариантом осуществления полимер A получен с помощью методик RAFT-полимеризации, или CRP, или MADIX-полимеризации.The polymerization of polymer A is usually a radical polymerization. By radical polymerization, we mean radical polymerization using UV initiators, azo compound initiators, redox or thermal initiators, as well as controlled radical polymerization (CRP) or reverse addition-fragmentation (RAFT) chain transfer polymerization techniques or MADIX. In accordance with a very preferred embodiment, polymer A is obtained by RAFT polymerization or CRP or MADIX polymerization techniques.

Обратная эмульсия, иначе известная как эмульсия типа «вода в масле», состоит из масляной фазы, обычно липофильного растворителя или масла, составляющей непрерывную фазу, в которой капли воды, содержащие полимер, находятся в суспензии, при этом такие капли воды образуют диспергированную фазу. Эмульгирующее поверхностно-активное вещество (называемое поверхностно-активным веществом для образования эмульсии типа «вода в масле»), которое размещается на границе раздела воды/масла стабилизирует диспергированную фазу (вода + полимер) в непрерывной фазе (липофильный растворитель или масло).An inverse emulsion, otherwise known as a water-in-oil emulsion, consists of an oil phase, usually a lipophilic solvent or oil, constituting a continuous phase in which polymer-containing water droplets are in suspension, such water droplets forming a dispersed phase. An emulsifying surfactant (called a water-in-oil emulsion surfactant) that is placed at the water/oil interface stabilizes the dispersed phase (water + polymer) in the continuous phase (lipophilic solvent or oil).

Обратную эмульсию водорастворимого полимера A можно получить в соответствии с любым способом, известным специалисту в данной области техники. Обычно водный раствор, содержащий мономер(ы), эмульгируют в масляной фазе, содержащей по меньшей мере одно эмульгирующее средство. Затем проводят полимеризацию путем добавления инициатора свободнорадикальной полимеризации. Можно упомянуть окислительно-восстановительные пары, включающие гидропероксид кумола, трет-бутилгидроксипероксид или персульфаты среди окисляющих средств, сульфит натрия, метабисульфит натрия и соль Мора среди восстанавливающих средств. Также можно применять азосоединения, такие как 2,2'-азобис(изобутиронитрил) и 2,2'-азобис(2-амидинопропан)гидрохлорид.The inverse emulsion of water-soluble polymer A can be obtained in accordance with any method known to the person skilled in the art. Typically, the aqueous solution containing the monomer(s) is emulsified into an oil phase containing at least one emulsifying agent. The polymerization is then carried out by adding a free radical polymerization initiator. Mention may be made of redox couples including cumene hydroperoxide, t-butyl hydroxyperoxide or persulfates among the oxidizing agents, sodium sulfite, sodium metabisulfite and Mohr's salt among the reducing agents. Azo compounds such as 2,2'-azobis(isobutyronitrile) and 2,2'-azobis(2-amidinopropane) hydrochloride can also be used.

Обратная эмульсия водорастворимого полимера A предпочтительно получена в соответствии со способом, включающим следующие стадии:The inverse emulsion of the water-soluble polymer A is preferably prepared according to a process comprising the following steps:

a) получение водной фазы, содержащей по меньшей мере один гидрофобный мономер или по меньшей мере один гидрофобный макромономер и необязательно другие водорастворимые мономеры,a) obtaining an aqueous phase containing at least one hydrophobic monomer or at least one hydrophobic macromonomer and optionally other water-soluble monomers,

b) получение масляной фазы, содержащей по меньшей мере одно масло и по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество для образования эмульсии типа «вода в масле»,b) obtaining an oil phase containing at least one oil and at least one surfactant to form a water-in-oil emulsion,

c) смешивание водной фазы и масляной фазы с образованием эмульсии типа «вода в масле»,c) mixing the aqueous phase and the oil phase to form a water-in-oil emulsion,

d) сразу после образования эмульсии типа «вода в масле» обеспечение полимеризации в практически бескислородных условиях мономеров водной фазы с по меньшей мере одной системой инициаторов свободнорадикальной полимеризации,d) immediately after the formation of the water-in-oil emulsion, ensuring polymerization under practically oxygen-free conditions of the monomers of the aqueous phase with at least one system of free radical polymerization initiators,

e) получение обратной эмульсии полимера по окончании полимеризации,e) obtaining an inverse emulsion of the polymer at the end of the polymerization,

f) необязательно и предпочтительно разбавление или концентрирование с помощью перегонки указанной обратной эмульсии;f) optionally and preferably diluting or concentrating by distillation said inverse emulsion;

g) необязательно осуществление дополнительной обработки полимера указанной обратной эмульсии.g) optionally carrying out further processing of the polymer of said inverse emulsion.

Необязательную стадию f) можно осуществлять перед стадией g) или после нее. Предпочтительно стадию f) осуществляют после стадии g). Смешивание на стадии c) предпочтительно осуществляют при высоком усилии сдвига.The optional step f) can be performed before or after step g). Preferably step f) is carried out after step g). The mixing in step c) is preferably carried out at high shear.

Первый конкретный и предпочтительный вариант осуществления обратной эмульсии водорастворимого полимера AFirst Specific and Preferred Embodiment of Inverse Emulsion of Water Soluble Polymer A

В соответствии с первым конкретным и предпочтительным вариантом осуществления обратная эмульсия водорастворимого полимера A получена в первую очередь путем получения обратной эмульсии, а затем путем разбавления указанной обратной эмульсии водным раствором с получением разбавленной обратной эмульсии. Затем указанную разбавленную обратную эмульсию объединяют с твердыми частицами полимера B с получением композиции по настоящему изобретению.According to a first specific and preferred embodiment, an inverse emulsion of water-soluble polymer A is obtained by first preparing an inverse emulsion and then diluting said inverse emulsion with an aqueous solution to form a diluted inverse emulsion. This diluted inverse emulsion is then combined with polymer B solids to form a composition of the present invention.

Перед разбавлением обратная эмульсия полимера А предпочтительно содержит от 10 до 50% по весу масла, более предпочтительно от 15 до 45% по весу. Обратная эмульсия полимера A предпочтительно содержит от 5 до 55% по весу воды, более предпочтительно от 5 до 35% по весу.Before dilution, the inverse emulsion of polymer A preferably contains from 10 to 50% by weight of oil, more preferably from 15 to 45% by weight. The inverse emulsion of polymer A preferably contains from 5 to 55% by weight of water, more preferably from 5 to 35% by weight.

В данном предпочтительном варианте осуществления степень разбавления предпочтительно составляет от 2,5% до 20% по весу в пересчете на общий вес обратной эмульсии, полученной в конце полимеризации, более предпочтительно от 3 до 15 вес.%, еще более предпочтительно от 3 до 10 вес.%. Степень разбавления представляет собой вес водного раствора в пересчете на вес обратной эмульсии, полученной в конце полимеризации.In this preferred embodiment, the dilution rate is preferably 2.5% to 20% by weight based on the total weight of the inverse emulsion obtained at the end of polymerization, more preferably 3 to 15% by weight, even more preferably 3 to 10% by weight. .%. The dilution ratio is the weight of the aqueous solution based on the weight of the inverse emulsion obtained at the end of the polymerization.

Водный раствор, применяемый для разбавления, может представлять собой воду или солевой раствор, предпочтительно солевой раствор.The aqueous solution used for dilution may be water or saline, preferably saline.

Даже если композиция по настоящему изобретению уже обладает лучшим эффектом увеличения вязкости и эффектом обеспечения суспендирования, дополнительная стадия разбавления обратной эмульсии с помощью водного раствора в соответствии с данным предпочтительным вариантом осуществления дополнительно улучшает характеристики с точки зрения эффекта увеличения вязкости и эффекта обеспечения суспендирования.Even if the composition of the present invention already has better viscosity increasing effect and suspending effect, the additional step of diluting the inverse emulsion with an aqueous solution according to this preferred embodiment further improves the performance in terms of viscosity increasing effect and suspending effect.

Второй конкретный и предпочтительный вариант осуществления обратной эмульсии водорастворимого полимера ASecond Specific and Preferred Embodiment of Inverse Emulsion of Water Soluble Polymer A

В соответствии со вторым конкретным и предпочтительным вариантом осуществления обратная эмульсия водорастворимого полимера A получена путем проведения полимеризации частично или полностью под давлением, предпочтительно составляющем от 0,1 до 200 мбар (1 бар = 105 Па), более предпочтительно от 5 до 150 мбар, еще более предпочтительно от 20 до 100 мбар. According to a second specific and preferred embodiment, the inverse emulsion of the water-soluble polymer A is obtained by carrying out polymerization partially or completely under pressure, preferably between 0.1 and 200 mbar (1 bar = 10 5 Pa), more preferably between 5 and 150 mbar, even more preferably 20 to 100 mbar.

Даже если композиция по настоящему изобретению уже обладает лучшим эффектом увеличения вязкости и эффектом обеспечения суспендирования по сравнению с композицией, известной из уровня техники, полимеризация обратной эмульсии при определенном уровне вакуума дополнительно улучшает характеристики с точки зрения эффекта увеличения вязкости и эффекта обеспечения суспендирования.Even though the composition of the present invention already has better viscosity increasing effect and slurry effect compared to the prior art composition, inverse emulsion polymerization under a certain vacuum level further improves the performance in terms of viscosity increasing effect and slurry effect.

В соответствии с конкретным и предпочтительным вариантом осуществления, если полимеризацию обратной эмульсии водорастворимого полимера A проводят частично при давлении менее 200 мбар, то продолжительность полимеризации при пониженном давлении предпочтительно составляет по меньшей мере 10% от общей продолжительности полимеризации, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно более 50%, еще более предпочтительно больше 80%. В предпочтительном варианте осуществления полимеризацию полностью проводят при давлении менее 200 мбар.According to a specific and preferred embodiment, if the inverse emulsion polymerization of the water-soluble polymer A is carried out partially at a pressure of less than 200 mbar, then the polymerization time under reduced pressure is preferably at least 10% of the total polymerization time, preferably at least 30%, more preferably more than 50%, even more preferably more than 80%. In a preferred embodiment, the polymerization is carried out entirely at a pressure of less than 200 mbar.

Полимеризацию предпочтительно проводить по партиям. С промышленной точки зрения предпочтительно получать большую партию, но обычно увеличить объем партии затруднительно. Было обнаружено, что объем полимеризуемой партии может составлять более 10 м3, предпочтительно более 20 м3 и более предпочтительно более 40 м3, если полимеризацию проводят при давлении менее 200 мбар.The polymerization is preferably carried out in batches. From an industrial point of view, it is preferable to obtain a large batch, but it is usually difficult to increase the batch size. It has been found that the volume of the batch to be polymerized can be more than 10 m 3 , preferably more than 20 m 3 and more preferably more than 40 m 3 if the polymerization is carried out at a pressure of less than 200 mbar.

Если полимеризацию проводят частично или полностью при давлении от 0,1 до 200 мбар, то на практике стадии a), b) и c) проводят при атмосферном давлении, и давление понижают до значения по меньшей мере ниже 200 мбар на протяжении всей продолжительности полимеризации или ее части, предпочтительно в ходе всей полимеризации. Дополнительные стадии дегазирования с помощью азота и повышения температуры реакции могут быть добавлены к стадиям, описанным ранее. If the polymerization is carried out partially or completely at a pressure between 0.1 and 200 mbar, then in practice steps a), b) and c) are carried out at atmospheric pressure, and the pressure is reduced to a value of at least below 200 mbar throughout the duration of the polymerization, or part of it, preferably during the entire polymerization. Additional steps of degassing with nitrogen and raising the reaction temperature may be added to the steps previously described.

По окончании полимеризации в реакторе обратно устанавливают атмосферное давление для выгрузки эмульсии типа «вода в масле». Также можно поддерживать давление ниже 200 мбар во время стадии a, и/или b), и/или c), и/или во время выгрузки и/или во время хранения обратной эмульсии. At the end of the polymerization, the reactor is returned to atmospheric pressure to discharge the water-in-oil emulsion. It is also possible to maintain the pressure below 200 mbar during steps a and/or b) and/or c) and/or during discharge and/or during storage of the inverse emulsion.

Все средства снижения давления являются известными средствами, но это не является ограничением. Примеры, которые можно упомянуть, включают поршневые насосы прямого вытеснения, такие как жидкостно-кольцевые насосы или диафрагмовые насосы, насосы с импульсной подачей, регенеративные насосы, улавливающие насосы, паровые эжекторы.All means of reducing pressure are known means, but this is not a limitation. Examples that may be mentioned include positive displacement pumps such as liquid ring pumps or diaphragm pumps, pulse pumps, regenerative pumps, entrapment pumps, steam ejectors.

Полимеризацию предпочтительно проводят в реакторе, приспособленном для поддержания низкого давления, предпочтительного для способа. Также целесообразным может быть использование конденсатора для удаления воды и/или смеси летучих веществ или масла из отходящего газа, выделяемого из эмульсии в ходе полимеризации при низком давлении или под вакуумом.The polymerization is preferably carried out in a reactor adapted to maintain the low pressure preferred for the process. It may also be useful to use a condenser to remove water and/or a mixture of volatiles or oil from the off-gas released from the emulsion during polymerization at low pressure or under vacuum.

Полимеризация в целом инициируется после сброса давления в реакторе, но также может инициироваться перед стадией понижения давления или во время нее. Стадия сброса давления обычно длится несколько секунд, или даже несколько минут, в зависимости от объема реактора и в зависимости от оборудования, используемого для обеспечения вакуума.The polymerization is generally initiated after depressurization of the reactor, but may also be initiated before or during the depressurization step. The depressurization step usually lasts a few seconds, or even a few minutes, depending on the volume of the reactor and depending on the equipment used to provide the vacuum.

Таким образом, в соответствии с одним конкретным вариантом осуществления последовательно выполняют следующее:Thus, in accordance with one particular embodiment, the following are performed in sequence:

- проводят стадии a), b) и c) при атмосферном давлении и осуществляют барботирование азотом,- carrying out steps a), b) and c) at atmospheric pressure and bubbling with nitrogen,

- понижают давление,- reduce pressure

- инициируют стадию d) полимеризации.- initiate stage d) polymerization.

В другом варианте осуществления последовательно выполняют следующее:In another embodiment, the following are performed in sequence:

- проводят стадии a), b) и c) при атмосферном давлении и осуществляют барботирование азотом,- carrying out steps a), b) and c) at atmospheric pressure and bubbling with nitrogen,

- одновременно понижают давление и инициируют полимеризацию.- simultaneously reduce the pressure and initiate polymerization.

В другом варианте осуществления последовательно выполняют следующее:In another embodiment, the following are performed in sequence:

- проводят стадии a), b) и c) при атмосферном давлении и осуществляют барботирование азотом,- carrying out steps a), b) and c) at atmospheric pressure and bubbling with nitrogen,

- инициируют полимеризацию,- initiate polymerization

- в ходе полимеризации понижают давление.- during the polymerization, the pressure is reduced.

В предпочтительном варианте осуществления отходящий газ, образованный в ходе полимеризации под вакуумом и состоящий из смеси воды и масла, не возвращается в полимеризационную массу, а конденсируется с применением конденсатора и удаляется из полимера A.In a preferred embodiment, the off-gas formed during the polymerization under vacuum, consisting of a mixture of water and oil, is not returned to the polymerization mass, but is condensed using a condenser and removed from polymer A.

Общее описание обратной эмульсии водорастворимого полимера AGeneral description of the inverse emulsion of water-soluble polymer A

В общем, в конце реакции полимеризации добавляют по меньшей мере одно средство для инверсии фаз, предпочтительно при температуре ниже 50°C.In general, at the end of the polymerization reaction, at least one phase inversion agent is added, preferably at a temperature below 50°C.

Традиционно полимеризацию в целом проводят в изотермических, адиабатических условиях или при регулируемой температуре. Иными словами, температуру поддерживают постоянной, обычно на уровне 10-60°C (изотермический процесс), или же обеспечивают повышение температуры естественным образом (адиабатический процесс), и причем в данном случае реакция обычно начинается при температуре ниже 10°C, а конечная температура обычно превышает 50°C, или же, наконец, повышение температуры регулируют так, чтобы кривая изменения температуры находилась между изотермической кривой и адиабатической кривой.Traditionally, the polymerization is generally carried out under isothermal, adiabatic, or controlled temperature conditions. In other words, the temperature is kept constant, usually at 10-60°C (isothermal process), or the temperature is allowed to rise naturally (adiabatic process), in which case the reaction usually starts at a temperature below 10°C, and the final temperature usually exceeds 50°C, or, finally, the temperature rise is controlled so that the temperature curve is between the isothermal curve and the adiabatic curve.

Начальная температура полимеризация предпочтительно составляет от 0,1 до 40°C, более предпочтительно от 10 до 30°C. Конечная температура полимеризации предпочтительно составляет от 20°C до 90°C, более предпочтительно от 35°C до 70°C.The polymerization start temperature is preferably 0.1 to 40°C, more preferably 10 to 30°C. The polymerization end temperature is preferably 20°C to 90°C, more preferably 35°C to 70°C.

Продолжительность полимеризации предпочтительно составляет менее 24 часов, более предпочтительно менее 10 часов, еще более предпочтительно менее 8 часов. The polymerization time is preferably less than 24 hours, more preferably less than 10 hours, even more preferably less than 8 hours.

Для получения полимера A можно применять такие же дополнительные мономеры, средство для обеспечения разветвления, регулятор степени полимеризации при свободнорадикальной полимеризации, как описано выше.For polymer A, the same additional monomers, branching agent, free radical chain transfer agent as described above can be used.

В соответствии с настоящим изобретением водорастворимый полимер A может характеризоваться структурой, которая представляет собой линейную, разветвленную, звездообразную, гребневидную, блочную или микроблочную структуру, или контролируемой полидисперсностью по молекулярной массе. Данные свойства могут быть получены путем подбора инициатора, регулятора степени полимеризации, методики полимеризации, такой как матричная полимеризация, контролируемая радикальная полимеризация, известная как RAFT (обратимая передача цепи по механизму присоединение-фрагментация), NMP (нитроксид-опосредованная полимеризация), или ATRP (радикальная полимеризация с переносом атома), или полимеризация типа MADIX (макромолекулярный дизайн путем замены ксантата), включения структурных мономеров и/или концентрации. Общие знания специалиста позволяют ему или ей получать водорастворимый полимер, характеризующийся одним из таких типов структуры. Полимер A в соответствии с настоящим изобретением, независимо от его конкретного строения, остается водорастворимым.In accordance with the present invention, the water-soluble polymer A may be characterized by a structure that is linear, branched, star-shaped, comb-shaped, block or microblock structure, or controlled polydispersity in molecular weight. These properties can be obtained by selecting an initiator, a chain transfer agent, a polymerization technique such as matrix polymerization, controlled radical polymerization known as RAFT (Reversible Chain Transfer Fragmentation), NMP (Nitroxide Mediated Polymerization), or ATRP ( atom transfer radical polymerization), or MADIX type polymerization (macromolecular design by xanthate replacement), incorporation of structural monomers and/or concentration. The general knowledge of a person skilled in the art enables him or her to obtain a water-soluble polymer characterized by one of these types of structure. Polymer A according to the present invention, regardless of its specific structure, remains water soluble.

Водорастворимый полимер A в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно характеризуется средневесовой молекулярной массой, составляющей от 2 миллионов г/моль до 20 миллионов г/моль, более предпочтительно выше 4 миллионов г/моль, более предпочтительно выше 6 миллионов г/моль, еще более предпочтительно выше 8 миллионов г/моль. Средневесовая молекулярная масса водорастворимого полимера A предпочтительно ниже средневесовой молекулярной массы водорастворимого полимера B, и предпочтительно на 10% меньше, более предпочтительно на 20% меньше, еще более предпочтительно на 30% меньше.The water-soluble polymer A according to the present invention preferably has a weight average molecular weight of 2 million g/mol to 20 million g/mol, more preferably above 4 million g/mol, more preferably above 6 million g/mol, even more preferably above 8 million g/mol. The weight average molecular weight of water soluble polymer A is preferably lower than the weight average molecular weight of water soluble polymer B, and preferably 10% less, more preferably 20% less, even more preferably 30% less.

Масло, применяемое для получения обратной эмульсии по настоящему изобретению, может представлять собой минеральное масло, растительное масло, синтетическое масло или смесь нескольких таких масел. Примерами минерального масла являются минеральное масло, содержащее насыщенные углеводороды алифатического, нафтенового, парафинового, изопарафинового, циклопарафинового или нафтилового типа. Примером синтетического масла является гидрогенизированный полидецен или гидрогенизированный полиизобутен; сложный эфир, такой как октилстеарат или бутилолеат. Ряд продуктов Exxsol® от Exxon являются подходящими маслами.The oil used to prepare the inverse emulsion of the present invention may be mineral oil, vegetable oil, synthetic oil, or a mixture of several of these oils. Examples of mineral oil are mineral oil containing saturated hydrocarbons of the aliphatic, naphthenic, paraffinic, isoparaffinic, cycloparaffinic or naphthyl type. An example of a synthetic oil is hydrogenated polydecene or hydrogenated polyisobutene; an ester such as octyl stearate or butyl oleate. A number of Exxsol® products from Exxon are suitable oils.

Обычно весовое соотношение водной фазы и масляной фазы в ходе полимеризации предпочтительно составляет от 50/50 до 90/10, более предпочтительно от 70/30 до 80/20.Generally, the weight ratio of the aqueous phase to the oil phase during the polymerization is preferably 50/50 to 90/10, more preferably 70/30 to 80/20.

Обратная эмульсия полимера A предпочтительно содержит от 10 до 50% по весу масла, более предпочтительно от 15 до 45% по весу. Обратная эмульсия полимера A предпочтительно содержит от 5 до 55% по весу воды, более предпочтительно от 5 до 35% по весу. Обычно, если обратную эмульсию концентрируют с помощью перегонки, концентрированная обратная эмульсия содержит от 44% до 60% по весу полимера А, предпочтительно от 51 до 58%.The inverse emulsion of polymer A preferably contains from 10 to 50% by weight of oil, more preferably from 15 to 45% by weight. The inverse emulsion of polymer A preferably contains from 5 to 55% by weight of water, more preferably from 5 to 35% by weight. Typically, if the inverse emulsion is concentrated by distillation, the concentrated inverse emulsion contains 44% to 60% by weight of polymer A, preferably 51 to 58%.

Средство для инверсии фаз представляет собой поверхностно-активное вещество, обычно характеризующееся значением HLB более 10. В качестве примера такого средства для инверсии фаз можно упомянуть этоксилированные сложные эфиры сорбитана, такие как сорбитана олеат, этоксилированный 20 эквивалентами этиленоксида (EO 20), сорбитана лаурат, полиэтоксилированный 20 молями этиленоксида, касторовое масло, полиэтоксилированное 40 молями этиленоксида, декаэтоксилированный олеодециловый спирт, гептаэтоксилированный лауриловый спирт или сорбитана моностеарат, полиэтоксилированный 20 молями этиленоксида. Средство для инверсии фаз также может представлять собой полиоксиэтиленалкилфенол; простой цетиловый эфир полиоксиэтилена (10 моль); простой алкиларильный эфир полиоксиэтилена; производные четвертичного аммония; олеат калия; этосульфат N-цетил-N-этилморфолиния; лаурилсульфат натрия; продукты конденсации высших жирных спиртов с этиленоксидом, такие как продукт реакции олеилового спирта с 10 единицами этиленоксида; продукты конденсации алкилфенолов и этиленоксида, такие как продукты реакции изооктилфенола с 12 единицами этиленоксида; продукты конденсации аминов высших жирных кислот с пятью или более единицами этиленоксида; тристерилфенол этиленоксида; продукты конденсации этиленоксида и неполных сложных эфиров многоатомных спиртов и высших жирных кислот и их внутренние ангидриды (например, ангидрид маннита и ангидрид сорбита); аминоксид; алкилполиглюкозид; глюкамид; сложный эфир фосфорной кислоты или соль алкилбензолсульфоновой кислоты; водорастворимое полимерное поверхностно-активное вещество.The phase inversion agent is a surfactant typically characterized by an HLB value greater than 10. As an example of such a phase inversion agent, ethoxylated esters of sorbitan can be mentioned, such as sorbitan oleate ethoxylated with 20 equivalents of ethylene oxide (EO 20), sorbitan laurate, polyethoxylated with 20 moles of ethylene oxide, castor oil polyethoxylated with 40 moles of ethylene oxide, decaethoxylated oleodecyl alcohol, heptaethoxylated lauryl alcohol, or sorbitan monostearate polyethoxylated with 20 moles of ethylene oxide. The phase inversion agent may also be a polyoxyethylene alkylphenol; polyoxyethylene cetyl ether (10 mol); simple alkylaryl ether of polyoxyethylene; quaternary ammonium derivatives; potassium oleate; N-cetyl-N-ethylmorpholinium ethosulfate; sodium lauryl sulfate; condensation products of higher fatty alcohols with ethylene oxide, such as the reaction product of oleyl alcohol with 10 units of ethylene oxide; condensation products of alkylphenols and ethylene oxide, such as the reaction products of isooctylphenol with 12 units of ethylene oxide; condensation products of higher fatty acid amines with five or more ethylene oxide units; tristerylphenol ethylene oxide; condensation products of ethylene oxide and partial esters of polyhydric alcohols and higher fatty acids and their internal anhydrides (for example, mannitol anhydride and sorbitol anhydride); amine oxide; alkylpolyglucoside; glucamide; an ester of phosphoric acid or a salt of alkylbenzenesulfonic acid; water-soluble polymeric surfactant.

В предпочтительном варианте осуществления средство для инверсии фаз представляет собой этоксилированный нонилфенол, предпочтительно характеризующийся показателем этоксилирования от 4 до 10, этокси-/пропоксиспирт, предпочтительно характеризующийся показателем этокси-/пропоксилирования от C12 до C25, или этоксилированный тридециловый спирт, или жирный этокси-/пропоксиспирт, или этокси-/пропоксилированное касторовое масло.In a preferred embodiment, the phase inversion agent is an ethoxylated nonylphenol, preferably having an ethoxylation index of 4 to 10, an ethoxy/propoxyalcohol, preferably having an ethoxy/propoxylation index of C12 to C25, or an ethoxylated tridecyl alcohol, or a fatty ethoxy/propoxyalcohol , or ethoxy/propoxylated castor oil.

Обратная эмульсия полимера A может содержать по меньшей мере два средства для инверсии фаз, предпочтительно по меньшей мере три средства для инверсии фаз, еще более предпочтительно по меньшей мере четыре средства для инверсии фаз.The inverse emulsion of polymer A may contain at least two phase inverters, preferably at least three phase inverters, even more preferably at least four phase inverters.

Эмульгирующее средство представляет собой поверхностно-активное вещество, обычно характеризующееся значением HLB менее 10. В качестве примера такого эмульгирующего средства можно упомянуть полимеры, представляющие собой поверхностно-активные вещества, такие как сложные полиэфиры с молекулярной массой от 1000 до 3000, продукты конденсации поли(изобутенил)янтарной кислоты или ее ангидрида и полиэтиленгликоля, блок-сополимеры с молекулярной массой от 2500 до 3500, например продаваемые под торговыми наименованиями Hypermer®, экстракты на основе сорбитана, например, сорбитана моноолеат, сорбитана изостеарат или сорбитана сесквиолеат, полиэтоксилированные сложные эфиры сорбитана или же диэтоксилированный олеоцетиловый спирт или тетраэтоксилированный лаурилакрилат, продукты конденсации высших жирных спиртов с этиленоксидом, такие как продукт реакции олеилового спирта с 2 единицами этиленоксида; продукты конденсации алкилфенолов и этиленоксида, такие как продукт реакции нонилфенола с 4 единицами этиленоксида. Продукты, подобные Witcamide® 511, продукты на основе бетаина и этоксилированный амин также являются хорошими вариантами эмульгирующих средств.The emulsifying agent is a surfactant typically having an HLB value of less than 10. As an example of such an emulsifying agent, mention may be made of surfactant polymers such as polyesters with a molecular weight of 1000 to 3000, condensation products of poly(isobutenyl ) succinic acid or its anhydride and polyethylene glycol, block copolymers with a molecular weight of 2500 to 3500, for example sold under the trade names Hypermer®, extracts based on sorbitan, for example sorbitan monooleate, sorbitan isostearate or sorbitan sesquioleate, polyethoxylated esters of sorbitan or alternatively diethoxylated oleocetyl alcohol or tetraethoxylated lauryl acrylate, condensation products of higher fatty alcohols with ethylene oxide, such as the reaction product of oleyl alcohol with 2 units of ethylene oxide; condensation products of alkylphenols and ethylene oxide, such as the reaction product of nonylphenol with 4 units of ethylene oxide. Products like Witcamide® 511, betaine based products and ethoxylated amine are also good options for emulsifying agents.

В предпочтительном варианте осуществления эмульгирующее средство представляет собой сорбитана моноолеат, сложные эфиры полиэтоксилированного сорбитана или диэтаноламид жирной кислоты таллового масла.In a preferred embodiment, the emulsifying agent is sorbitan monooleate, polyethoxylated sorbitan esters, or tall oil fatty acid diethanolamide.

Обратная эмульсия полимера A может содержать по меньшей мере два эмульгирующих средства, предпочтительно по меньшей мере три эмульгирующих средства, еще более предпочтительно по меньшей мере четыре эмульгирующих средства. Обратная эмульсия полимера A предпочтительно содержит от 0,8 до 6% по весу, более предпочтительно от 0,8 до 3 вес. % по меньшей мере одного эмульгирующего средства.The inverse emulsion of polymer A may contain at least two emulsifying agents, preferably at least three emulsifying agents, even more preferably at least four emulsifying agents. The inverse emulsion of polymer A preferably contains from 0.8 to 6% by weight, more preferably from 0.8 to 3 wt. % of at least one emulsifying agent.

Обратная эмульсия полимера A предпочтительно содержит от 1 до 12% по весу, более предпочтительно от 2 до 8 вес.% по меньшей мере одного средства для инверсии фаз.The inverse emulsion of polymer A preferably contains 1 to 12% by weight, more preferably 2 to 8% by weight, of at least one phase inversion agent.

Обратная эмульсия полимера A может содержать от 1 до 17% по весу солей.The inverse emulsion of polymer A may contain from 1 to 17% by weight of salts.

Соли, присутствующие в обратной эмульсии, могут представлять собой, например, соли натрия, соли лития, соли калия, соли магния, соли алюминия, соли аммония, фосфатные соли, сульфатные соли, хлоридные соли, фторидные соли, цитратные соли, ацетатные соли, тартратные соли, гидрофосфатные соли, водорастворимые неорганические соли, другие неорганические соли и их смеси. Такие соли включают хлорид натрия, сульфат натрия, бромид натрия, хлорид кальция, сульфат аммония, хлорид аммония, хлорид лития, бромид лития, хлорид калия, бромид калия, сульфат магния, сульфат алюминия, гидрофосфат аммония, гидрофосфат натрия, гидрофосфат калия и их смеси. Хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид аммония, сульфат аммония являются предпочтительными, а их смеси являются особенно предпочтительными.The salts present in the inverse emulsion may be, for example, sodium salts, lithium salts, potassium salts, magnesium salts, aluminum salts, ammonium salts, phosphate salts, sulfate salts, chloride salts, fluoride salts, citrate salts, acetate salts, tartrate salts, hydrophosphate salts, water-soluble inorganic salts, other inorganic salts, and mixtures thereof. Such salts include sodium chloride, sodium sulfate, sodium bromide, calcium chloride, ammonium sulfate, ammonium chloride, lithium chloride, lithium bromide, potassium chloride, potassium bromide, magnesium sulfate, aluminum sulfate, ammonium hydrogen phosphate, sodium hydrogen phosphate, potassium hydrogen phosphate, and mixtures thereof. . Sodium chloride, calcium chloride, ammonium chloride, ammonium sulfate are preferred and mixtures thereof are particularly preferred.

Закачиваемый флюид и способ обработки участка подземного пластаInjected Fluid and Method for Treating a Section of an Underground Reservoir

Композиция по настоящему изобретению обладает улучшенным эффектом обеспечения суспендирования, который менее чувствителен к условиям сдвига. Композиция по настоящему изобретению также улучшает эффективность при такой же дозировке или сохраняет такую же эффективность при более низкой дозировке. Это представляет особый интерес в операции по разрыву пласта, в частности в случае применения веществ, снижающих трение, с высокой вязкостью (HVFR), поскольку обычно важна дозировка HVFR.The composition of the present invention has an improved suspending effect that is less sensitive to shear conditions. The composition of the present invention also improves efficacy at the same dosage or maintains the same efficacy at a lower dosage. This is of particular interest in a fracturing operation, particularly in the case of high viscosity friction reducers (HVFRs), since HVFR dosage is usually important.

Также преимуществом композиции является то, что она представлена в форме жидкости и поэтому является легко транспортируемой, диспергируемой, поддается перекачиванию насосом, стабильна при хранении, что облегчает ее применение в условиях добычи нефти и газа. Also, the advantage of the composition is that it is presented in the form of a liquid and therefore is easily transportable, dispersible, pumpable, storage stable, which facilitates its use in oil and gas production.

Во втором аспекте настоящее изобретение предусматривает закачиваемый флюид для способа добычи нефти и газа, при этом указанный флюид получен с использованием композиции по настоящему изобретению. Закачиваемый флюид может представлять собой закачиваемый флюид для нагнетания полимера или флюид для разрыва пласта.In a second aspect, the present invention provides an injection fluid for an oil and gas recovery process, said fluid being produced using a composition of the present invention. The injected fluid may be a polymer injection fluid or a fracturing fluid.

В способе по настоящему изобретению закачиваемый флюид обычно получают путем смешивания композиции по настоящему изобретению с водной средой, такой как вода, морская вода или солевой раствор. При смешивании композиции с достаточным количеством водной среды в обратной эмульсии происходит инверсия фаз, и полимер A быстро высвобождается, тогда как полимер B начинает медленнее растворяться в водной среде, даже будучи предварительно набухшим.In the process of the present invention, the fluid to be injected is typically produced by mixing the composition of the present invention with an aqueous medium such as water, sea water, or brine. When the composition is mixed with a sufficient amount of an aqueous medium in an inverse emulsion, a phase inversion occurs and polymer A is rapidly released, while polymer B begins to dissolve more slowly in an aqueous medium, even when pre-swollen.

Закачиваемый флюид содержит водорастворимые полимеры A и B в общем количестве, составляющем предпочтительно от 0,0005% по весу до 3% по весу, более предпочтительно от 0,02 вес.% до 2 вес.%, еще более предпочтительно от 0,05 вес.% до 1 вес.%, еще более предпочтительно от 0,1 вес.% до 1 вес.%. Количество водорастворимых полимеров A и B варьирует в зависимости от способа добычи нефти и газа, условий в подземном пласте (например, содержания солей и/или температуры) и необходимых результатов.The injected fluid contains water-soluble polymers A and B in a total amount of preferably 0.0005 wt% to 3 wt%, more preferably 0.02 wt% to 2 wt%, even more preferably 0.05 wt%. .% to 1 wt.%, even more preferably from 0.1 wt.% to 1 wt.%. The amount of water soluble polymers A and B will vary depending on the oil and gas production method, conditions in the subterranean formation (eg, salinity and/or temperature) and the desired results.

Закачиваемый флюид также может содержать другие компоненты, такие как расклинивающие наполнители (такие как песок, песок с покрытием, керамические шарики), щелочные средства, поверхностно-активные вещества, нанофлюид сложного состава, микроэмульсии, биоциды, ингибиторы коррозии, кислоты, ингибиторы образования отложений, ингибиторы набухания глины, гуар, производные гуара, производные карбоксиметилцеллюлозы, сшивающие средства, такие как соединения циркония, соединения, представляющие собой титанаты или бораты, сшивающие средства замедленного действия, разрушители цепи, инкапсулированные разрушители цепи, предварительно сформированные частицы гелей, наногелей, гели из коллоидной дисперсии, глины, бентониты, в зависимости от характера способа добычи нефти и газа.The injected fluid may also contain other components such as proppants (such as sand, coated sand, ceramic beads), alkaline agents, surfactants, complex nanofluids, microemulsions, biocides, corrosion inhibitors, acids, scale inhibitors, clay swelling inhibitors, guar, guar derivatives, carboxymethyl cellulose derivatives, crosslinkers such as zirconium compounds, titanate or borate compounds, delayed crosslinkers, chain breakers, encapsulated chain breakers, preformed particles of gels, nanogels, colloidal gels dispersions, clays, bentonites, depending on the nature of the oil and gas extraction method.

Поверхностно-активные вещества особенно полезны для закачиваемого флюида в соответствии с настоящим изобретением, поскольку они могут повысить эффективность указанного флюида, особенно в способе добычи нефти и газа. Они предпочтительно выбраны из анионных или катионных поверхностно-активных веществ и бетаинов.Surfactants are particularly useful for the injected fluid of the present invention because they can improve the performance of said fluid, especially in an oil and gas recovery process. They are preferably selected from anionic or cationic surfactants and betaines.

Благодаря улучшенному эффекту обеспечения суспендирования, обеспечиваемому композицией по настоящему изобретению в закачиваемом флюиде, который содержит частицы, такие как расклинивающие наполнители, инкапсулированные разрушители цепи, предварительно сформированные частицы гелей, наногелей или микрогелей, при этом указанные частицы имеют склонность быть более стабильными в закачиваемом флюиде, и осаждение значительно уменьшается.Due to the improved suspending effect provided by the composition of the present invention in an injection fluid that contains particles such as proppants, encapsulated chain breakers, preformed gel, nanogel, or microgel particles, which particles tend to be more stable in the injection fluid, and precipitation is greatly reduced.

В третьем аспекте настоящее изобретение предусматривает способ обработки участка подземного пласта, включающий обеспечение композиции по настоящему изобретению, получение закачиваемого флюида с помощью по меньшей мере указанной композиции, введение закачиваемого флюида в участок подземного пласта. In a third aspect, the present invention provides a method for treating a section of a subterranean formation, comprising providing a composition of the present invention, obtaining an injected fluid with at least said composition, introducing the injected fluid into a section of a subterranean formation.

Обработка участка подземного пласта включает обработку части подземного пласта или обработку всего подземного пласта.Treating a section of a subterranean formation includes treating a portion of the subterranean formation or treating the entire subterranean formation.

В четвертом аспекте настоящее изобретение предусматривает способ разрыва пласта, включающий обеспечение композиции по настоящему изобретению, получение флюида для разрыва пласта с помощью по меньшей мере указанной композиции и с помощью по меньшей мере расклинивающего наполнителя, введение флюида для разрыва пласта в участок подземного пласта.In a fourth aspect, the present invention provides a method of fracturing comprising providing a composition of the present invention, producing a fracturing fluid with at least said composition and with at least a proppant, introducing the fracturing fluid into a section of a subterranean formation.

В пятом аспекте настоящее изобретение предусматривает способ нагнетания полимера, включающий обеспечение композиции по настоящему изобретению, получение закачиваемого флюида для нагнетания полимера с помощью по меньшей мере указанной композиции, введение закачиваемого флюида для нагнетания полимера во весь подземный пласт или его участок.In a fifth aspect, the present invention provides a polymer injection method comprising providing a composition of the present invention, producing a polymer injection fluid with at least said composition, introducing the polymer injection fluid into an entire subterranean formation or section thereof.

В шестом аспекте настоящее изобретение предусматривает способ улучшения эффекта обеспечения суспендирования в закачиваемом флюиде, включающий обеспечение композиции по настоящему изобретению, получение закачиваемого флюида путем смешивания указанной композиции с водой, морской водой или солевым раствором, введение закачиваемого флюида во весь подземный пласт или его участок. Флюид на водной основе для обработки пласта может представлять собой флюид для разрыва пласта или закачиваемый флюид для нагнетания полимера. In a sixth aspect, the present invention provides a method for improving the effect of providing suspension in an injected fluid, including providing a composition of the present invention, obtaining an injected fluid by mixing said composition with water, sea water or brine, introducing the injected fluid into the entire subterranean formation or its section. The water-based treatment fluid may be a fracturing fluid or an injected polymer injection fluid.

Точнее говоря, настоящее изобретение предусматривает способ улучшения эффекта обеспечения суспендирования в закачиваемом флюиде, включающий обеспечение композиции по настоящему изобретению, получение закачиваемого флюида путем смешивания указанной композиции с водой, морской водой или солевым раствором, где полученный закачиваемый флюид характеризуется улучшением эффекта обеспечения суспендирования по сравнению с таким же закачиваемым флюидом, в котором композиция по настоящему изобретению заменена идентичной композицией, за исключением того, что полимеры не содержат катионных мономерных звеньев в соответствии с настоящим изобретением.More specifically, the present invention provides a method for improving the effect of providing suspension in an injected fluid, including providing a composition of the present invention, obtaining an injected fluid by mixing said composition with water, sea water or brine, where the resulting injected fluid is characterized by an improvement in the effect of providing suspension compared to the same injected fluid, in which the composition of the present invention is replaced by an identical composition, except that the polymers do not contain cationic monomer units in accordance with the present invention.

Композицию по настоящему изобретению можно также применять в любой подземной обработке, такой как операции бурения, обработки пласта для интенсификации притока, операции заканчивания и способ увеличения добычи нефти.The composition of the present invention can also be used in any subsurface treatment such as drilling operations, stimulation treatments, completion operations, and oil recovery enhancement processes.

В предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение предусматривает способ разрыва пласта, включающий:In a preferred embodiment, the present invention provides a fracturing method comprising:

a. обеспечение композиции по настоящему изобретению;a. providing a composition of the present invention;

b. добавление указанной композиции во флюид на водной основе с образованием закачиваемого флюида;b. adding said composition to a water-based fluid to form an injection fluid;

c. добавление по меньшей мере расклинивающего наполнителя в закачиваемый флюид либо перед стадией b, либо после нее;c. adding at least a proppant to the injected fluid either before or after step b;

d. введение закачиваемого флюида в участок подземного пласта;d. introducing the injected fluid into a section of the subterranean formation;

e. разрыв участка подземного пласта с помощью закачиваемого флюида;e. fracturing a section of a subterranean formation with an injected fluid;

f. удаление смеси газа, масла и флюида на водной основе.f. removal of a mixture of gas, oil and water-based fluid.

Композицию по настоящему изобретению также можно преимущественно применять в бумажной промышленности, в промышленности по очистке воды или сточных вод, в строительной промышленности, в горнодобывающей промышленности, в косметической, текстильной или промышленности моющих средств, в сельском хозяйстве, в гражданских строительных работах.The composition of the present invention can also advantageously be used in the paper industry, in the water or waste water treatment industry, in the construction industry, in the mining industry, in the cosmetics, textile or detergent industry, in agriculture, in civil engineering work.

Настоящее изобретение будет дополнительно описано, ссылаясь на следующие примеры. Следующие примеры являются лишь иллюстративными в отношении настоящего изобретения и не рассматриваются как ограничивающие. Если не указано иное, все процентные содержания указаны по весу (вес.%).The present invention will be further described with reference to the following examples. The following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to be limiting. Unless otherwise indicated, all percentages are by weight (wt%).

ПримерыExamples

Обратная эмульсия полимера AInverse emulsion of polymer A

Способ получения обратной эмульсииMethod for obtaining an inverse emulsion

В химический стакан объемом 1000 мл добавляли 365,33 г 50% раствора акриламида, 266,67 г DMAEA⋅MeCl и 136,74 г деионизированной воды. Поддерживали pH при значении 4,5. К водной фазе добавляли 0,4 г Versenex 80 и 1,98 г раствора бромата натрия. В реакторе получали органическую фазу путем добавления 175,1 грамма Exxsol D100S и 25 граммов сорбитана моноолеата. В реактор добавляли водную фазу при 500 об/мин с применением мешалки в форме полумесяца. Посредством применения смесителя с высоким усилием сдвига образовывалась эмульсия. To a 1000 ml beaker was added 365.33 g of a 50% acrylamide solution, 266.67 g of DMAEA.MeCl and 136.74 g of deionized water. The pH was maintained at 4.5. 0.4 g of Versenex 80 and 1.98 g of sodium bromate solution were added to the aqueous phase . In the reactor, an organic phase was obtained by adding 175.1 grams of Exxsol D100S and 25 grams of sorbitan monooleate. The aqueous phase was added to the reactor at 500 rpm using a crescent-shaped stirrer. An emulsion was formed by using a high shear mixer.

Присутствующий в эмульсии кислород удаляли путем продувки азотом в течение 30 мин. Температуру эмульсии повышали и устанавливали на уровне 22°C перед началом полимеризации. Для инициирования полимеризации смесь перемешивали при 400 об/мин и по каплям добавляли MBS при скорости 0,5 мл в минуту. Температуру повышали и поддерживали на уровне 50°C, пока не было отмечено понижение температуры. К эмульсии добавляли 30 г нонилфенол-9-этоксилатов с перемешиванием при 30°C. Получали EMI1 – EMI 6 с применением такого же протокола синтеза, регулируя составы мономеров, как представлено в таблице 1.Oxygen present in the emulsion was removed by purging with nitrogen for 30 min. The temperature of the emulsion was raised and set at 22°C before polymerization. To initiate polymerization, the mixture was stirred at 400 rpm and MBS was added dropwise at a rate of 0.5 ml per minute. The temperature was raised and maintained at 50° C. until a decrease in temperature was noted. 30 g of nonylphenol-9-ethoxylates were added to the emulsion with stirring at 30°C. EMI1 - EMI 6 was obtained using the same synthesis protocol, adjusting the compositions of the monomers, as presented in table 1.

EMI 6 подвергали полимеризации так, что все стадии полимеризации проводили при давлении 80 мбар. EMI 6 was subjected to polymerization such that all polymerization steps were carried out at a pressure of 80 mbar.

Таблица 1. Химический состав эмульсийTable 1. Chemical composition of emulsions

Figure 00000005
Figure 00000005

Твердые частицыSolid particles

Способ получения твердых частицMethod for obtaining solid particles

a) Стадия полимеризацииa) Polymerization step

В химический стакан объемом 2000 мл добавляли 670,2 г деионизированной воды, 1015,4 г 50% раствора акриламида (AM) и 171 г 80% раствора DMAEA⋅MeCl. pH составлял 3,4–3,8.To a 2000 ml beaker was added 670.2 g of deionized water, 1015.4 g of 50% acrylamide (AM) solution, and 171 g of 80% DMAEA⋅MeCl solution. pH was 3.4–3.8.

Полученный таким образом раствор охлаждали до 0-5°C и переносили в адиабатические условия для реакции полимеризации. Для удаления каких-либо следовых количеств кислорода проводили барботирование азотом в течение 30 мин.The solution thus obtained was cooled to 0-5° C. and transferred to adiabatic conditions for a polymerization reaction. Nitrogen bubbling was performed for 30 min to remove any trace amounts of oxygen.

В реактор добавляли нижеуказанные соединения:The following compounds were added to the reactor:

• 1 г 2,2’-азобис(2-метилпропионитрила) AZDN• 1 g 2,2'-azobis(2-methylpropionitrile) AZDN

• 2 мл персульфата аммония при концентрации 2 г/л• 2 ml ammonium persulfate at a concentration of 2 g/l

• 2,5 мл раствора гексагидрата сульфата аммония-железа(II) (соли Мора) при концентрации 2 г/л.• 2.5 ml solution of ammonium-iron(II) sulfate hexahydrate (Mohr's salt) at a concentration of 2 g/l.

Через несколько минут реактор закрывали. Продолжительность реакции составляла от 2 до 5 часов до достижения максимальной температуры. После выдерживания в течение ночи из реактора удаляли гель полимера и затем разрезали на небольшие куски геля с размером частиц, составляющим от 1 до 6 мм. After a few minutes the reactor was closed. The duration of the reaction was from 2 to 5 hours until the maximum temperature was reached. After standing overnight, the polymer gel was removed from the reactor and then cut into small pieces of gel with a particle size ranging from 1 to 6 mm.

Таблица 2. Химический состав гранулированного полимераTable 2. Chemical composition of the granular polymer

Figure 00000006
Figure 00000006

Получение мелких полимерных частицObtaining small polymer particles

Для уменьшения размеров частиц применяли устройство для измельчения, затем для получения частиц размером менее 350 мкм применяли сито, и типичное распределение частиц по размерам являлось следующим: D (10) 72,3 мкм, D (50) 133 мкм, D (90) 225 мкм. Мелкие частицы F1 – F3 получали в соответствии с указанным способом из соответствующих порошков P1 – P3.A grinder was used to reduce particle size, then a sieve was used to obtain particles smaller than 350 µm, and a typical particle size distribution was as follows: D (10) 72.3 µm, D (50) 133 µm, D (90) 225 µm. Fine particles F1 - F3 were obtained in accordance with the indicated method from the corresponding powders P1 - P3.

Получение композиции (твердые частицы + обратная эмульсия)Getting the composition (solid particles + inverse emulsion)

Композиции получали путем включения мелких частиц в эмульсию при магнитном перемешивании при 500 об/мин в течение 10 мин. В таблице 3 описаны составы 8 композиций, при этом 5 примеров в соответствии с настоящим изобретением и 3 сравнительных примера. Композиции содержат 90 вес.% обратной эмульсии и 10 вес.% твердых частиц.The compositions were prepared by incorporating small particles into an emulsion with magnetic stirring at 500 rpm for 10 minutes. Table 3 describes the compositions of 8 compositions, with 5 examples in accordance with the present invention and 3 comparative examples. The compositions contain 90 wt% inverse emulsion and 10 wt% solids.

Таблица 3. Составы композицийTable 3 Compositions of compositions

Figure 00000007
Figure 00000007

Общие процедуры оценки вязкости и эффекта обеспечения суспендированияGeneral Procedures for Evaluating Viscosity and Suspension Effect

Получали растворы полимера, которые соответствовали иллюстративным закачиваемым флюидам, путем добавления в условиях усилия сдвига необходимого количества композиций 1–8 для достижения концентрации активного полимера 5040 ppm в 400 мл солевого раствора API. Солевой раствор API содержит 85 г/л NaCl и 33 г/л CaCl2⋅2H2O в деионизированной воде. Затем раствор перемешивали в течение 30 минут при 500 об/мин. Polymer solutions were obtained that matched the exemplary injection fluids by adding the required amount of compositions 1-8 under shear conditions to achieve an active polymer concentration of 5040 ppm in 400 ml of API brine. API saline contains 85 g/L NaCl and 33 g/L CaCl2⋅2H2O in deionized water. The solution was then stirred for 30 minutes at 500 rpm.

Проводили оценку реологических свойств при 25°C с применением реометра Anton Paar MCR302, оснащенного измерительной системой «конус-плоскость», нержавеющая сталь, 50 мм и 2°. Как вязкость (η), так и первая разность нормальных напряжений (N1) регистрировали путем построения реологической кривой в диапазоне скоростей сдвига 0,1-50 с-1. Вязкоупругие свойства оценивали на том же оборудовании, проводя измерение зависимости вязкоупругих свойств от амплитуды колебаний в режиме линейной вязкоупругости. Модуль упругости (G') и модуль вязкости (G'') регистрировали в диапазоне частот 0,1-10 Гц при 10% растяжении.The rheological properties were evaluated at 25° C. using an Anton Paar MCR302 rheometer equipped with a cone-plane measuring system, stainless steel, 50 mm and 2°. Both the viscosity (η) and the first normal stress difference (N1) were recorded by plotting a rheological curve over a shear rate range of 0.1-50 s -1 . The viscoelastic properties were evaluated on the same equipment by measuring the dependence of the viscoelastic properties on the oscillation amplitude in the linear viscoelasticity mode. The modulus of elasticity (G') and the modulus of viscosity (G'') were recorded in the frequency range of 0.1-10 Hz at 10% stretch.

Реологические измерения применяли для определения следующих параметров.Rheological measurements were used to determine the following parameters.

- Время вязкоупругой релаксации флюида: - Fluid viscoelastic relaxation time:

Figure 00000008
.
Figure 00000008
.

- Значение λe/v:- The value of λe /v :

Figure 00000009
.
Figure 00000009
.

- Теоретическая скорость осаждения частиц песка в состоянии покоя (d: 0,86 мм, Δρ: 1650 кг/м3, g: 9,81 м/с², K и n – коэффициенты в степенной зависимости вязкости, от 100 до 400 с-1):- Theoretical sedimentation velocity of sand particles at rest (d: 0.86 mm, Δρ: 1650 kg/m 3 , g: 9.81 m/s², K and n are coefficients in the power law of viscosity, from 100 to 400 s - 1 ):

Figure 00000003
.
Figure 00000003
.

Результатыresults

Оценка композиций 1–8 в солевом растворе APIEvaluation of compositions 1-8 in API saline

С помощью данных измерений течения и колебаний можно рассчитать значение λe/v при скорости сдвига 500 с-1. Если λe/v > 1, то в системе преобладают упругие характеристики, при этом проявляются удовлетворительные свойства обеспечения суспендирования. Напротив, если λe/v < 1, то в системе преобладают вязкие характеристики, при этом проявляются слабые свойства обеспечения суспендирования. Using the flow and oscillation data, the value of λ e/v at a shear rate of 500 s -1 can be calculated. If λ e/v > 1, then the elastic characteristics prevail in the system, while satisfactory properties of providing suspension are manifested. On the contrary, if λ e/v < 1, then the system is dominated by viscous characteristics, while exhibiting poor suspending properties.

Для композиций 1–8 данные измерений собраны в таблице 4. Вязкость, скорость осаждения, время релаксации и λe/v свидетельствуют о лучших свойствах обеспечения суспендирования в случае всех примеров по сравнению со сравнительными примерами. For formulations 1-8, the measured data are summarized in Table 4. Viscosity, settling rate, relaxation time, and λ e/v show better suspending properties for all examples compared to comparative examples.

Таблица 4. Реологические измерения в солевом растворе APITable 4. Rheological measurements in API brine

Figure 00000010
Figure 00000010

Композиция по настоящему изобретению (2, 3, 6, 7, 8) продемонстрировали хорошие результаты по сравнению со сравнительными примерами (1, 4, 5), для которых результаты были плохими. Композиции 2 и 3, характеризующиеся количеством DMAEA⋅MeCl в диапазоне по настоящему изобретению (10-40 мол.%), давали хорошие результаты по сравнению с плохими результатами композиций 1 и 4, в которых содержание DMAEA⋅MeCl находится за пределами данного диапазона. The composition of the present invention (2, 3, 6, 7, 8) showed good results in comparison with comparative examples (1, 4, 5), for which the results were poor. Compositions 2 and 3, characterized by the amount of DMAEA⋅MeCl in the range of the present invention (10-40 mol.%), gave good results compared to the poor results of compositions 1 and 4, in which the content of DMAEA⋅MeCl is outside this range.

Результаты являются хорошими, когда катионность полимера обратной эмульсии выше катионности полимера в форме частиц (композиция 3), и в то же время результаты являются плохими, когда катионность полимера обратной эмульсии ниже катионности полимера в форме частиц (композиция 5). The results are good when the cationicity of the inverse emulsion polymer is higher than the cationicity of the particulate polymer (composition 3), while the results are poor when the cationicity of the inverse emulsion polymer is lower than the cationicity of the particulate polymer (composition 5).

Результаты еще лучше, когда молекулярная масса полимера эмульсии ниже молекулярной массы полимера в форме частиц (композиция 2 по сравнению с композицией 6 и композиция 3 по сравнению с композицией 7).The results are even better when the molecular weight of the emulsion polymer is lower than the molecular weight of the particulate polymer (formulation 2 compared to composition 6 and composition 3 compared to composition 7).

Результаты дополнительно улучшаются, когда обратная эмульсия получена под вакуумом (композиция 8 по сравнению с композицией 3).The results are further improved when the inverse emulsion is made under vacuum (formulation 8 versus composition 3).

Claims (31)

1. Композиция для получения закачиваемого флюида для добычи нефти и газа, содержащая1. Composition for producing an injected fluid for oil and gas production, containing - обратную эмульсию водорастворимого полимера A, содержащего катионные мономерные звенья, и- an inverse emulsion of water-soluble polymer A containing cationic monomer units, and - твердые частицы водорастворимого полимера B, содержащего катионные мономерные звенья, и - solid particles of water-soluble polymer B containing cationic monomer units, and при этом водорастворимый полимер A содержит от 10 до 40 мол.% катионных мономерных звеньев в пересчете на общее количество мономерных звеньев, и при этом катионность в мол.% полимера A выше или равняется катионности в мол.% полимера B.while the water-soluble polymer A contains from 10 to 40 mol.% cationic monomer units, calculated on the total number of monomer units, and the cationicity in mol.% of polymer A is greater than or equal to the cationicity in mol.% of polymer B. 2. Композиция по п. 1, где полимер A содержит от 15 до 40 мол.% катионных мономерных звеньев.2. The composition of claim. 1, where polymer A contains from 15 to 40 mol.% cationic monomer units. 3. Композиция по п. 1, где полимер B содержит от 2 до 30 мол.% катионных мономерных звеньев.3. The composition according to claim 1, wherein polymer B contains from 2 to 30 mole % of cationic monomer units. 4. Композиция по п. 1, где катионность в мол.% полимера А на по меньшей мере 5% выше по сравнению с катионностью в мол.% полимера B.4. The composition of claim 1, wherein the mol% cationicity of polymer A is at least 5% higher than the mol% cationicity of polymer B. 5. Композиция по п. 1, где средневесовая молекулярная масса полимера A и полимера B составляет от 2 миллионов г/моль до 20 миллионов г/моль.5. The composition of claim. 1, where the average molecular weight of polymer A and polymer B is from 2 million g/mol to 20 million g/mol. 6. Композиция по п. 1, где средневесовая молекулярная масса водорастворимого полимера A ниже средневесовой молекулярной массы водорастворимого полимера B.6. The composition of claim 1 wherein the weight average molecular weight of water soluble polymer A is lower than the weight average molecular weight of water soluble polymer B. 7. Композиция по п. 1, где массовое соотношение обратной эмульсии полимера A и твердых частиц полимера B составляет от 1:1 до 10:1.7. The composition of claim 1, wherein the weight ratio of polymer A inverse emulsion to polymer B solids is between 1:1 and 10:1. 8. Композиция по п. 1, где общая концентрация полимера А и полимера B в композиции составляет от 30 вес.% до 80 вес.%.8. The composition of claim. 1, where the total concentration of polymer A and polymer B in the composition is from 30 wt.% to 80 wt.%. 9. Композиция по п. 2, где катионный мономер выбран из группы, включающей диметиламиноэтилакрилат (DMAEA), кватернизированный или превращенный в соль, диметиламиноэтилметакрилат (DMAEMA), кватернизированный или превращенный в соль, диаллилдиметиламмония хлорид (DADMAC), акриламидопропилтриметиламмония хлорид (APTAC), метакриламидопропилтриметиламмония хлорид (MAPTAC).9. The composition of claim 2 wherein the cationic monomer is selected from the group consisting of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA) quaternized or salified, dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) quaternized or salified, diallyldimethylammonium chloride (DADMAC), acrylamidepropyltrimethylammonium chloride (APTAC), methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride (MAPTAC). 10. Композиция по п. 1, где катионный мономер представляет собой диметиламиноэтилакрилат (DMAEA), кватернизированный или превращенный в соль.10. The composition of claim 1 wherein the cationic monomer is dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA) quaternized or salified. 11. Композиция по п. 1, где полимер A и полимер B дополнительно содержат дополнительные неионогенные мономеры, и/или анионные мономеры, и/или цвиттер-ионные мономеры.11. The composition of claim 1, wherein polymer A and polymer B further comprise additional nonionic monomers and/or anionic monomers and/or zwitterionic monomers. 12. Композиция по п. 1, где полимер B представляет собой сополимер диметиламиноэтилакрилата (DMAEA), кватернизированного или превращенного в соль, и акриламида, при этом количество DMAEA составляет от 2 до 30 мол.%, и количество акриламида составляет от 70 до 98 мол.%.12. The composition of claim. 1, where polymer B is a copolymer of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or converted into a salt, and acrylamide, while the amount of DMAEA is from 2 to 30 mol.%, and the amount of acrylamide is from 70 to 98 mol .%. 13. Композиция по п. 1, где полимер B представляет собой терполимер диметиламиноэтилакрилата (DMAEA), кватернизированного или превращенного в соль, акриламида и одного из двух следующих мономеров: акриловой кислоты и/или ее соли (солей) или акриламидо-трет-бутилсульфоновой кислоты (ATBS) и/или ее соли (солей), и при этом13. Composition according to claim 1, wherein polymer B is a terpolymer of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or salted, acrylamide and one of the two following monomers: acrylic acid and/or its salt(s) or acrylamide-tert-butylsulfonic acid (ATBS) and/or its salt(s), and at the same time - количество DMAEA составляет от 2 до 30 мол.%,- the amount of DMAEA is from 2 to 30 mol.%, - количество акриловой кислоты и/или ее соли (солей) или акриламидо-трет-бутилсульфоновой кислоты (ATBS) и/или ее соли (солей) составляет от 0,5 до 10 мол.%, и- the amount of acrylic acid and/or its salt(s) or acrylamide-tert-butylsulfonic acid (ATBS) and/or its salt(s) is from 0.5 to 10 mol%, and - количество акриламида является дополняющим количеством для достижения общего количества, составляющего 100 мол.%.- the amount of acrylamide is an additional amount to achieve a total amount of 100 mol.%. 14. Композиция по п. 1, где полимер A представляет собой сополимер диметиламиноэтилакрилата (DMAEA), кватернизированного или превращенного в соль, и акриламида, и при этом количество DMAEA составляет от 10 до 40 мол.%, и количество акриламида составляет от 60 до 90 мол.%.14. The composition of claim. 1, where polymer A is a copolymer of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or converted into a salt, and acrylamide, and the amount of DMAEA is from 10 to 40 mol.%, and the amount of acrylamide is from 60 to 90 mol.%. 15. Композиция по п. 1, где полимер A представляет собой терполимер диметиламиноэтилакрилата (DMAEA), кватернизированного или превращенного в соль, акриламида и одного из двух следующих мономеров: акриловой кислоты и/или ее соли (солей) или акриламидо-трет-бутилсульфоновой кислоты (ATBS) и/или ее соли (солей), и при этом15. Composition according to claim 1, wherein polymer A is a terpolymer of dimethylaminoethyl acrylate (DMAEA), quaternized or salted, acrylamide and one of the two following monomers: acrylic acid and/or its salt(s) or acrylamide-tert-butylsulfonic acid (ATBS) and/or its salt(s), and at the same time - количество DMAEA составляет от 2 до 30 мол.%,- the amount of DMAEA is from 2 to 30 mol.%, - количество акриловой кислоты и/или ее соли (солей) или акриламидо-трет-бутилсульфоновой кислоты (ATBS) и/или ее соли (солей) составляет от 0,5 до 10 мол.%, и- the amount of acrylic acid and/or its salt(s) or acrylamide-tert-butylsulfonic acid (ATBS) and/or its salt(s) is from 0.5 to 10 mol%, and - количество акриламида является дополняющим количеством для достижения общего количества, составляющего 100 мол.%.- the amount of acrylamide is an additional amount to achieve a total amount of 100 mol.%. 16. Композиция по п. 1, где обратная эмульсия получена путем полимеризации, проведенной частично или полностью при давлении, составляющем от 0,1 до 200 мбар.16. Composition according to claim. 1, where the inverse emulsion is obtained by polymerization carried out partially or completely at a pressure ranging from 0.1 to 200 mbar. 17. Композиция по п. 1, где твердые частицы водорастворимого полимера B находятся в форме порошка, мелких частиц, гранул или шариков.17. The composition of claim. 1, where the solid particles of water-soluble polymer B are in the form of a powder, fine particles, granules or beads. 18. Закачиваемый флюид, полученный путем смешивания воды или солевого раствора с композицией по любому из пп. 1-17, где в указанном закачиваемом флюиде общее количество полимера A и полимера B составляет от 0,0005 вес.% до 1 вес.%.18. Injectable fluid obtained by mixing water or brine with a composition according to any one of paragraphs. 1-17, where in the specified injected fluid, the total amount of polymer A and polymer B is from 0.0005 wt.% to 1 wt.%. 19. Способ обработки участка подземного пласта, включающий обеспечение композиции по любому из пп. 1-17, получение закачиваемого флюида с использованием по меньшей мере указанной композиции и введение закачиваемого флюида в участок подземного пласта.19. A method of treating a section of an underground formation, including providing a composition according to any one of paragraphs. 1-17, producing an injection fluid using at least said composition and introducing the injection fluid into a section of a subterranean formation. 20. Способ разрыва пласта, включающий обеспечение композиции по любому из пп. 1-17, получение флюида для разрыва пласта с использованием по меньшей мере указанной композиции и по меньшей мере расклинивающего наполнителя и введение флюида для разрыва пласта в участок подземного пласта.20. A method of fracturing a formation, including providing a composition according to any one of paragraphs. 1-17, producing a fracturing fluid using at least said composition and at least a proppant, and introducing the fracturing fluid into a section of a subterranean formation. 21. Способ нагнетания полимера, включающий обеспечение композиции по любому из пп. 1-17, получение закачиваемого флюида для нагнетания полимера с использованием по меньшей мере указанной композиции и введение закачиваемого флюида для нагнетания полимера во весь подземный пласт или его участок.21. The method of injection of the polymer, including providing the composition according to any one of paragraphs. 1-17, producing a polymer injection fluid using at least said composition, and introducing the polymer injection fluid into an entire subterranean formation or portion thereof. 22. Способ улучшения эффекта обеспечения суспендирования в закачиваемом флюиде, включающий обеспечение композиции по любому из пп. 1-17, получение закачиваемого флюида путем смешивания указанной композиции с водой, морской водой или солевым раствором и введение закачиваемого флюида во весь подземный пласт или его участок.22. A method for improving the effect of providing suspension in the injected fluid, including providing a composition according to any one of paragraphs. 1-17, producing an injection fluid by mixing said composition with water, sea water, or brine and injecting the injection fluid into the entire subterranean formation or portion thereof.
RU2021137227A 2020-12-23 2021-12-16 New composition for oil and gas production RU2776701C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/132,480 2020-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2776701C1 true RU2776701C1 (en) 2022-07-25

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2256071C2 (en) * 2000-06-14 2005-07-10 Ондео Налко Энерджи Сервисиз, Эл.Пи. Composition and method for withdrawal of hydrocarbon fluids from underground layer
US20120035085A1 (en) * 2008-11-10 2012-02-09 Cesi Chemical, Inc. Drag-reducing copolymer compositions
US20130005616A1 (en) * 2010-03-15 2013-01-03 Spcm S.A. Enhanced oil recovery process using water soluble polymers having improved shear resistance
US20140224733A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-14 Baker Hughes Incorporated Colloidal silica addition to promote the separation of oil from water
RU2577556C1 (en) * 2015-03-11 2016-03-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) Composition for increase of oil recovery and method of preparation
US20160264837A1 (en) * 2015-03-10 2016-09-15 Baker Hughes Incorporated Segregating fluids, methods of making, and methods of use
US20180346797A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-06 Saudi Arabian Oil Company Coated Silica Particles

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2256071C2 (en) * 2000-06-14 2005-07-10 Ондео Налко Энерджи Сервисиз, Эл.Пи. Composition and method for withdrawal of hydrocarbon fluids from underground layer
US20120035085A1 (en) * 2008-11-10 2012-02-09 Cesi Chemical, Inc. Drag-reducing copolymer compositions
US20130005616A1 (en) * 2010-03-15 2013-01-03 Spcm S.A. Enhanced oil recovery process using water soluble polymers having improved shear resistance
US20140224733A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-14 Baker Hughes Incorporated Colloidal silica addition to promote the separation of oil from water
US20160264837A1 (en) * 2015-03-10 2016-09-15 Baker Hughes Incorporated Segregating fluids, methods of making, and methods of use
RU2577556C1 (en) * 2015-03-11 2016-03-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) Composition for increase of oil recovery and method of preparation
US20180346797A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-06 Saudi Arabian Oil Company Coated Silica Particles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2744410C1 (en) Composition for oil and gas production
US6579947B2 (en) Hydraulic fracturing fluid comprising a block copolymer containing at least one water-soluble block and one hydrophobic block
US9611416B2 (en) Salt-tolerant, thermally-stable rheology modifiers
CA2818089C (en) Use of hydrophobically associating copolymer as additive in specific oilfield applications
US10550313B2 (en) Viscosifier agent for oilfield fluids in hard conditions
WO2021094174A1 (en) Composition for oil and gas recovery
US10975290B2 (en) Method of treating a portion of a subterranean formation with improved water in oil emulsion
WO2013162902A1 (en) Synergistic combination of a fluid loss additive and rheology modifier
US10947334B2 (en) Anionic thermoviscosifying water-soluble polymers, preparation method and application thereof
JP7425809B2 (en) Method for preparing structured polymers in powder form by gel process
US11155749B1 (en) Composition for oil and gas recovery
AU2014270747A1 (en) Temperature-stable, electrolytic hydrogel and method for stimulating crude oil and natural gas deposits
RU2776701C1 (en) New composition for oil and gas production
CA3118003C (en) Method for enhanced oil recovery by means of injection of an aqueous polymer composition
WO2023072874A1 (en) Gel polymerized water-soluble polymers
EA043665B1 (en) METHOD FOR INCREASING OIL RECOVERY BY INJECTION OF AQUEOUS POLYMER COMPOSITION
CN118043430A (en) Dispersion of water-soluble polymers for hydraulic fracturing