聚丙烯酰胺乳液配制劑的穩定化制造技術

本發明專利技術提供形成聚丙烯酰胺油包水型乳液和破乳劑表面活性劑(例如硅聚醚共聚物和線性的或支化的醇乙氧基化物表面活性劑)的穩定的共混物的方法。可使用所述共混物例如作為水基壓裂液的降阻添加劑或鉆井泥漿添加劑。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本申請要求于2014年5月16日提交的美國專利申請No.14/279,563的優先權，其通過參考以其整體并入本文。專利技術背景
本專利技術涉及防止聚丙烯酰胺油包水型乳液當硅聚醚共聚物破乳劑表面活性劑或有機破乳劑表面活性劑或這些表面活性劑的組合與所述乳液共混時過早反轉或失穩定(去穩定，destablization)的方法。聚丙烯酰胺聚合物或共聚物的這種乳液典型地在水力壓裂(hydraulicfracturing)應用中用作降阻劑。
技術介紹
在油&氣工業中，聚丙烯酰胺油包水型乳液用作壓裂(fracking)和鉆井(鉆孔，drilling)應用中的添加劑。在壓裂中，將大體積的壓裂液在高壓下注入地層，以壓裂巖層(頁巖、沙巖、石灰巖等)，且這種方式使原油和/或天然氣從孔中釋放出。在水力壓裂應用中，高分子量的陰離子型和陽離子型聚丙烯酰胺用作降阻劑，其中該水合聚合物抑制在高速度梯度的水中存在的湍動。由于水力壓裂在非常高的注入速率下進行，因降阻造成的泵送壓力的下降將導致泵的功率消耗減少，因此，有效的降阻劑在壓裂液中的使用可大幅降低操作成本。丙烯酰胺單體的聚合物或丙烯酰胺和丙烯酸酯單體的共聚物的油包水型乳液為其中連續相為油且聚合物以水性乳液滴(分散相)存在的那些。在用水基流體進行稀釋時，乳液反轉且將聚合物釋放到流體中，且聚合物鏈水合。該過程稱為反轉。油包水型乳液形式的優勢在于，聚丙烯酰胺在水滴相中部分水合，且其進一步更易于水合，而不會使所述乳液變得高度粘稠。以上的油包水型聚丙烯酰胺乳液還可包括”破乳劑表面活性劑”。這些可為中等(7-12)至高(12-16)HLB值(親水親油平衡值)表面活性劑。破乳劑表面活性劑的作用是使乳液失穩定且在稀釋時促進相反轉，使得聚丙烯酰胺在油包水型聚丙烯酰胺乳液用水或鹽水進行稀釋時可容易地在水相中分散。因此，這些表面活性劑稱為油包水型乳液的“反轉劑”或“破乳劑表面活性劑”。中到高HLB值(～8-16)的硅表面活性劑也可通過相反轉使油包水型乳液失穩定，且因此可用作油包水型聚丙烯酰胺乳液的破乳劑表面活性劑。使用破乳劑表面活性劑的潛在問題在于，它們也可在儲存、處理等期間在稀釋之前能夠使油包水型聚丙烯酰胺乳液過早反轉。這導致乳液粘度迅速增大，因為分散相的一部分反轉成連續的油相，這導致乳液的粘度顯著增大且導致分離和處理問題。這樣的乳液被認為是不穩定的且在用水或鹽水(鹵水，brine)進行稀釋時不會呈現所需的性能。因此，期望防止聚丙烯酰胺油包水型乳液在破乳劑表面活性劑存在于所述乳液的連續油相中時反轉的方法。本專利技術公開了一種防止油包水型聚丙烯酰胺乳液在一種或多種破乳劑表面活性劑與所述乳液混合時過早反轉的新方法。
技術實現思路
本專利技術這里提供使降阻劑組合物穩定化的方法，所述降阻劑組合物包括a.聚丙烯酰胺乳液；和b.破乳劑表面活性劑所述方法包括添加有效量的具有下式的有機添加劑R-O-R′，其中R為具有1-200個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴且R′為具有1-70個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴且也可包含氧、氮和硫雜原子，從而使降阻劑組合物穩定化。在一種實施方式中，專利技術涉及穩定化的降阻劑組合物，其包括：a.聚丙烯酰胺乳液，b.破乳劑表面活性劑和具有式R-O-R′的有機添加劑，其中R為具有1-200個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴，且R′為具有1-70個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴且也可包含氧、氮和硫雜原子，和其中所述有機添加劑以適于提供穩定化的降阻劑組合物的量存在。在本專利技術的另一種實施方式中，所述有機添加劑可為總降阻劑組合物的1重量％-6重量％。在本專利技術的一種實施方式中，用在本專利技術中的油包水型乳液優選地包含丙烯酰胺/丙烯酸酯單體的水溶性共聚物。其它水溶性聚合物包括聚環氧乙烷、聚丙烯酰胺和部分水解的聚丙烯酰胺。其它水溶性材料可為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸堿金屬鹽和甲基丙烯酸堿金屬鹽的共聚物，丙烯酰胺和N-乙烯基磺酸的共聚物，烷基聚(醚氧)丙烯酸酯/鹽，甲基丙烷磺酸、N-(3-磺基丙基-N-甲基丙烯酰基氧乙基-N)(N-(3-sulfopropyl-N-methacroyloxyethyl-N))，N-二甲基-銨甜菜堿(VI)，二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺和二甲基氨基乙基甲基丙烯酸的季鹽，聚(二甲基氨基甲基丙烯酰胺)，(3-丙烯酰基氨基-3-甲基)丁基三甲基氯化銨，2-丙烯酰基氨基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化銨。這里可使用的水溶性聚合物也包括丙烯酰胺、AMPS、N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)、甲基苯乙烯硫酸鹽和甲基丙烯酰基氨基丙基三甲基氯化銨的可溶性三聚物。在本專利技術的一種實施方式中，油包水型乳液還包含破乳劑表面活性劑，例如線性和支化的烷基/芳基醇乙氧基化物、山梨聚糖乙氧基化物(ethoxylatessorbitans)、辛基苯酚乙氧基化物、壬基苯酚乙氧基化物、乙氧基化的種子油(例如蓖麻油和類似分子)。在本專利技術的另一種實施方式中，油包水型乳液還包括1-6重量％的如下式所描述的破乳劑表面活性劑：R-C6H4-O(C2H4O)aZ,其中，a＝4-17,R＝包含1-14個碳原子的線性或支化的烷基，Z為H、乙酰基或包含1-12個碳原子的一價烴基團，Z優選為甲基、乙基、丙基(正丙基)、異丙基或丁基。在本專利技術的一種實施方式中，油包水型乳液還包含作為破乳劑表面活性劑的硅聚醚共聚物。在本專利技術的另一種實施方式中，油包水型乳液還包含1-6重量％的選自如下的硅聚醚共聚物破乳劑表面活性劑a)由下式所定義的有機硅聚醚：Me3Si-O-SiMe(R)-O-SiMe3,其中，R＝(C3H6)O(C2H4O)a(C3H6O)b(C4H8O)cZ，a＝4-17，b＝0-26，c＝0-26，和Z為H、乙酰基或包含1-12個碳原子的一價烴基團；b)由下式所定義的有機硅聚醚：Me3Si-[OSiMe2]x-[O-SiMe(R)]y-O-SiMe3,其中，x＝0-74，y＝1-10，R＝(C3H6)O(C2H4O)a(C3H6O)b(C4H8O)cZ，a＝5-17，b＝0-26，c＝0-26，和Z為H、乙酰基或包含1-12個碳原子的一價烴基團；和c)下式所定義的硅聚醚：Me3Si(C2H4)SiMe2(C3H6O)(C2H4O)xZ，其中，x＝3-17，和Z＝H、乙酰基或包含1-12個碳原子的一價烴基團。在本專利技術的一種實施方式中，破乳劑表面活性劑在油包水型聚丙烯酰胺乳液形成之后被加入，且量可為乳液總重量的0.5重量％-7重量％。這里的組合物優選地用作應用于油氣工業中的水力壓裂的水基流體的降阻劑。具體實施方式在這里的說明書和權利要求書中，以下術語應如所表明的進行理解。正如在說明書和包括所附的權利要求中所使用的，單數形式“一個”、“一種”和“這個”包括復數，具體數值的提及至少包括該具體數值，除非上下文另有明確說明。范圍在此可表示成從“約”或“近似”的一具體值和/或到“約”或“近似”的另一具體值。當表示這樣的范圍時，另一實施方式包括從所述的一具體值和/或到所述的另一具體值。類似地，當數值通過使用前綴“約”表示成近似值時，應理解該具體值形成另一實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
使降阻劑組合物穩定化的方法，所述降阻劑組合物包含：(a)聚丙烯酰胺乳液；和(b)破乳劑表面活性劑，所述方法包括添加有效量的具有式R?O?R′的有機添加劑從而穩定所述降阻劑組合物，其中R為具有1?200個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴，且R′為具有1?70個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴而且還能包含氧、氮和硫雜原子。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.05.16 US 14/279,5631.使降阻劑組合物穩定化的方法，所述降阻劑組合物包含：(a)聚丙烯酰胺乳液；和(b)破乳劑表面活性劑，所述方法包括添加有效量的具有式R-O-R′的有機添加劑從而穩定所述降阻劑組合物，其中R為具有1-200個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴，且R′為具有1-70個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴而且還能包含氧、氮和硫雜原子。2.權利要求1的方法，其中所述乳液為油包水型乳液。3.權利要求1的方法，其中所述聚丙烯酰胺為陰離子型聚丙烯酰胺。4.權利要求1的方法，其中R為具有1-100個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴，且R′為具有1-40個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴而且還能包含氧原子。5.權利要求4的方法，其中R′為具有1-40個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴而且還能包含氧原子。6.權利要求5的方法，其中R′為-C(O)R″，其中R″為具有1-40個碳原子的一價、線性或支化、飽和或不飽和的烴。7.權利要求1的方法，其中所述有機添加劑為脂肪酸酯。8.權利要求1的方法，其中所述有機添加劑為配制劑的1重量％-6重量％。9.權利要求1的方法，其中所述降阻劑組合物包含中到高HLB值的有機破乳劑表面活性劑或硅聚醚共聚物破乳劑表面活性劑或這些表面活性劑的組合。10.權利要求1的方法，其中所述破乳劑表面活性劑為所述降阻劑組合物的1重量％-6重量％。11.權利要求1的方法，其中所述破乳劑表面活性劑為選自線性或支化的烷基/芳基醇乙氧基化物、山梨聚糖乙氧基化物、辛基苯酚乙氧基化物、壬基苯酚乙氧基化物和乙氧基化的種子油的有機表面活性劑。12.權利要求11的方法，其中所述破乳劑表面活性劑具有式：R-C6H4-O(C2H4O)aZ，其中a＝4-17，R＝包含1-14個碳原子的線性或支化的烷基，和Z為H、乙酰基、或包含1-12個碳原子的一價烴基團。13.權利要求12的方法，其中Z為甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基。14.權利要求1的方法，其中所述破乳劑表面活性劑選自a)由下式所定義的有機硅聚醚：Me3Si-O-SiMe(R)-O-SiMe3，其中R＝(C3H6)O(C2H4O)a(C3H6O)b(C4H8O)cZ，其中a＝4-17，b＝0-26，c＝0-26，且Z為H、乙酰基、或包含1-12個碳原子的一價烴基團；b)由下式所定義的有機硅聚醚：Me3Si-[OSiMe2]x-[O-SiMe(R)]y-O-SiMe3,其中x＝0-74，y＝1-10，R＝(C3H6)O(C2H4O)a(C3H6O)b(C4H8O)cZ，a＝5-17，b＝0-26，c＝0-26，且Z為H、乙酰基、或包含1-12個碳原子的一價烴基團；和c)由下式所定義的硅聚醚：Me3Si(C2H4)SiMe2(C3H6O)(C2H4O)xZ,其中x＝3-17，且Z為H、乙酰基、或包含1-12個碳原子的一價烴基團。15.權利要求1的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M庫馬爾，K科措，J泰拉奇納，
申請(專利權)人：莫門蒂夫性能材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US