相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2015年1月12日提交的美國申請系列號14/594,706的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過全文引用并入本文。

本發(fā)明涉及用于高溫強化采油應(yīng)用的聚合物組合物。當在100℃及以上的溫度下保持至少2天時，所述聚合物組合物提供具有穩(wěn)定粘度的水或鹽水中的分散體。

背景技術(shù)：

美國油儲層中的原油開發(fā)和生產(chǎn)可以包括多至三個不同的階段：初次采收、二次采收和三次(或強化)采收。在初次采收期間，結(jié)合促使油到達表面的人工提升技術(shù)(例如泵)，儲層的天然壓力或重力驅(qū)使油進入井眼中。但是在初次采收期間通常僅產(chǎn)出儲層原地原始油的約10％。二次采收技術(shù)通常通過注入水或氣體以替換油并將其驅(qū)至生產(chǎn)井眼來延長油田的生產(chǎn)壽命，結(jié)果是采收原地原始油的20％至40％。強化采油或eor是通用術(shù)語，其包括用于提高可以從地下地層(例如油田)中提取的原油的量的技術(shù)。

然而，在從油田采收大量易于生產(chǎn)的油后，三次采收或強化采油(eor)技術(shù)提供最終生產(chǎn)儲層原地原始油的30％至60％或更多的前景。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)三大類eor在商業(yè)上是不同程度地成功的：

熱采——引入熱量(例如注入蒸汽)以降低油的粘度，并且提高其流過儲層的能力。

注氣——注入在儲層中膨脹而將額外的油推入生產(chǎn)井眼的氣體(例如天然氣、氮氣、或二氧化碳)或溶解在油中的氣體以降低其粘度并提高流速。

化學(xué)注入——注入聚合物分散體以提高注水的有效性，或者使用類似清潔劑的表面活性劑來幫助降低通常阻止油滴移動通過儲層的表面張力。聚合物的化學(xué)注入也稱為聚合物驅(qū)油。作為提高水/油流度比的結(jié)果，此方法提高了垂直和區(qū)域驅(qū)掃效率。此外，聚合物通過優(yōu)先堵塞由聚合物驅(qū)動的高滲透性區(qū)域而減小滲透性反差。這促使水驅(qū)動較低滲透性區(qū)域并且提高驅(qū)掃效率。本領(lǐng)域中的技術(shù)被很好地發(fā)展以用于常規(guī)采油應(yīng)用。

然而，發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn)新的碳氫化合物儲量涉及對抗越來越苛刻的井下條件。過去，認為高壓/高溫(hp/ht)井的挑戰(zhàn)性環(huán)境是不經(jīng)濟的。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)這些儲層變成經(jīng)濟的現(xiàn)實。當井的條件比常規(guī)井更熱或更加受壓時，認為hp/ht井就是如此。在許多hp/ht井中，井底溫度(在井總深度處的溫度)為100℃或更高，例如120℃至170℃。在一些深北海儲層中，已在高至190℃的溫度和高至1100巴的壓力下發(fā)現(xiàn)濃縮氣體。在包含淡水、半咸水或海水的地下環(huán)境中，這些條件是組合的。

只要這些油田具有足夠大的儲層，預(yù)計hp/ht井的開發(fā)將繼續(xù)。然而，在這樣的儲層內(nèi)遇到的苛刻條件對用于這些操作的設(shè)備和材料的供應(yīng)商提出了挑戰(zhàn)。為了在所有類型的采油操作中取代更易于獲得的儲量，可以預(yù)期操作者繼續(xù)推進可操作方法的邊界。在聚合物驅(qū)油期間注入的材料可在升高的溫度下在儲層內(nèi)駐留數(shù)月，經(jīng)受這些苛刻的條件長達兩年。因此，工業(yè)上需要結(jié)合在hp/ht井中遇到的挑戰(zhàn)性條件開發(fā)適合用于進行強化采油的技術(shù)。用于eor的常規(guī)聚合物例如在高溫條件(例如，高于100℃的溫度)下水解不穩(wěn)定。在使用期間，水解或其他有害反應(yīng)導(dǎo)致這些聚合物的永久性降低的粘度并且甚至沉淀。

傳統(tǒng)上用于eor的有機聚合物包括水溶性聚合物，例如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鹽/酯；和疏水改性的水溶性聚合物，也稱為締合聚合物或締合增稠劑。在100℃及以上溫度下的水或海水分散體中，根據(jù)條件例如ph和鹽濃度，酯官能團和酰胺官能團以數(shù)小時至數(shù)周的速率水解成羧酸或其鹽。水解的結(jié)果包括分散體粘度的大量損失以及甚至沉淀，這兩者導(dǎo)致從地下地層的采油率降低。

補償由于水解的粘度損失的嘗試包括提供非常高初始粘度的分散體，使得在水解完成后保持足夠的分散體粘度以進行eor。然而，這樣的分散體的初始粘度通常足夠高從而阻止其注入地下地層。此外，通過使聚合物分散體的粘度與儲層中油的粘度相匹配來實現(xiàn)聚合物驅(qū)油的最大效率；其中在100℃以上的溫度下，儲層中的油可表現(xiàn)出低至4cp的粘度，例如約4cp至8cp。

因此，工業(yè)上切實需要適合用于在100℃或更高的溫度下進行的強化采油操作的聚合物組合物。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文公開了聚合物組合物，其包含約20.00摩爾％至49.99摩爾％的n，n-二烷基-n，n-二烯丙基銨鹽、約20.01摩爾％至80.00摩爾％的陰離子單體、和約0摩爾％至59.99摩爾％的非離子單體；其中所述聚合物組合物包含凈負電荷。在一些實施方案中，n，n-二烷基-n，n-二烯丙基銨鹽是n，n-二甲基-n，n-二烯丙基氯化銨。在一些實施方案中，陰離子單體包括丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸、其鹽、和其混合物。在一些實施方案中，非離子單體包括丙烯酰胺、n-乙烯基吡咯烷酮、或其混合物。在一些實施方案中，聚合物組合物的總羧酸根含量為約80.00摩爾％至20.00摩爾％，其中總羧酸根含量是具有羧酸根基團的陰離子單體的摩爾百分比加易于在100℃下水解形成羧酸根基團的非離子單體的摩爾百分比。

本文還公開了聚合物分散體，其包含水源和約0.01重量％至5重量％的聚合物組合物，所述聚合物組合物包含約20.00摩爾％至49.99摩爾％的n，n-二烷基-n，n-二烯丙基銨鹽、約20.01摩爾％至80.00摩爾％的陰離子單體、和約0摩爾％至59.99摩爾％的非離子單體；其中所述聚合物組合物包含凈負電荷。在一些實施方案中，水源是淡水、采出水、城市用水、海水、半咸水或其合成形式。在一些實施方案中，分散體包含約0.3重量％的聚合物組合物，分散體在25℃、39.6s^-1下的初始粘度為約1cp至30cp。在一些實施方案中，在120℃下儲存分散體約21天之后，分散體的粘度為初始粘度的約50％至500％。當水源是海水或其合成形式時，在120℃下儲存分散體約15天之后，分散體的粘度為初始粘度的約50％至80％。

本文還公開了高溫強化采油的方法，所述方法包括(a)形成聚合物組合物，其包含約20.00摩爾％至49.99摩爾％的n，n-二烷基-n，n-二烯丙基銨鹽、約20.01摩爾％至80.00摩爾％的陰離子單體、和約0摩爾％至59.99摩爾％的非離子單體，其中所述聚合物組合物包含凈負電荷；(b)將水添加至所述聚合物組合物以形成聚合物分散體，所述分散體包含約0.01重量％至5重量％的所述聚合物組合物；以及(c)將所述聚合物分散體用于地下儲層中的強化采油操作中，其中儲層環(huán)境包括約100℃至190℃的溫度。在一些實施方案中，將聚合物分散體用于強化采油操作中包括：將聚合物分散體注入地下儲層中，并且使至少一部分所述聚合物分散體在儲層中保留2天至700天的時間段。

本發(fā)明的其他優(yōu)點和新特征將部分地在以下描述中闡述，并且在審閱下文后，部分內(nèi)容將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見，或者可以通過實施本發(fā)明的常規(guī)實驗來了解。

附圖說明

圖1是在淡水中本發(fā)明的淡水聚合物分散體的體積粘度作為在120℃下老化天數(shù)的函數(shù)的曲線圖。

圖2是在海水中本發(fā)明的聚合物分散體的體積粘度作為在120℃下老化天數(shù)的函數(shù)的曲線圖。

圖3是在120℃下老化3天之前和之后，本發(fā)明的聚合物分散體和兩個對比聚合物的粘度作為溫度的函數(shù)的曲線圖。

圖4是在120℃下老化之前和之后，一種商業(yè)聚合物分散體的粘度作為溫度的函數(shù)的曲線圖。

圖5是在120℃下老化之前和之后，另一種商業(yè)聚合物分散體的粘度作為溫度的函數(shù)的曲線圖。

圖6是在120℃下老化之前和之后，本發(fā)明的聚合物分散體的粘度作為溫度的函數(shù)的曲線圖。

具體實施方式

盡管本公開內(nèi)容提供了參考的優(yōu)選實施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在形式和細節(jié)上做出改變。將參照附圖詳細描述多種實施方案，其中在幾個附圖中相同的附圖標記表示相同的部分和組件。參照各種實施方案不限制附于此處的權(quán)利要求書的范圍。此外，該說明書中所闡述的任何實施例不旨在是限制性的，而僅提出關(guān)于所附權(quán)利要求的許多可能實施方案中的一些。

定義

本文中的術(shù)語“聚合物組合物”意指具有凈負電荷的n，n-二烷基-n，n-二烯丙基銨鹵化物(dds)的水溶性或水可分散共聚物。凈負電荷如下確定：計算并入共聚物的陰離子單體的總摩爾量相對于并入共聚物的陽離子單體的總摩爾量。陽離子電荷通過計算dds加并入聚合物組合物的任意任選的其他陽離子單體的摩爾量來確定。除非另外說明或由上下文提供，否則“聚合物組合物”是指所合成的，即，在用于eor目的注入或另外的用途之前的聚合物。

上下文中使用術(shù)語“單體”指不飽和化合物或其聚合殘留物。本文中的術(shù)語“陰離子單體”意指不飽和化合物或其具有pka為約5或更小的酸性基團的聚合殘留物、其具有負電荷的共軛堿、或其鹽。本文中的術(shù)語“陽離子單體”意指不飽和化合物或其具有正電荷的聚合殘留物或其鹽。

本文中的術(shù)語“電荷比”意指聚合物組合物中所有陽離子單體與所有陰離子單體之比。除非具體指明，否則電荷比的計算假定每個陰離子單體帶有或能夠帶有-1電荷，每個陽離子單體具有+1電荷。當單體帶有+2或-2電荷時，為了計算凈電荷以及用于形成聚合物組合物的單體的適當電荷比，這樣的單體應(yīng)當算作兩摩爾當量。本文所使用的“凈電荷”意指聚合物組合物中所有電荷的理論總和。當陰離子單體的摩爾量超過陽離子聚合物的摩爾量時，聚合物具有凈正電荷。當陽離子單體的摩爾量超過陰離子聚合物的摩爾量時，聚合物具有凈負電荷。在一些實施方案中，凈電荷為零在本文中被稱為“零電荷狀態(tài)”。

本文中的術(shù)語“聚合物分散體”意指基本上分散或溶解于水或水基溶液中的聚合物組合物。聚合物分散體是所形成的分散體，或者在一些eor應(yīng)用的情況下是由上下文所確定的注入前、注入期間、或注入后的分散體。水基溶液包括一種或更多種溶解的鹽，緩沖液，酸，堿，表面活性劑，或其他溶解的、分散的或乳化的化合物、材料、組分或其組合。

本文中的術(shù)語“高溫”意指至少100℃，并且如由上下文規(guī)定或確定的，在一些實施方案中高于100℃。

本文中的術(shù)語“穩(wěn)定”意指在所選擇的時間段內(nèi)，基于初始特性值，所選擇的特性值的變化為約50％或更小。

本文中的術(shù)語“熱穩(wěn)定”意指所選擇的特性值或結(jié)構(gòu)在約120℃的溫度下在至少約2天的時間段內(nèi)是穩(wěn)定的。

本文中的術(shù)語“水解穩(wěn)定”意指在100℃下不易發(fā)生一個或更多個官能團的實質(zhì)性水解斷裂。

本文中的術(shù)語“任選的”或“任選地”意指隨后描述的組分、事件或情況可以但不必存在或發(fā)生。因此本說明書公開并且包括事件或情況發(fā)生的情況和其不發(fā)生的情況，或者所述組分存在的情況和其不存在的情況。

本文中所用的，描述公開內(nèi)容的實施方案中采用的修飾例如組合物中成分的量、濃度、體積、溫度、時間、產(chǎn)率、流速、壓力等值及其范圍的術(shù)語“約”涉及可通過以下發(fā)生的數(shù)值量的變化：例如，用于制備化合物、組合物、濃縮物或使用制劑的典型測量和處理過程；這些過程中的無意誤差；用于進行所述方法的起始材料或成分的制備、來源或純度差異以及類似考慮因素。術(shù)語“約”還包括由于具有特定初始濃度的制劑或混合物的老化而不同的量，以及由于將具有特定初始濃度的制劑或混合物混合或處理而不同的量。在由術(shù)語“約”修飾的情況下，此處所附權(quán)利要求包括根據(jù)此定義的等同物。

本文中所用的術(shù)語“基本上”如該術(shù)語在美國專利法中解釋的意指“基本上由......組成”，以及如該術(shù)語在美國專利法中解釋的包括“由......組成”。例如，“基本不含”特定化合物或材料的溶液可不含該化合物或材料，或者可以例如通過無意污染或不完全純化而具有少量的該化合物或材料存在?！吧倭俊笨梢允呛哿?，不可測的量，不干擾的量或上下文提供的一些其他量?！盎旧蟽H”具有所提供的列表的組分的組合物可以僅由那些組分組成，或者具有痕量的一些其他組分存在，或者具有一種或更多種不顯著影響組合物特性的額外組分。此外，在描述公開內(nèi)容的實施方案中采用的修飾例如組合物中成分的類型或量、特性、可測的量、方法、值或范圍的“基本上”涉及這樣的變化，其不以使預(yù)期的組合物、特性、量、方法、值或范圍失效的方式影響整個所述組合物、特性、量、方法、值或其范圍。在由術(shù)語“基本上”修飾的情況下，此處所附權(quán)利要求包括根據(jù)此定義的等同物。

討論

聚合物組合物

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能夠形成水性分散體的新聚合物組合物，其中當使聚合物分散體在100℃及更高的溫度，例如約120℃下連續(xù)暴露至少2天的時間段時，所述聚合物分散體在25℃下的粘度是穩(wěn)定的。所述聚合物分散體具有適當?shù)恼扯纫詫崿F(xiàn)高儲層溫度下強化采油(eor)應(yīng)用中的流動性控制。這些聚合物組合物的其他應(yīng)用包括在擠出或模涂應(yīng)用中水基組合物的高溫涂覆，以及在高于100℃的溫度下需要穩(wěn)定的聚合物分散體粘度的其他應(yīng)用。

聚合物組合物包含n，n-二烷基-n，n-二烯丙基銨鹽(dds)的水溶性共聚物(包括三元共聚物和更高元聚合物)，基本上由或者由n，n-二烷基-n，n-二烯丙基銨鹽(dds)的水溶性共聚物(包括三元共聚物和更高元聚合物)組成，其中所述聚合物組合物包含凈負電荷。凈負電荷通過將陰離子單體并入聚合物而獲得，其中陰離子官能團的總摩爾量超過dds加存在于所述聚合物中的任何其他陽離子官能團的總摩爾量。

dds單體的n-烷基部分獨立地為以線性、支化、或環(huán)狀布置構(gòu)造的具有1個至20個碳的烴基部分。在一些實施方案中，兩個n-烷基均是甲基。在一些實施方案中，dds單體是水溶性的。在一些實施方案中，一個或兩個n-烷基是以線性構(gòu)象布置的具有8個至20個碳、或10個至20個碳、或12個至20個碳烴基部分。在一些實施方案中，dds單體的抗衡離子是鹵素陰離子例如氯陰離子或溴陰離子、或磺酸根陰離子、膦酸根陰離子或羧酸根陰離子。在一些實施方案中，抗衡離子是氯陰離子。在這些實施方案中，dds單體是n，n-二烯丙基-n，n-二甲基氯化銨，稱為dadmac。

聚合物組合物包含小于約50摩爾％的dds以使得能夠供應(yīng)聚合物中陰離子官能團的過量摩爾比例——即，凈負電荷聚合物。在一些實施方案中，聚合物組合物包含至少約20.00摩爾％的dds。例如在一些實施方案中，聚合物組合物包含約20.00摩爾％至49.99摩爾％的dds、或約25.00摩爾％至49.00摩爾％的dds、或約27.00摩爾％至45.00摩爾％的dds、或約30.00摩爾％至40.00摩爾％的dds、或者增量為0.01摩爾％的20.00摩爾％至49.99摩爾％之間的任何量(例如28.72摩爾％、47.98摩爾％等)、以及增量為0.01摩爾％的范圍(例如20.01摩爾％至20.05摩爾％、31.58摩爾％至49.98摩爾％等)。

任選地，使一種或更多種另外的陽離子單體并入聚合物組合物。另外的陽離子單體包括一種或更多種帶有不易通過水解而從聚合物組合物斷裂的陽離子官能團的可共聚單體，基本上由或者由一種或更多種帶有不易通過水解而從聚合物組合物斷裂的陽離子官能團的可共聚單體組成。有用的另外的陽離子單體的非限制性實例包括2-甲基-1-乙烯基咪唑的n-烷基銨鹽、2-乙烯基吡啶或4-乙烯基吡啶的n-烷基銨鹽和n-乙烯基吡啶。除如上所述[dds+另外的陽離子單體]的總摩爾數(shù)小于聚合物組合物的50摩爾％以外，并入聚合物組合物的另外的陽離子單體的量沒有特別限制。

有效地并入聚合物組合物的陰離子單體包括一種或更多種帶有陰離子官能團的可共聚單體，基本上由或者由一種或更多種帶有陰離子官能團的可共聚單體組成。在實施方案中，適當?shù)年庪x子官能團包括羧酸根、磺酸根和膦酸根或其中兩者或更多者的混合物。在一些實施方案中，陰離子單體包括具有水解穩(wěn)定的陰離子官能團(即，連接在不飽和基團或連接在聚合物主鏈的陰離子官能團在100℃下不易大量水解斷裂)的單體，基本上由或者由具有水解穩(wěn)定的陰離子官能團(即，連接在不飽和基團或連接在聚合物主鏈的陰離子官能團在100℃下不易大量水解斷裂)的單體組成。在另一些實施方案中，陰離子單體包括具有易于從聚合物主鏈上水解斷裂的陰離子官能團的單體，基本上由或者由具有易于從聚合物主鏈上水解斷裂的陰離子官能度的單體組成，其中這樣的斷裂還產(chǎn)生與聚合物主鏈連接的陰離子官能團。在另一些實施方案中，陰離子單體包括任意這樣的單體中的兩者或更多者的混合物。

水解穩(wěn)定的陰離子單體的實例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸(ams)、乙烯基膦酸和乙烯基磺酸和共軛堿或其中性形式(鹽)。陰離子單體的有用鹽包括但不限于鈉鹽、鋰鹽、鉀鹽、鈣鹽、鎂鹽和銨鹽。在一些實施方案中，陰離子單體包括丙烯酸、ams、其鹽、和/或這些的混合物，基本上由或者由丙烯酸、ams、其鹽、和/或這些的混合物組成。易于水解斷裂(其中這種斷裂還產(chǎn)生陰離子官能團)的陰離子單體的實例包括陰離子化合物的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和陰離子化合物的n-丙烯酰氨基衍生物，其均能夠水解形成羧酸根官能團。例如，3-磺基丙基甲基丙烯酸酯水解后形成甲基丙烯酸和3-磺基丙醇。陰離子單體與dadmac和任選地一種或更多種另外的陽離子單體共聚。根據(jù)所選擇的共聚方法和使用者的便利，陰離子單體以質(zhì)子化(酸)或中性(鹽)形式聚合。

有效并入聚合物組合物的陰離子單體的量限制為至少適于提供具有凈負電荷的聚合物的量。換句話說，選擇陰離子單體的量以提供聚合物組合物中大于1的總負電荷與總正電荷之比。總正電荷由如上所述至少約20摩爾％的dds加包含于聚合物組合物中的任意額外的陽離子單體所賦予的摩爾電荷當量來確定?？傌撾姾捎伤x擇的一種或更多種如上所述的陰離子單體所賦予的摩爾電荷當量來確定。聚合物組合物中陰離子單體：陽離子單體的摩爾比例大于1∶1。因此，在一些實施方案中，聚合物組合物中陰離子單體與陽離子單體的摩爾比例為約1.01∶1至4.00∶1，其范圍包括該范圍內(nèi)增量為0.01∶1的任何比例，例如1.50∶1、3.05∶1、2.78∶1等。因此，在實施方案中，聚合物組合物包含約20.01摩爾％至80.00摩爾％的總陰離子單體含量，或約25.00摩爾％至70.00摩爾％、或約27.00摩爾％至60.00摩爾％、或約30.00摩爾％至50.00摩爾％、或約30.00摩爾％至40.00摩爾％的總陰離子單體含量，或20.01摩爾％至80.00摩爾％之間增量為0.01摩爾％的任何量(例如28.72摩爾％、47.98摩爾％等)、以及增量為0.01摩爾％的范圍(例如20.01摩爾％至20.02摩爾％、35.58摩爾％至40.24摩爾％等)。

任選地，使一種或更多種非離子單體并入聚合物組合物。非離子單體包括一種或更多種既不帶負電荷又不帶正電荷的可共聚單體，基本上由或者由一種或更多種既不帶負電荷又不帶正電荷的可共聚單體組成。在一些實施方案中，非離子單體是水溶性的，其中在25℃下非離子單體在水中的溶解度為至少10重量％。在一些實施方案中，非離子單體是水解穩(wěn)定的，其中連接至不飽和基團或連接至聚合物主鏈的一種或更多種非離子官能團在100℃下不易大量水解斷裂。水解穩(wěn)定的非離子單體包括n-乙烯基吡咯烷酮、n，n-二烯丙基胺及其衍生物。在一些實施方案中，非離子單體易于水解，其中水解斷裂產(chǎn)生非離子官能團或陰離子官能團。這樣的單體的實例包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n-烷基丙烯酰胺和其它n-官能丙烯酰胺例如n-(2-羥乙基)丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酸的酯，等等。在一些實施方案中，非離子單體包括丙烯酰胺、n-乙烯基吡咯烷酮、和/或這些的混合物，基本上由或者由丙烯酰胺、n-乙烯基吡咯烷酮、和/或這些的混合物組成。并入聚合物組合物中的非離子單體的量小于60摩爾％，并且在一些實施方案中為0摩爾％。因此，例如在一些實施方案中，聚合物組合物中的非離子單體為約0.00摩爾％至59.99摩爾％、或約10.00摩爾％至50.00摩爾％、或約20.00摩爾％至40.00摩爾％、或約30.00摩爾％至40.00摩爾％、或者0.00摩爾％至59.99摩爾％之間增量為0.01摩爾％的任何量(例如18.72摩爾％、41.25摩爾％等)、以及增量為0.01摩爾％的范圍(例如0.05摩爾％至0.50摩爾％、31.99摩爾％至33.42摩爾％等)。

在一些實施方案中，水解穩(wěn)定的非離子單體的并入賦予聚合物組合物附加的優(yōu)點：當在超過100℃的溫度下將聚合物組合物用于聚合物分散體時降低其總羧酸根含量?！翱傯人岣俊笔蔷哂恤人岣倌軋F的聚合物組合物中陰離子單體的摩爾百分比加水解不穩(wěn)定的非離子單體(其中其水解引起羧酸根形成)的摩爾百分比；即，在使用期間，作為聚合物組合物所遇到的水解條件的結(jié)果，可形成的羧酸根官能團的摩爾百分比。因此例如，單體例如丙烯酰胺將在超過100℃的溫度下在數(shù)小時或數(shù)天的時間段內(nèi)水解形成丙烯酸。新形成的丙烯酸添加至聚合物組合物的羧酸根摩爾百分比。因此，包含10摩爾％丙烯酸鈉和20摩爾％丙烯酰胺的聚合物組合物的羧酸根含量為30摩爾％。對于ht/hp儲層中的挑戰(zhàn)性應(yīng)用和其他高溫eor應(yīng)用，已發(fā)現(xiàn)提供約80摩爾％或更小的總羧酸根含量有利于聚合物組合物的粘度穩(wěn)定性。因此，在實施方案中，總羧酸根含量為約20摩爾％至80摩爾％、或約20摩爾％至70摩爾％、或約20摩爾％至60摩爾％、或約20摩爾％至50摩爾％、或約20摩爾％至40摩爾％、或約25摩爾％至35摩爾％。

不受理論限制，我們認為提供約80摩爾％或更小的總羧酸根含量改善了聚合物分散體在包含多價陽離子例如鈣離子、鎂離子、鋁離子等的水介質(zhì)中的粘度穩(wěn)定性。在eor和其他采礦和水基應(yīng)用中，可能存在這些和大量其他多價離子。在一些實施方案中，多價陽離子能夠與水分散體中多于一個羧酸根陰離子形成離子締合；這種締合可以起到交聯(lián)的作用，引起粘度的損失以及甚至聚合物的沉淀。已發(fā)現(xiàn)通過在聚合物組合物中包含約80摩爾％至20摩爾％的總羧酸根含量，或者約70摩爾％至20摩爾％、或約60摩爾％至20摩爾％、或約50摩爾％至20摩爾％、或約40摩爾％至20摩爾％、或約80摩爾％至30摩爾％、或約80摩爾％至40摩爾％、或約80摩爾％至50摩爾％、或約80摩爾％至60摩爾％的總羧酸根含量，在其中存在多價陽離子的應(yīng)用中使用期間，由其形成的聚合物分散體在高于100℃的溫度下具有改善的粘度穩(wěn)定性。

任選地，聚合物組合物包含一種或更多種另外的單體。在一些實施方案中，聚合物組合物包含約0摩爾％至60.00摩爾％的一種或更多種另外的單體。另外的單體包括具有旨在特定目的的特定官能團的那些。一種這樣的另外的單體包含長鏈烴基官能團，旨在在水基聚合物分散體中產(chǎn)生物理交聯(lián)或締合交聯(lián)。這樣的疏水締合部分在工業(yè)上是眾所周知的。在一些實施方案中，烴基官能團包含以線性構(gòu)象、支化構(gòu)象、或環(huán)狀構(gòu)象布置的8個至20個碳、或10個至20個碳、或12個至20個碳。在一些實施方案中，疏水締合單體是水解穩(wěn)定的。水解穩(wěn)定的疏水締合單體的實例包括n-十二烷基-n-甲基-n，n-二烯丙基氯化銨和n-十二烷基-2-乙烯基氯化吡啶。這兩種單體也是陽離子單體并因此有助于聚合物的整體凈電荷。在一些實施方案中，疏水締合單體以聚合物組合物總重量的約1重量％或更小存在于聚合物組合物中，例如聚合物組合物總重量的約0.10重量％至1.00重量％、或約0.3重量％至1.00重量％、或約0.5重量％至1.00重量％。

另一種任選的額外的單體包含甜菜堿官能團。羧基甲基丙烯酸酯甜菜堿單體在本領(lǐng)域是公知的，并且包括美國專利第2,777,872、2,834,758和2,846,417號中公開的那些。羧基乙烯基吡啶甜菜堿單體、磺基乙烯基吡啶甜菜堿單體和乙烯基咪唑磺基甜菜堿單體也是已知的。在一些實施方案中，甜菜堿單體是水解穩(wěn)定的。聚合物組合物對于并入其中的甜菜堿單體的量沒有特別限制，并且可以包含高至約60.00摩爾％的甜菜堿單體。

任選地，聚合物組合物包含一或更多交聯(lián)。在各種實施方案中，交聯(lián)是共價或物理交聯(lián)。共價交聯(lián)部分包含水解穩(wěn)定的交聯(lián)和水解容易的交聯(lián)。水解穩(wěn)定的交聯(lián)例如通過包含具有兩個或更多個不飽和部分的單體來形成，其中所述交聯(lián)不易在100℃下水解斷裂。水解穩(wěn)定的交聯(lián)單體包括例如二乙烯基苯、三乙烯基苯及其衍生物。水解容易的交聯(lián)通過包含具有兩個或更多個不飽和部分的單體來形成，其中形成交聯(lián)的鍵易于在100℃下水解。水解容易的交聯(lián)單體包括例如酯、碳酸酯、草酸酯、縮醛、半縮醛或半縮醛胺官能團。常用的基于酯的交聯(lián)單體包括例如乙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯。

物理交聯(lián)是容易熱斷裂或剪切斷裂的聚合物-聚合物非共價鍵。當存在于水基分散體中時，物理交聯(lián)的一個實例是水溶性聚合物中的疏水部分之間的締合。容易的交聯(lián)以容易通過加熱或剪切聚合物分散體逆轉(zhuǎn)的方式提供了提高聚合物分散體的粘度的方法。容易的交聯(lián)在包括在ht/hp儲層中進行的那些的許多eor工藝中特別有用。并入聚合物組合物中的交聯(lián)單體的量取決于交聯(lián)的類型和聚合物的分子量：較低分子量聚合物得益于不易共價交聯(lián)，因為它們通過有效地增加分子量而增加了聚合物分散體的粘度。然而，太高的交聯(lián)度將影響eor的流動和驅(qū)掃效率。

如上所述，由于在聚合物合成期間陽離子單體與陰離子單體之比的摩爾調(diào)整，因此聚合物組合物具有凈負電荷。具有凈負電荷的聚合物組合物的合成確保了在聚合物分散體中，導(dǎo)致羧酸根官能團的形成的來自聚合物主鏈的官能團的任何后續(xù)水解不引起聚合物經(jīng)過中性狀態(tài)，即，零電荷狀態(tài)。不受理論的限制，我們認為防止零電荷條件的形成防止了聚合物分散體的不穩(wěn)定化。已經(jīng)觀察到提供具有凈負電荷的聚合物組合物提供了在超過100℃的溫度下具有改善的粘度穩(wěn)定性的聚合物分散體。將該策略與使用至少20摩爾％dds(即，不易水解的陽離子單體)結(jié)合，提供了在經(jīng)歷高溫eor條件時具有穩(wěn)定粘度的聚合物分散體。我們認為聚合物組合物的電荷平衡穩(wěn)定性提供了這些出乎意料的結(jié)果。

在一些實施方案中，聚合物組合物包含具有約20.00摩爾％至49.99摩爾％的dds、約20.01摩爾％至80.00摩爾％的陰離子單體和約0摩爾％至59.99摩爾％的非離子單體的三元共聚物，基本上由或者由具有約20.00摩爾％至49.99摩爾％的dds、約20.01摩爾％至80.00摩爾％的陰離子單體和約0摩爾％至59.99摩爾％的非離子單體的三元共聚物組成，其中聚合物組合物包含凈負電荷。在一些實施方案中，聚合物組合物包含具有約20.00摩爾％至49.99摩爾％的dds、約25.01摩爾％至60.00摩爾％的陰離子單體和約10.00摩爾％至59.99摩爾％的非離子單體的三元共聚物，基本上由或者由具有約20.00摩爾％至49.99摩爾％的dds、約25.01摩爾％至60.00摩爾％的陰離子單體和約10.00摩爾％至59.99摩爾％的非離子單體的三元共聚物組成，其中聚合物組合物包含凈負電荷。在一些實施方案中，聚合物組合物包含具有約25.00摩爾％至40.00摩爾％的dds、約25.01摩爾％至50.00摩爾％的陰離子單體和約20.00摩爾％至49.99摩爾％的非離子單體的三元共聚物，基本上由或者由具有約25.00摩爾％至40.00摩爾％的dds、約25.01摩爾％至50.00摩爾％的陰離子單體和約20.00摩爾％至49.99摩爾％的非離子單體的三元共聚物組成，其中所述聚合物組合物包含凈負電荷。在一些實施方案中，聚合物組合物包含具有約25.00摩爾％至30.00摩爾％的dds、約25.01摩爾％至40.00摩爾％的陰離子單體和約25.00摩爾％至40.00摩爾％的非離子單體的三元共聚物組成，基本上由或者由具有約25.00摩爾％至30.00摩爾％的dds、約25.01摩爾％至40.00摩爾％的陰離子單體和約25.00摩爾％至40.00摩爾％的非離子單體的三元共聚物組成，其中所述聚合物組合物包含凈負電荷。在一些實施方案中，聚合物組合物包含具有約20.00摩爾％至30.00摩爾％的dds、約20.01摩爾％至40.00摩爾％的陰離子單體和約30.00摩爾％至40.00摩爾％的非離子單體的三元共聚物，基本上由或者由具有約20.00摩爾％至30.00摩爾％的dds、約20.01摩爾％至40.00摩爾％的陰離子單體和約30.00摩爾％至40.00摩爾％的非離子單體的三元共聚物組成，其中所述聚合物組合物包含凈負電荷。在一些實施方案中，聚合物組合物包含具有約25.00摩爾％至30.00摩爾％的dds、約30.00摩爾％至40.00摩爾％的陰離子單體和約35.00摩爾％至40.00摩爾％的非離子單體的三元共聚物，基本上由或者由具有約25.00摩爾％至30.00摩爾％的dds、約30.00摩爾％至40.00摩爾％的陰離子單體和約35.00摩爾％至40.00摩爾％的非離子單體的三元共聚物組成，其中所述聚合物組合物包含凈負電荷。在一些實施方案中，dds是dadmac。在一些實施方案中，陰離子單體包括選自丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸及其鹽的一種或更多種單體，基本上由或者由選自丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸及其鹽中的一種或更多種單體組成。在一些實施方案中，非離子單體包括選自丙烯酰胺和n-乙烯基吡咯烷酮的一種或更多種單體，基本上由或者由選自丙烯酰胺和n-乙烯基吡咯烷酮的一種或更多種單體組成。

聚合物組合物的合成

使用常規(guī)方法和材料有利地形成聚合物組合物。雖然不限于此，但是由于與這類技術(shù)相關(guān)的已知成本效率和形成非常高分子量物類的能力，在一些實施方案中有利地應(yīng)用自由基和氧化還原型鏈反應(yīng)方法。

通過加入在已知溫度下均裂分解的化合物以產(chǎn)生自由基來適當引發(fā)熱誘導(dǎo)的自由基聚合，然后所述自由基與單體的不飽和位點進行反應(yīng)并引發(fā)聚合。熱自由基引發(fā)劑的非限制性實例包括有機過氧化物，例如二枯基過氧化物；和偶氮化合物，例如2，2’-偶氮異二異丁腈(aibn)；和無機過氧化物，例如過硫酸鉀。氧化還原聚合是單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，其已經(jīng)廣泛應(yīng)用于引發(fā)聚合反應(yīng)并且在低溫乳液聚合中具有工業(yè)重要性。氧化還原反應(yīng)是通過由fe²⁺、cr²⁺、v²⁺、ti³⁺、co²⁺或cu²⁺鹽還原例如過氧化氫或烷基過氧化氫的還原反應(yīng)引起的。合適的氧化還原體系的實例包括叔丁基過氧化氫/亞鐵離子和過硫酸銨/亞硫酸氫鈉。

光致分解誘導(dǎo)的自由基聚合適當?shù)赜晌找阎ㄩL的光以均裂分解的化合物來引發(fā)；然后所形成的自由基以與熱分解相同的方式引發(fā)聚合。在許多實施方案中，在光分解中使用紫外(uv)輻射。已知aibn進行光分解，如幾種其他可商購的引發(fā)劑，例如由紐約tarrytown的cibaspecialtychemicalscorp.以商品名出售的那些；由日本東京的sunchemicalcompany以商品名出售的那些；和北卡羅來納州charlotte的basfcorporation以商品名tpo出售的。

在聚合物組合物的合成中有用的其他常用且商業(yè)上重要的聚合方法包括但不限于用電子束(e-束)輻照、用電離輻射輻照、電解、等離子體產(chǎn)生和超聲處理。

在一些實施方案中，純凈地(neat)進行聚合，即，沒有溶劑。在另一些實施方案中，聚合在溶劑或乳液中進行。在一些實施方案中，待并入聚合物組合物中的所有單體都是水溶性的，并且聚合使用水作為溶劑來完成。在一些實施方案中，根據(jù)所用單體的類型和使用者的便利，聚合在水包油(oil-in-water)或油包水(water-in-oil)乳液中完成。在一些實施方案中，技術(shù)人員進一步使用表面活性劑和相轉(zhuǎn)移化合物來完成聚合。應(yīng)當理解，溶劑和乳液介導(dǎo)(mediated)的聚合、可用于完成聚合的材料和與聚合相關(guān)的使用條件(例如單體濃度、引發(fā)劑類型和量的選擇、溶劑的選擇、溫度、包含額外的化合物例如表面活性劑等)由熟練的技術(shù)人員有效地優(yōu)化以進行所選擇單體組合的有效聚合而產(chǎn)生本發(fā)明的聚合物組合物。

在典型合成中，單體溶解于水中且將單體溶液的ph調(diào)節(jié)至目標水平。然后用惰性氣體例如氮氣吹掃單體溶液以去除所有痕量氧氣，否則其將抑制自由基聚合反應(yīng)。任選地，單體溶液可以懸浮在乳液中，所述乳液通過加入水不混溶的溶劑(例如烴油)和乳化的表面活性劑(例如脫水山梨醇單油酸酯和/或乙氧基化脫水山梨糖醇單硬脂酸酯)而形成。然后通過加入少量的自由基引發(fā)劑引發(fā)聚合。自由基引發(fā)劑通常通過上述機理之一分解產(chǎn)生自由基。聚合反應(yīng)最常在約10℃至110℃的溫度下進行。

使用產(chǎn)生至少約100,000g/摩爾的重均分子量(mw)的方法有利地合成聚合物組合物。當形成聚合物分散體時，臨界分子量提供足夠的鏈長以賦予粘度的期望增加。在實施方案中，聚合物組合物的mw為約100,000g/摩爾至10,000,000g/摩爾、或約500,000g/摩爾至8,000,000g/摩爾、或約500,000g/摩爾至5,000,000g/摩爾、或約1,000,000g/摩爾至5,000,000g/摩爾。

在一些實施方案中，聚合物基本上是線性的。在一些實施方案中，聚合物組合物具有可測量的支化比例。在一些實施方案中，聚合物組合物具有大量的支化。在一些實施方案中，聚合物組合物是超支化的。在一些實施方案中，聚合物組合物基本上不是交聯(lián)的。在其它實施方案中，聚合物組合物包含一個或更多個交聯(lián)鍵；在一些這種實施方案中，交聯(lián)是容易的且通過聚合物分散體的水解、剪切或兩者而斷裂。

在一些實施方案中，在合成后，聚合物組合物基本上按原樣使用，例如在水基分散體中使用。在一些這種實施方案中，進一步用水或水基組合物將分散體稀釋至選擇的濃度。在另一些實施方案中，將聚合物組合物在合成后分離且在使用前干燥例如以用于儲存目的。在另一些實施方案中，將聚合物組合物在使用前例如通過聚合物提純的沉淀或滲透純化方法(其將是聚合物純化領(lǐng)域技術(shù)人員已知的)提純。

聚合物分散體

聚合物組合物有利地用于一種或更多種用于高溫應(yīng)用的聚合物分散體。在一些實施方案中，聚合物分散體是聚合物驅(qū)油分散體，其中所述分散體在一種或更多種高溫eor應(yīng)用中有用。在一些這種實施方案中，分散體基本上是聚合物組合物與水的組合。在一些實施方案中，分散體基本上是聚合物組合物與水源的組合，例如自然產(chǎn)生的淡水、采出水、城市用水、井水、處理水、半咸水、或海水、或兩種或更多種這種水源的組合。

雖然關(guān)于包含于其中的聚合物組合物的量，聚合物分散體沒有特別限制，但在一些實施方案中，聚合物分散體包含約0.01重量％至10重量％的聚合物組合物，例如基于聚合物分散體的總重量，約0.01重量％至5重量％、或約0.05重量％至4重量％、或約0.10重量％至2重量％、或約0.20重量％至1.00重量％的聚合物組合物。

聚合物分散體的初始粘度取決于具體的聚合物組成、存在于分散體中組合物的量、以及分散體中除水以外存在的化合物。在實施方案中，基本上僅具有水和分散于其中的約0.30重量％的聚合物組合物的聚合物分散體在25℃、39.6s^-1下的初始粘度為約1cp至100cp，例如2cp的分散體的初始粘度。在實施方案中，聚合物分散體(其包含自然產(chǎn)生的淡水、半咸水、海水或這些之一的合成的近似物和分散于其中的約0.30重量％的聚合物組合物)的初始粘度為約1cp至20cp、或約2cp至10cp(25℃、39.6s^-1)。

在一些實施方案中，聚合物分散體還包含一種或更多種添加劑。用于聚合物分散體的適當?shù)奶砑觿┌ɡ绺g抑制劑、阻垢劑、乳化劑、凈水劑、分散劑、破乳劑、硫化氫清除劑、氣體水合物抑制劑、殺生物劑、ph調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、抗氧化劑、瀝青質(zhì)抑制劑、防蠟劑和溶劑。

腐蝕抑制劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含腐蝕抑制劑。合適的腐蝕抑制劑包括但不限于酰氨基胺(amidoamine)、季胺、酰胺和磷酸酯。

阻垢劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含阻垢劑。合適的阻垢劑包括但不限于磷酸鹽、磷酸酯、磷酸、膦酸鹽/酯、膦酸、聚丙烯酰胺、丙烯酰氨基-甲基丙磺酸酯/丙烯酸共聚物(amps/aa)的鹽、亞膦酸化馬來酸共聚物(phos/ma)、和聚馬來酸/丙烯酸/丙烯酰氨基-甲基丙烷磺酸酯三元共聚物(pma/amps)的鹽。

乳化劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含乳化劑。合適的乳化劑包括但不限于羧酸的鹽，羧酸或羧酸酐與胺之間的?；磻?yīng)的產(chǎn)物，和糖的烷基、?；王０费苌?烷基糖乳化劑)。

凈水劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含凈水劑。合適的凈水劑包括但不限于無機金屬鹽例如明礬、氯化鋁和水合氯化鋁，或者有機聚合物例如丙烯酸類聚合物、丙烯酰胺類聚合物、聚合胺、烷烴醇胺、硫代氨基甲酸酯和陽離子聚合物聚(dadmac)。

分散劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含分散劑。合適的分散劑包括但不限于具有2個至50個碳的脂族膦酸，例如羥乙基二膦酸；和氨基烷基膦酸，例如，具有2個至10個n原子(例如各自帶有至少一個亞甲基膦酸基團)的聚氨基亞甲基膦酸酯，后者的實例是乙二胺四(亞甲基膦酸酯)、二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸酯)和、在各個n原子之間具有2個至4個亞甲基的三胺多亞甲基膦酸酯和四胺多亞甲基膦酸酯，各膦酸酯中的至少兩個亞甲基是不同的。另一些適當?shù)姆稚┌举|(zhì)素或木質(zhì)素的衍生物，例如木質(zhì)素磺酸鹽/酯和萘磺酸及其衍生物。

破乳劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含破乳劑。合適的破乳劑包括但不限于十二烷基芐基磺酸(ddbsa)、二甲苯磺酸的鈉鹽(naxsa)、環(huán)氧化化合物和丙氧基化化合物、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑、和樹脂(例如酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂)。

硫化氫清除劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含硫化氫清除劑。合適的另外的硫化氫清除劑包括但不限于氧化劑(例如，無機過氧化物例如過氧化鈉或二氧化氯)、醛(例如具有1個至10個碳的醛，例如甲醛或戊二醛或(甲基)丙烯醛)、三嗪(例如，單乙醇胺三嗪和單甲胺三嗪)、和乙二醛。在某些實施方案中，將本發(fā)明的化合物和組合物與mma三嗪共混減少或消除討厭的mma異味。

氣體水合物抑制劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含氣體水合物抑制劑。合適的氣體水合物抑制劑包括但不限于熱力學(xué)抑制劑(thi)、動力學(xué)抑制劑(khi)和抗團聚劑(aa)。合適的熱力學(xué)抑制劑包括但不限于nacl鹽、kcl鹽、cacl2鹽、mgcl2鹽、nabr2鹽、甲酸鹽鹽水(例如甲酸鉀)、多元醇(例如葡萄糖、蔗糖、果糖、麥芽糖、乳糖、葡糖酸酯、單乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、單丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、單丁二醇、二丁二醇、三丁二醇、甘油、雙甘油、三甘油和糖醇(例如山梨糖醇、甘露糖醇))、甲醇、丙醇、乙醇、二醇醚(例如二乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚)和醇的烷基酯或環(huán)酯(例如乳酸乙酯、乳酸丁酯、苯甲酸甲基乙酯)。合適的動力學(xué)抑制劑和抗團聚劑包括但不限于聚合物和共聚物、多糖(例如羥乙基纖維素(hec)、羧甲基纖維素(cmc)、淀粉、淀粉衍生物和黃原膠)、內(nèi)酰胺(例如聚乙烯基己內(nèi)酰胺、聚乙烯基內(nèi)酰胺)、吡咯烷酮(例如各種分子量的聚乙烯基吡咯烷酮)、表面活性劑(例如脂肪酸鹽、乙氧基化醇、丙氧基化醇、脫水山梨糖醇酯、乙氧基化脫水山梨糖醇酯、脂肪酸的聚甘油酯、烷基葡萄糖苷、烷基聚葡萄糖苷、烷基硫酸鹽/酯、烷基磺酸鹽/酯、烷基酯磺酸鹽/酯、烷基芳族磺酸鹽/酯、烷基甜菜堿、烷基酰胺基甜菜堿)、基于烴的分散劑(例如木質(zhì)素磺酸鹽/酯、亞氨基二琥珀酸鹽/酯、聚天冬氨酸鹽/酯)、氨基酸和蛋白質(zhì)。

殺生物劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含殺生物劑。適用于油田操作的任何殺生物劑可以用于其中聚合物分散體為聚合物驅(qū)油分散體的實施方案中。組合物中可以包含的殺生物劑的量為約0.1ppm至約1000ppm，例如0.1ppm、0.5ppm、1ppm、2ppm、3ppm、4ppm、5ppm、6ppm、7ppm、8ppm、9ppm、10ppm、20ppm、30ppm、40ppm、50ppm、60ppm、70ppm、80ppm、90ppm、100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm或1000ppm或這些中任意兩個之間的范圍。

合適的殺生物劑包括但不限于氧化或非氧化殺生物劑。合適的非氧化殺生物劑包括例如胺類化合物(例如季胺化合物和椰油二胺)，鹵化化合物(例如溴硝丙二醇和2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺(dbnpa))，硫化合物(例如異噻唑酮、氨基甲酸酯和甲硝唑)，以及季鹽(例如四(羥甲基)硫酸(thps))。合適的氧化殺生物劑包括例如次氯酸鈉、三氯異氰脲酸、二氯異氰尿酸、次氯酸鈣、次氯酸鋰、氯化乙內(nèi)酰脲、穩(wěn)定次溴酸鈉、活化溴化鈉、溴化乙內(nèi)酰脲、二氧化氯、臭氧、過氧化物。

ph調(diào)節(jié)劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含ph調(diào)節(jié)劑。合適的ph調(diào)節(jié)劑包括但不限于堿性氧化物、堿性碳酸鹽、堿性碳酸氫鹽、堿土金屬氫氧化物、堿土金屬碳酸鹽、堿土金屬碳酸氫鹽及其混合物或組合。示例性ph調(diào)節(jié)劑包括naoh、koh、ca(oh)2、cao、na2co3、khco3、k2co3、nahco3、mgo和mg(oh)2。

表面活性劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含表面活性劑。表面活性劑可為陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑、兩性離子表面活性劑或非離子表面活性劑。在其中聚合物分散體是聚合物驅(qū)油分散體的一些實施方案中，表面活性劑可有助于提高從地層中的采油率。包含于聚合物驅(qū)油分散體中的表面活性劑的量可為約100ppm至約10000ppm，例如100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm、2000ppm、3000ppm、4000ppm、5000ppm、6000ppm、7000ppm、8000ppm、9000ppm或10000ppm或這些中任意兩者之間的范圍。

合適的表面活性劑包括但不限于陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑。陰離子表面活性劑包括烷基芳基磺酸鹽/酯、烯烴磺酸鹽/酯、石蠟磺酸鹽/酯、醇硫酸鹽/酯、醇醚硫酸鹽/酯、烷基羧酸鹽/酯和烷基醚羧酸鹽/酯、和烷基磷酸鹽/酯和乙氧基化烷基磷酸鹽/酯、和單烷基磺基琥珀酸鹽/酯和二烷基磺基琥珀酸鹽/酯和單烷基磺基琥珀酸單鹽/酯和二烷基磺基琥珀酸單鹽/酯。合適的陰離子表面活性劑包括烷基或烷基醚硫酸鹽/酯和磺酸鹽/酯，例如c14至c24α烯烴磺酸鹽/酯、c13至c18醇醚硫酸鹽/酯、c15至c17內(nèi)烯烴磺酸鹽/酯和c12至c18酯磺酸鹽/酯。陽離子表面活性劑包括烷基三甲基季銨鹽、烷基二甲基芐基季銨鹽、二烷基二甲基季銨鹽、和咪唑啉鹽。非離子表面活性劑包括醇烷氧基化物，烷基酚烷氧基化物，乙烯、丙烯和丁烯氧化物的嵌段共聚物，烷基二甲基氧化胺，烷基-雙(2-羥乙基)氧化胺，烷基酰胺基丙基二甲基氧化胺，烷基酰胺基丙基-雙(2-羥乙基)氧化胺，烷基聚葡萄糖苷，聚烷氧基化甘油酯，脫水山梨糖醇酯和聚烷氧基化脫水山梨糖醇酯和烷氧基聚乙二醇酯和二酯，聚氧乙二醇烷基醚，聚氧丙二醇烷基醚，聚氧乙二醇壬基酚醚，泊洛沙姆，椰油酰胺二乙醇胺和聚乙氧基化牛脂胺。還包括甜菜堿和磺基甜菜堿，兩性表面活性劑例如烷基兩性乙酸鹽/酯和兩性二乙酸鹽/酯、烷基兩性丙酸鹽/酯和兩性二丙酸鹽/酯和烷基亞氨基二丙酸鹽/酯。在一些實施方案中，表面活性劑在100℃下水解穩(wěn)定；即，表面活性劑官能團在100℃的水解條件下保留。

溶劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含溶劑。適當?shù)娜軇┌ǖ幌抻谒?、異丙醇、甲醇、乙醇?-乙基己醇、重質(zhì)芳族石腦油、甲苯、乙二醇、乙二醇單丁醚(egmbe)、二乙二醇單乙醚和二甲苯。適用于與組合物一起配制的代表性極性溶劑包括水、鹽水、海水、醇(包括直鏈或支鏈脂肪族溶劑，如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、2-乙基己醇、己醇、辛醇、癸醇、2-丁氧基乙醇等)、二醇及衍生物(乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、乙二醇單丁醚等)、酮(環(huán)己酮、二異丁基酮)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、n，n-二甲基甲酰胺等。適用于與組合物一起配制的代表性非極性溶劑包括脂肪族溶劑，如戊烷、己烷、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷、庚烷、癸烷、十二烷、柴油等；芳香族溶劑，如甲苯、二甲苯、重質(zhì)芳族石腦油、脂肪酸衍生物(酸、酯、酰胺)等。在一些實施方案中，溶劑為單乙二醇、甲醇、二甲基亞砜(dmso)、二甲基甲酰胺(dmf)、四氫呋喃(thf)或其組合。在一些實施方案中，基于分散體的重量，聚合物驅(qū)油分散體包含0重量％至約50重量％的一種或更多種溶劑。在一些實施方案中，溶劑具有高于100℃的沸點和約100℃至190℃的適當蒸氣壓，以在一個或更多個高溫儲層中用作聚合物驅(qū)油分散體。在一些實施方案中，溶劑不易燃。在一些實施方案中，溶劑不可燃。

增效化合物

在一些實施方案中，聚合物分散體包含增效化合物。在聚合物分散體是聚合物驅(qū)油分散體的情況下，合適的增效化合物包括提高分散體的硫化氫清除性能的化合物。在一些實施方案中，增效化合物是季銨化合物、氧化胺、離子或非離子表面活性劑、或其任意組合。合適的季胺化合物包括但不限于烷基芐基氯化銨、芐基椰油烷基(c12至c18)二甲基氯化銨、二椰油烷基(c12至c18)二甲基氯化銨、二(氫化牛脂烷基)二甲基季銨甲基氯化物、甲基雙(2-羥乙基椰油烷基(c12至c18)季銨氯化物、二甲基(2-乙基)牛脂銨甲基硫酸鹽/酯、正十二烷基芐基二甲基氯化銨、正十八烷基芐基二甲基氯化銨、正十二烷基三甲基硫酸銨、大豆烷基三甲基氯化銨和氫化牛脂烷基(2-乙基己基)二甲基季銨甲基硫酸鹽/酯。合適的氧化胺化合物包括但不限于脂肪胺氧化物如硬脂基二甲基胺氧化物、月桂基二甲基胺氧化物、和椰油酰胺基丙基胺氧化物、或醚胺氧化物例如雙-(2-羥乙基)異癸氧基丙基胺氧化物。

在一些實施方案中，增效劑化合物以約0.01重量％至約20重量％存在于聚合物分散體中。在一些實施方案中，增效化合物以約0.1重量％至10重量％、約1重量％至9重量％、約2重量％至8重量％、約3重量％至7重量％、或約4重量％至6重量％存在于聚合物分散體中。在一些實施方案中，將增效劑化合物與聚合物驅(qū)油分散體同時加入到流體或氣體中；在另一些實施方案中，單獨加入增效劑化合物。

瀝青質(zhì)抑制劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含瀝青質(zhì)抑制劑。當聚合物分散體為聚合物驅(qū)油分散體時，合適的瀝青質(zhì)抑制劑包括但不限于脂肪族磺酸；烷基芳基磺酸；芳基磺酸鹽/酯；木質(zhì)素磺酸鹽/酯；烷基酚/醛樹脂和類似的磺化樹脂；聚烯烴酯；聚烯烴酰亞胺；具有烷基、亞烷基苯基或亞烷基吡啶基官能團的聚烯烴酯；聚烯烴酰胺；具有烷基、亞烷基苯基或亞烷基吡啶基官能團的聚烯烴酰胺；具有烷基、亞烷基苯基或亞烷基吡啶基官能團的聚烯烴酰亞胺；烯基/乙烯基吡咯烷酮共聚物；聚烯烴與馬來酸酐或乙烯基咪唑的接枝聚合物；超支化聚酯酰胺；聚烷氧基化瀝青質(zhì)，兩性脂肪酸，琥珀酸烷基酯的鹽，脫水山梨糖醇單油酸鹽/酯，和聚異丁烯琥珀酸酐。

防蠟劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包括防蠟劑。合適的防蠟劑包括但不限于石蠟晶體改性劑和分散劑/晶體改性劑組合。合適的石蠟晶體改性劑包括但不限于丙烯酸烷基酯共聚物、丙烯酸烷基酯乙烯基吡啶共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、馬來酸酐酯共聚物、支化聚乙烯、萘、蒽、微晶蠟和/或瀝青質(zhì)。合適的分散劑包括但不限于十二烷基苯磺酸鹽、烷氧基化烷基酚、和烷氧基化烷基酚樹脂。

抗氧化劑

在一些實施方案中，聚合物分散體包含抗氧化劑。在聚合物分散體是聚合物驅(qū)油分散體的情況下，可以使用適用于油田操作的任何抗氧化劑。示例性抗氧化劑包括但不限于亞硫酸鹽/酯、硫氰酸鹽/酯和硫代硫酸鹽/酯。組合物中包含的抗氧化劑的量可為約1ppm至約1000ppm，例如1ppm、2ppm、3ppm、4ppm、5ppm、6ppm、7ppm、8ppm、9ppm、10ppm、20ppm、30ppm、40ppm、50ppm、60ppm、70ppm、80ppm、90ppm、100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm或1000ppm。

另外的組分

在一些實施方案中，聚合物分散體還包含提供有益特性的一種或更多種另外的功能試劑或添加劑。另外的試劑或添加劑將根據(jù)所制造的聚合物驅(qū)油流體和本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的其目標用途而變化。

在實施方案中，聚合物分散體的粘度在約100℃至190℃的溫度下穩(wěn)定長達700天。例如，在實施方案中，聚合物分散體的粘度在約110℃至190℃、約120℃至180℃、約120℃至170℃、約120℃至160℃、或約120℃至150℃的溫度下穩(wěn)定長達700天。在實施方案中，聚合物分散體的粘度在120℃下穩(wěn)定約2天至700天的時間段、或者在120℃下約2天至600天、或者在120℃下約2天至500天、或者在120℃下約2天至400天、或者在120℃下約2天至300天、或者在120℃下增量為1天的約2天至700天(例如3天、4天、5天等)，并且還包括其在120℃下增量為1天的所有范圍(例如約565天至624天、或約3天至15天、或約8天至391天)。

在這些實施方案中，在指定溫度下指定時間段之后測量的聚合物分散體的粘度為聚合物分散體的初始粘度的至少約50％，例如聚合物分散體的初始粘度的48％至約100％、或約50％至90％、或約50％至80％、或約50％至70％、或約50％至60％。在一些實施方案中，在指定時間段之后測量的聚合物分散體的粘度為聚合物分散體的初始粘度的約100％，或大于聚合物分散體的初始粘度的100％，例如聚合物分散體的初始粘度的約100％至約500％、或約100％至400％、或約100％至300％、或約100％至200％。

在一些實施方案中，在120℃下儲存分散體約1天、2天或3天的初始時間段之后測量的聚合物分散體的粘度為聚合物分散體的初始粘度的至少約50％，例如聚合物分散體的初始粘度的48％至約100％、或約50％至90％、或約50％至80％、或約50％至70％、或約50％至60％。在一些這樣的實施方案中，在120℃下儲存之后聚合物分散體的粘度在初始時間段之后基本上不變，其中“基本上不變”在該上下文中意指基于分散體的初始粘度(在120℃下儲存之前)，粘度進一步降低約10％或更少，例如約10％至0％、或約8％至1％、或約6％至2％、或約4％至2％、或約9％至0％、或約8％至0％、或約7％至0％、或約6％至0％、或約5％至0％、或約4％至0％、或約3％至0％、或約2％至0％、或約1％至0％、或小于1％。

采收

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了從地下地層強化采收烴流體的方法，其中地下溫度大于100℃。所述方法包括引入形成的聚合物分散體，所述聚合物分散體在100℃和更高的溫度例如約100℃至190℃下暴露至少2天的時間段時具有穩(wěn)定的粘度。因此，在100℃至190℃例如在120℃至170℃下持續(xù)2天或更多天后，聚合物分散體的初始粘度降低50％或更少。這樣的聚合物分散體具有適當?shù)恼扯纫栽诟邇訙囟认碌膹娀捎?eor)應(yīng)用中實現(xiàn)流動性控制，因而將烴流體替驅(qū)進一個或更多個生產(chǎn)和/或運輸容器。

在一些實施方案中，所述方法包括(a)形成聚合物組合物，其包含約20.00摩爾％至49.99摩爾％的n，n-二烷基-n，n-二烯丙基銨鹽，其中所述聚合物組合物包含凈負電荷；(b)將水添加至所述聚合物組合物以形成聚合物分散體，所述分散體包含約0.01重量％至5重量％的所述聚合物組合物；以及(c)將所述聚合物分散體用于地下儲層中的強化采油操作中，所述儲層的特征在于約100℃至190℃的溫度。

為了使用上述方法有效地從地下地層中替換出烴流體，聚合物分散體應(yīng)該具有與烴流體粘度接近的粘度。通過將聚合物組合物添加至水源，水源的粘度增加至接近烴流體粘度的粘度。在使用期間聚合物分散體的流動性降低，因此從地下地層中替換出烴流體。因此，聚合物組合物有利地以這樣的量包含于聚合物分散體中：在100℃至190℃之間選擇的溫度下適當?shù)禺a(chǎn)生與在所選擇的溫度下烴流體的粘度接近的粘度。所選擇的溫度是針對強化采收的儲層環(huán)境的溫度。為了目標應(yīng)用，常規(guī)實驗和優(yōu)化將容易地向技術(shù)人員提供包含于聚合物分散體中的聚合物組合物的最佳量。這樣的量考慮了存在于聚合物驅(qū)油分散體中的另外的組分例如上述另外組分中的任一者，以及他們對聚合物分散體初始粘度的影響。

實驗

實施例1

使用指定單體的熱引發(fā)自由基聚合在水中以指定的摩爾組成比合成三種聚合物。聚合物1是35/37/27聚(丙烯酰胺/丙烯酸鈉/dadmac)三元共聚物。將聚合物1在合成后用淡水或合成的海水稀釋至3000ppm(0.3重量％)。稀釋后，測量分散體的體積粘度以提供基線測量(在120℃下老化0天)。測量粘度后，對分散體脫氧，然后密封經(jīng)脫氧的分散體并將其儲存在溫度設(shè)定為120℃的烘箱中。定期取出等分試樣以測試分散體的粘度。使用antonpaarmcr302流變儀(可購自奧地利graz的antonpaargmbh)或brookfielddv2t粘度計(可購自brookfieldengineeringlaboratories，inc)在39.6s^-1的剪切速率下測量所有聚合物分散體的粘度。除非另外說明，否則所有粘度均在25℃下測定。

表1示出在120℃下在指定的時間段后聚合物1在合成淡水和合成海水中的粘度。圖1示出在合成淡水中在120℃下聚合物1的粘度隨時間的變化曲線圖，以及圖2示出在合成海水中在120℃下聚合物1的粘度隨時間的變化曲線圖。

示于圖1和圖2中的聚合物1分散體的粘度示出了在高于100℃溫度下用作用于eor聚合物驅(qū)油的流動性控制聚合物的兩個期望特性：首先，聚合物分散體在淡水中的初始粘度為約2cp并且在海水中的初始粘度為約3cp，其接近對高溫儲層中的剩余油測量的粘度(根據(jù)實際溫度約為4cp至8cp)；第二，聚合物分散體粘度在120℃下三周后是穩(wěn)定的。聚合物1在淡水中的最終粘度為約10cp(高于初始粘度)，在海水中為約2cp。

以與聚合物1相同的方式合成聚合物2和聚合物3。參考單體摩爾比，聚合物2是73/27聚(丙烯酰胺/dadmac)共聚物。聚合物3是75/25聚(ams/丙烯酰胺)共聚物。聚合物4是以0.30重量％分散于指定液體中的聚(丙烯酰胺/丙烯酸鈉/nvp)共聚物。使聚合物2、聚合物3和聚合物4經(jīng)歷與聚合物1相同的稀釋和熱老化，不同之處在于將聚合物3稀釋至1500ppm(0.15重量％)。表1、圖1和圖2示出這些聚合物分散體在120℃下儲存指定時間段后的粘度。

表1：在120℃下老化后聚合物分散體的粘度。

實施例2

使用指定單體的熱引發(fā)自由基聚合在水中以指定的摩爾組成比合成聚合物5。聚合物5是摩爾比為34/34/32的聚(丙烯酰胺/丙烯酸鈉/dadmac)三元共聚物。聚合物6是摩爾比為50至65的丙烯酰胺、15至25nvp和20至25ams的聚(丙烯酰胺/nvp/ams)三元共聚物。聚合物4、聚合物5和聚合物6各自以0.75重量％(7500ppm)的固體分散在3.5重量％的合成海水中以用于評估。

使用antonpaarmcr302流變儀(可購自奧地利graz的antonpaargmbh)測量三種分散體的粘度。對于所有測量，剪切速率為7s^-1。在25℃和85℃下測量三種分散體的初始粘度，然后對分散體脫氧并將其儲存在溫度設(shè)定為120℃的烘箱中持續(xù)15天。定期取出等分試樣用于25℃和85℃下的布氏(brookfield)粘度測量。通過在120℃儲存一段時間后測量其粘度來評價聚合物的粘度穩(wěn)定性。結(jié)果示于表2(25℃粘度測量)和表3(85℃粘度測量)中。圖3是示出列于表2中的結(jié)果的曲線圖。

表2.在120℃下儲存后，在25℃下指定0.75重量％分散體在3.5重量％合成海水中的粘度(cp)。

表3.在120℃下儲存后，在85℃下指定0.75重量％分散體在3.5重量％合成海水中的粘度(cp)。

此外，對這三種分散體評估作為溫度的函數(shù)的粘度。圖4是示出在120℃下0天、3天、7天和15天后0.75重量％聚合物4在3.5重量％合成海水中的分散行為作為測量溫度的函數(shù)曲線圖。圖5是示出在120℃下0天、3天、7天和15天后0.75重量％聚合物6在3.5重量％合成海水中的分散行為作為測量溫度的函數(shù)的曲線圖。圖6是示出在120℃下0天、3天、7天和15天后0.75重量％聚合物5在3.5重量％合成海水中的分散行為作為測量溫度的函數(shù)的曲線圖。使用antonpaarmcr302流變儀(購買自奧地利graz的antonpaargmbh)，8℃/分鐘的溫度變化率和7s^-1的剪切速率進行所有測量。

回顧圖4至圖6，可以看出，聚合物4分散體在120℃下儲存3天后，在25℃下測量的粘度降低大于50％；聚合物6分散體降低40％。此外，聚合物4和聚合物6分散體的粘度在3天與15天之間均繼續(xù)下降。與之形成鮮明對比的是，聚合物5分散體在120℃下儲存3天后，在25℃至85℃的任何溫度下所測量的粘度初始下降40％或更少。此外，聚合物5分散體的粘度在120℃下保持3天、7天和15天后基本相同。該穩(wěn)定性存在于25℃至85℃的整個測量溫度范圍內(nèi)。

本文中說明性公開的本發(fā)明可以在本文未具體公開的任何元素的情況下適當?shù)貙嵤?。雖然本發(fā)明易于進行各種修改和替代形式，但是其特性已以實施例的方式示出并詳細描述。然而，應(yīng)當理解，本發(fā)明不限于所述特定實施方案。相反，本發(fā)明涵蓋了落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改方案、等同方案和備選方案。在各種實施方案中，本發(fā)明適當?shù)匕ū疚乃龅暮透鶕?jù)權(quán)利要求所要求保護的元素、基本由、或由本文所述的和根據(jù)權(quán)利要求所要求保護的元素組成。

此外，如本文所述，本發(fā)明的各個實施方案旨在被單獨使用或者與本文所述的任何其他實施方案以及落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改方案、等同方案和備選方案組合使用。