|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Амфифильная макромолекула, отличающаяся тем, что содержит в качестве повторяющихся звеньев структурное звено A для регулирования молекулярной массы, молекулярно-массового распределения и характеристики заряда, стерически затрудненное структурное звено B и амфифильное структурное звено C, при этом структурное звено А имеет структуру формулы (2)  где R 1 представляет собой H или метильную группу; R 2 и R 3 независимо выбирают из группы, состоящей из H и C 1 -C 3 алкильной группы; R 4 выбирают из группы, состоящей из H и метильной группы; Gr представляет собой -OH или -O - Na + ; m и n представляют собой молярную концентрацию структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, m составляет от 70 до 99 мол.%, n составляет от 1 до 30 мол.%; стерически затрудненное структурное звено В включает структуру G и структуру формулы (4), где структура G представляет собой циклическую углеводородную структуру, полученную на основе двух соседних атомов углерода основной цепи, или выбрана из структуры формулы (3)  где в формуле (3) R 5 представляет собой H или метильную группу; R 6 представляет собой радикал, выбранный из группы, состоящей из структур формулы (5) и формулы (6)  где в формуле (5) a представляет собой целое число от 1 до 11; в формуле (4) R 7 представляет собой H; R 8 выбирают из группы, состоящей из H, -SO 3 H и ее солей, -(CH 2 ) 2 CH 3 Cl, -CH 2 N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) ξCH 3 Cl - и -CH 2 N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) 2 N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) σCH 3 2Cl - ; ξ и σ соответственно представляют собой целые числа от 1 до 15; при этом циклическую углеводородную структуру, полученную на основе двух соседних атомов углерода в основной цепи, выбирают из группы, состоящей из  а амфифильное структурное звено C имеет структуру формулы (8)  где в формуле (8) R 9 представляет собой H или метильную группу; R 10 представляет собой -N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) r CH 3 X - , -N + ((CH 2 ) s CH 3 ) 3 X - или -N + (CH 3 )((CH 2 ) t CH 3 ) 2 X - ; r представляет собой целое число от 3 до 21; s представляет собой целое число от 2 до 9; t представляет собой целое число от 3 до 15; X - представляет собой Cl - или Br - . 2. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что структурное звено А включает мет(акриламидное) мономерное звено A 1 и/или мет(акриловое) мономерное звено A 2 . 3. Амфифильная макромолекула по п.2, отличающаяся тем, что, исходя из 100 мол.% всей амфифильной макромолекулы, молярная концентрация мет(акриламидного) мономерного звена A 1 составляет 70-99 мол.%, а молярная концентрация (мет)акрилового мономерного звена A 2 составляет 1-30 мол.%. 4. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что, исходя из 100 мол.% всей амфифильной макромолекулы, молярная концентрация структуры G составляет 0,02-2 мол.%, а молярная концентрация структуры формулы (4) составляем 0,05-5 мол.%. 5. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что, исходя из 100 мол.% всей амфифильной макромолекулы, молярная концентрация структуры формулы (8) составляет 0,05-10 мол.%. 6. Амфифильная макромолекула по п.1, в которой стерически затрудненное структурное звено B включает структуру G, где структура G выбрана из структуры формулы (3)  где в формуле (3) R 5 представляет собой Н. 7. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что стерически затрудненное структурное звено B имеет структуру формулы (7)  где в формуле (7) определение G соответствует описанному в п.1; определения R 7 и R 8 описаны в формуле (4); x и y соответственно представляют собой молярные концентрации структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, х составляет от 0,02 до 2 мол.%, у составляет от 0,05 до 5 мол.%. 8. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что имеет структуру формулы (9)  где в формуле (9) R 4 выбирают из группы, состоящей из H и метильной группы; m и n представляют собой молярную концентрацию структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, m составляет от 70 до 99 мол.%, n составляет от 1 до 30 мол.%; определения G, R 7 , R 8 , x и y соответствуют описанным в формуле (7); определения R 9 и R 10 описаны в формуле (8); z представляет собой молярную концентрацию данного структурного звена во всей амфифильной макромолекуле, z составляет от 0,05 до 10 мол.%. 9. Амфифильная макромолекула по п.1, представляющая собой соединение формул (I)-(X)     причем m, n, х, у и z в формулах (I)-(X) соответственно представляют собой молярные концентрации структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, в которой m составляет от 70 до 99 мол.%, n составляет от 1 до 30 мол.%, х составляет от 0,02 до 2 мол.%, у составляет от 0,05 до 5 мол.%, z составляет от 0,05 до 10 мол.%. 10. Амфифильная макромолекула по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что ее молекулярная масса составляет от 1000000 до 20000000. 11. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 при сборе и транспортировке сырой нефти. 12. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 при очистке сточных вод. 13. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 в качестве агента повышения нефтедобычи и нефтевытесняющего агента. 14. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 в качестве понизителя вязкости тяжелой нефти. 15. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 при переработке шлама. 16. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 в качестве жидкости для гидроразрыва.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Амфифильная макромолекула, отличающаяся тем, что содержит в качестве повторяющихся звеньев структурное звено A для регулирования молекулярной массы, молекулярно-массового распределения и характеристики заряда, стерически затрудненное структурное звено B и амфифильное структурное звено C, при этом структурное звено А имеет структуру формулы (2) где R 1 представляет собой H или метильную группу; R 2 и R 3 независимо выбирают из группы, состоящей из H и C 1 -C 3 алкильной группы; R 4 выбирают из группы, состоящей из H и метильной группы; Gr представляет собой -OH или -O - Na + ; m и n представляют собой молярную концентрацию структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, m составляет от 70 до 99 мол.%, n составляет от 1 до 30 мол.%; стерически затрудненное структурное звено В включает структуру G и структуру формулы (4), где структура G представляет собой циклическую углеводородную структуру, полученную на основе двух соседних атомов углерода основной цепи, или выбрана из структуры формулы (3) где в формуле (3) R 5 представляет собой H или метильную группу; R 6 представляет собой радикал, выбранный из группы, состоящей из структур формулы (5) и формулы (6) где в формуле (5) a представляет собой целое число от 1 до 11; в формуле (4) R 7 представляет собой H; R 8 выбирают из группы, состоящей из H, -SO 3 H и ее солей, -(CH 2 ) 2 CH 3 Cl, -CH 2 N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) ξCH 3 Cl - и -CH 2 N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) 2 N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) σCH 3 2Cl - ; ξ и σ соответственно представляют собой целые числа от 1 до 15; при этом циклическую углеводородную структуру, полученную на основе двух соседних атомов углерода в основной цепи, выбирают из группы, состоящей из а амфифильное структурное звено C имеет структуру формулы (8) где в формуле (8) R 9 представляет собой H или метильную группу; R 10 представляет собой -N + (CH 3 ) 2 (CH 2 ) r CH 3 X - , -N + ((CH 2 ) s CH 3 ) 3 X - или -N + (CH 3 )((CH 2 ) t CH 3 ) 2 X - ; r представляет собой целое число от 3 до 21; s представляет собой целое число от 2 до 9; t представляет собой целое число от 3 до 15; X - представляет собой Cl - или Br - . 2. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что структурное звено А включает мет(акриламидное) мономерное звено A 1 и/или мет(акриловое) мономерное звено A 2 . 3. Амфифильная макромолекула по п.2, отличающаяся тем, что, исходя из 100 мол.% всей амфифильной макромолекулы, молярная концентрация мет(акриламидного) мономерного звена A 1 составляет 70-99 мол.%, а молярная концентрация (мет)акрилового мономерного звена A 2 составляет 1-30 мол.%. 4. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что, исходя из 100 мол.% всей амфифильной макромолекулы, молярная концентрация структуры G составляет 0,02-2 мол.%, а молярная концентрация структуры формулы (4) составляем 0,05-5 мол.%. 5. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что, исходя из 100 мол.% всей амфифильной макромолекулы, молярная концентрация структуры формулы (8) составляет 0,05-10 мол.%. 6. Амфифильная макромолекула по п.1, в которой стерически затрудненное структурное звено B включает структуру G, где структура G выбрана из структуры формулы (3) где в формуле (3) R 5 представляет собой Н. 7. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что стерически затрудненное структурное звено B имеет структуру формулы (7) где в формуле (7) определение G соответствует описанному в п.1; определения R 7 и R 8 описаны в формуле (4); x и y соответственно представляют собой молярные концентрации структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, х составляет от 0,02 до 2 мол.%, у составляет от 0,05 до 5 мол.%. 8. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что имеет структуру формулы (9) где в формуле (9) R 4 выбирают из группы, состоящей из H и метильной группы; m и n представляют собой молярную концентрацию структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, m составляет от 70 до 99 мол.%, n составляет от 1 до 30 мол.%; определения G, R 7 , R 8 , x и y соответствуют описанным в формуле (7); определения R 9 и R 10 описаны в формуле (8); z представляет собой молярную концентрацию данного структурного звена во всей амфифильной макромолекуле, z составляет от 0,05 до 10 мол.%. 9. Амфифильная макромолекула по п.1, представляющая собой соединение формул (I)-(X) причем m, n, х, у и z в формулах (I)-(X) соответственно представляют собой молярные концентрации структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, в которой m составляет от 70 до 99 мол.%, n составляет от 1 до 30 мол.%, х составляет от 0,02 до 2 мол.%, у составляет от 0,05 до 5 мол.%, z составляет от 0,05 до 10 мол.%. 10. Амфифильная макромолекула по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что ее молекулярная масса составляет от 1000000 до 20000000. 11. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 при сборе и транспортировке сырой нефти. 12. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 при очистке сточных вод. 13. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 в качестве агента повышения нефтедобычи и нефтевытесняющего агента. 14. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 в качестве понизителя вязкости тяжелой нефти. 15. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 при переработке шлама. 16. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 в качестве жидкости для гидроразрыва.
Евразийское 025931 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201490338
(22) Дата подачи заявки 2011.09.16
(51) Int. Cl.
C08F220/56 (2006.01) C08F220/06 (2006.01) C08F232/04 (2006.01) C08F212/04 (2006.01)
C08F 226/02 (2006.01)
C08F220/28 (2006.01) C08F220/58 (2006.01) C09K 8/588 (2006.01)
(54) АМФИФИЛЬНАЯ МАКРОМОЛЕКУЛА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ
(31) 201110210319.3 (56) CN-A-101492515
(32) 2011 0726 CN-A-101781386
(33) CN CN-A-101798503
(33) CN US-A-4702319
(43) 2014.05.30 US-A-4653584
(86) PCT/CN2011/001576
(87) WO 2013/013354 2013.01.31
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
БЕЙДЗИН ЦЗЮНЬЛУНЬ ЖУНЬЧЖУН САЙЕНС ЭНД ТЕКНОЛОДЖИ КО., ЛИМИТЕД (CN)
(72) Изобретатель: I
Ван Цзиньбэнь, Сюй Сяохой, Ши I
Сюэфын, Хань Юйчунь, Ван Илинь,
Янь Хайкэ (CN)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(57) Настоящее изобретение представляет амфифильную макромолекулу и ее применение. Амфифильные макромолекулы содержат повторяющиеся структурные звенья: структурные звенья для регулирования молекулярной массы, молекулярно-массового распределения и эффектов свойств заряда, высоко стерически затрудненные структурные звенья и амфифильные структурные звенья, которые подходят для таких областей, как бурение скважин на нефтяных месторождениях, цементирование скважин, образование разрывов, сбор и транспортировка сырой нефти, очистка сточных вод, переработка шлама и производство бумаги и т.д., и могут применяться в качестве нефтевытесняющего агента в способе повышения нефтеотдачи, понизителя вязкости тяжелой нефти, жидкости для гидроразрыва, стабилизатора неустойчивых глин, агента для очистки сточных вод, удерживающей добавки и осушающей добавки или упрочняющего агента для бумажного производства и т.д.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к амфифильной макромолекуле и ее применению, и данная амфи-фильная макромолекула применима для разработки нефтяных месторождений, цементирования нефтяных скважин, гидравлического разрыва пласта, сбора и транспортировки неочищенной нефти, очистки сточных вод, обезвреживания нефтяных шламов и производства бумаги, и ее можно использовать в качестве агента для интенсификации нефтедобычи и нефтевытесняющего агента, понизителя вязкости тяжелой сырой нефти, жидкости для гидроразрыва пласта, стабилизатора неустойчивых глин, агента для очистки сточных вод, удерживающей добавки, осушающей добавки и упрочняющего агента для производства бумаги.
Предшествующий уровень техники
Вязкость раствора и стабильность вязкости полимера, применяемого для добычи нефти третичными методами, представляют собой важные индикаторы для определения эффекта его применения. Температура резервуара, степень минерализации пластовой воды и нагнетаемой воды непосредственно влияют на загущающую способность раствора полимера. В случае частично гидролизованного полиакриламида, несмотря на то, что он обладает очевидным загущающим действием в пресной воде, гидродинамический радиус макромолекул полимера уменьшается при увеличении температуры резервуара, степени минерализации пластовой воды и нагнетаемой воды, в то же время, повышение величины адсорбции данного полимера на поверхности горной породы также уменьшает действительную концентрацию раствора, приводя к снижению вязкости раствора. Амфифильная макромолекула представляет собой важный класс водорастворимых полимеров; при введении небольшого количества гидрофобных групп в гидрофильные макромолекулярные цепи возникает внутримолекулярное или межмолекулярное гидрофобное взаимодействие, приводящее к образованию из макромолекул стерической сшитой структуры, и, таким образом, она обладает замечательным загущающим эффектом. Увеличивая содержание гидрофобных групп в макромолекулярной цепи или повышая молекулярную массу, можно до некоторой степени противодействовать воздействию высокой температуры и высокой минерализации, однако это также может привести к ухудшению растворяющей способности полимера, значительному увеличению времени растворения, легкой механической деструкции макромолекулярной цепи при сдвиговых напряжениях и легкой адсорбции на горной породе и другим проблемам. Кроме того, при повышении температуры пласта и степени минерализации воды данные проблемы становятся особенно серьезными.
Залежи тяжелой нефти стали одним из важных природных источников стратегического замещения, но их сложно разрабатывать. Основной причиной является то, что тяжелая нефть имеет высокую вязкость, высокое содержание смолы, смолисто-асфальтеновых веществ или воска, имеет низкую текучесть в пласте, скважине и нефтепроводе. Кроме того, вследствие большого соотношения подвижностей нефть-вода, это также приведет к быстрому прорыву воды в добывающую скважину, высокому содержанию воды и быстрому накоплению пластового песка и другим серьезным проблемам, оказывающим отрицательное влияние на нефтедобычу.
В настоящее время для поддержания загущающих свойств и стабильности вязкости раствора полимера и для повышения его способности эмульгировать тяжелую нефть дисперсия и снижение вязкости имеют большое значение для повышения выработки тяжелой нефти и максимизации отбора потенциальной подземной остаточной сырой нефти.
Краткое описание изобретения
В следующем аспекте данного изобретения, если не определено иначе, аналогичная переменная группа и молекулярная и структурная формула имеют те же определения.
Настоящее изобретение относится к амфифильной макромолекуле. Данная амфифильная макромолекула содержит повторяющиеся звенья, описанные ниже: структурное звено A для регулирования молекулярной массы, молекулярно-массового распределения и характеристики заряда, стерически затрудненное структурное звено B и амфифильное структурное звено C.
При этом структурное звено А имеет структуру формулы (2)
где Ri представляет собой H или метильную группу;
R2 и R3 независимо выбирают из группы, состоящей из H и Ci -C3 алкильной группы; R4 выбирают из группы, состоящей из H и метильной группы; Gr представляет собой -OH или -O-Na+;
m и n представляют собой молярную концентрацию структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, и m составляет от 70 до 99 мол.%, n составляет от i до 30 мол.%.
В одном из вариантов осуществления структурное звено A включает мет(акриламидное) мономерное звено Ai и мет(акриловое) мономерное звено A2. Предпочтительно структурное звено A одновременно включает в себя мет(акриламидное) мономерное звено Ai и мет(акриловое) мономерное звено A2. В данной области техники молекулярную массу амфифильной макромолекулы можно выбрать по необходимости, предпочтительно данную молекулярную массу можно выбрать в интервале 1000000-20000000.
Предпочтительно, исходя из 100 мол.% всей амфифильной макромолекулы, молярная концентрация мет(акриламидного) мономерного звена A1 составляет 70-99 мол.%, предпочтительно 70-90 мол.%, более предпочтительно 70-78 мол.%.
Предпочтительно молярная концентрация мономерного звена мет(акриловой) кислоты A2 во всем амфифильном полимере составляет 1-30 мол.%, предпочтительно 1-28 мол.%, а более предпочтительно
20-28 мол.%.
В другом варианте осуществления в формуле (2), R1-R3 предпочтительно представляют собой H, a Gr предпочтительно представляет собой -O-Na+.
В другом варианте осуществления стерически затрудненное структурное звено В включает, по меньшей мере, структуру G, где структура G представляет собой циклическую углеводородную структуру, образованную двумя соседними атомами углерода основной цепи, или выбрана из структуры формулы (3), и стерически затрудненное структурное звено В необязательно включает в себя структуру форму-
лы (4)
где в формуле (5) a представляет собой целое число от 1 до 11, предпочтительно 1-7; в формуле (4) R7 представляет собой H;
R3 выбирают из H, -SO3H и ее солей, -(CH2)2CH3Cl, -CH2N^(CH3)2(CH2)^CH3Cl- или -CH2^(CH3)2(CH2)2^(CH3)2(CH2)0CH3Cl-;
I и а соответственно представляют собой целые числа от 1 до 15, предпочтительно 1-11.
Предпочтительно стерически затрудненное структурное звено В включает в себя структуру G и структуру формулы (4).
В другом варианте осуществления циклическую углеводородную структуру, полученную на основе двух соседних атомов углерода основной цепи, выбирают из группы, состоящей из
Предпочтительно молярная концентрация структуры G в стерически затрудненном структурном звене B во всей амфифильной макромолекуле составляет 0,02-2 мол.%, предпочтительно 0,02-1,0 мол.%, более предпочтительно 0,1-0,5 мол.%.
Предпочтительно молярная концентрация структуры формулы (4) в стерически затрудненном структурном звене B во всей амфифильной макромолекуле составляет 0,05-5 мол.%, предпочтительно 0,1-2,5 мол.%, более предпочтительно 0,1-1,5 мол.%.
В другом варианте осуществления стерически затрудненное структурное звено В имеет структуру
формулы (7)
R* формула (V).
В формуле (7) определение G соответствует описанному выше, предпочтительно представляет собой структуру формулы (3)
определения R7 и R8 приведены в формуле (4), x и y представляют собой молярные концентрации структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, и x составляет 0,02-2 мол.%, предпочтительно 0,02-1,0 мол.%, более предпочтительно 0,1-0,5 мол.%, y составляет 0,05-5 мол.%, предпочтительно 0,1-2,5 мол.%, а более предпочтительно 0,1-1,5 мол.%.
В другом варианте осуществления амфифильное структурное звено С имеет структуру формулы (8)
В формуле (8) R9 представляет собой H или метильную группу;
R10 представляет собой -N^C^MC^XC^X-, N+((CH2)sCH3bX- или -N+(CH3)((CH2)tCH3)2X-; r представляет собой целое число от 3 до 21; s представляет собой целое число от 2 до 9; t представляет собой целое число от 3 до 15; X- представляет собой Cl- или Br-.
Предпочтительно r составляет от 3 до 17, s составляет от 2 до 5, t составляет от 3 до 11.
Предпочтительно молярная концентрация амфифильного структурного звена С во всей амфифильной макромолекуле составляет 0,05-10 мол.%, предпочтительно 0,1-5,0 мол.%, более предпочтительно 0,5-1,5 мол.%.
В другом варианте осуществления амфифильная макромолекула имеет структуру формулы (9)
В формуле (9) определения R4, m и n описаны в формуле (2); определения R7, R8, G, x и y описаны в формуле (7); определения R9 и R10 описаны в формуле (8);
z представляет собой молярную концентрацию данного структурного звена во всей амфифильной макромолекуле, и z составляет 0,05-10 мол.%, предпочтительно 0,1-5,0 мол.%, более предпочтительно 0,5-1,5 мол.%.
Конкретно, в настоящем изобретении предоставлено высокомолекулярное соединение, имеющее структуру формул (I)-(X)
Молекулярная масса описанной выше амфифильной макромолекулы составляет от 1000000 до 20000000, предпочтительно от 3000000 до 13000000.
Определение молекулярной массы M проводят следующим образом: внутреннюю вязкость [г|] измеряют при помощи вискозиметра Уббелоде, известного в данной области техники, затем полученное значение внутренней вязкости [| ] используют в следующем уравнении для получения требуемой молекулярной массы M:
M=802[n]1,25.
Амфифильную макромолекулу согласно настоящему изобретению можно получить известными в данной области способами, например полимеризацией структурного звена для регулирования молекулярной массы, молекулярно-массового распределения и характеристики заряда, стерически затрудненного структурного звена и амфифильного структурного звена в присутствии инициатора. Способ полимеризации может представлять собой способ любого типа, известный в данной области, например такой как суспензионная полимеризация, эмульсионная полимеризация, полимеризация в растворе, полимеризация осаждением и т.д.
Типичный способ получения является следующим: каждый из описанных выше мономеров диспергируют или растворяют в водной системе при перемешивании, мономерную смесь полимеризуют при помощи инициатора в атмосфере азота, получая амфифильную макромолекулу. Для получения амфи-фильной макромолекулы данного изобретения можно использовать все применимые методы, известные на настоящий момент.
Все мономеры для получения амфифильной макромолекулы могут быть коммерчески доступными или могут быть получены, исходя непосредственно из методов предшествующего уровня техники, а синтез некоторых мономеров подробно описан в конкретных примерах.
Описание чертежей
На фиг. 1 показана зависимость вязкости от концентрации амфифильных макромолекул, полученных в примерах 1-5 данного изобретения, в растворе соли со степенью минерализации 1х104 мг/л при температуре 60°C.
На фиг. 2 показана зависимость вязкости от температуры амфифильных макромолекул, полученных в примерах 1-5 данного изобретения, в растворе соли со степенью минерализации 1х104 мг/л при концентрации 1750 мг/л.
Подробное описание изобретения
Далее настоящее изобретение иллюстрировано приведенной ниже совокупностью конкретных примеров, однако, данное изобретение не ограничено следующими примерами. Пример 1.
В данном примере описан синтез амфифильной макромолекулы формулы (I)
Синтез амфифильной макромолекулы в данном примере проводили следующим образом.
Сначала в реактор помещали воду из расчета 3/4 от общей массы реакционной системы, затем в реактор помещали также различные мономеры из расчета 1/4 от общей массы реакционной системы, а молярные концентрации m, n, x, y, z для каждого из повторяющихся звеньев составляли соответственно 78%, 20%, 0,25%, 0,5%, 1,25%. Смесь перемешивали до полного растворения, а затем добавляли агент для регулирования pH, чтобы довести значение pH реакционного раствора примерно до 8, после этого в течение 30 мин вводили газообразный азот для удаления содержащегося в ней кислорода. В реактор добавляли инициатор в атмосфере газообразного азота и продолжали пропускание газообразного азота еще в течение 10 мин, затем реактор герметизировали. Реакцию проводили при температуре 18°C, через 5 ч реакция завершалась полной конверсией. После сушки полученного продукта получали порошкообразную амфифильную макромолекулу.
Молекулярная масса данной амфифильной макромолекулы составляла 970х 104.
Пример 2.
В данном примере описан синтез амфифильной макромолекулы формулы (II)
Синтез амфифильной макромолекулы в данном примере проводили следующим образом.
Сначала в реактор помещали воду из расчета 3/4 от общей массы реакционной системы, затем в реактор помещали также различные мономеры из расчета 1/4 от общей массы реакционной системы, а молярные концентрации m, n, x, y, z для каждого из повторяющихся звеньев составляли соответственно 75%, 23%, 0,25%, 0,25%, 1,5%. Смесь перемешивали до полного растворения, а затем прибавляли агент для регулирования pH, чтобы довести значение pH реакционного раствора примерно до 8, после этого в течение 40 мин вводили газообразный азот для удаления содержащегося в ней кислорода. В реактор добавляли инициатор в атмосфере газообразного азота и продолжали пропускание газообразного азота еще в течение 10 мин, затем реактор герметизировали. Реакцию проводили при температуре 22°C, через 5 ч реакция завершалась полной конверсией. После сушки полученного продукта получали порошкообразную амфифильную макромолекулу.
Молекулярная масса данной амфифильной макромолекулы составляла 1030х 104.
Пример 3.
В данном примере описан синтез амфифильной макромолекулы формулы (III)
Синтез амфифильной макромолекулы в данном примере проводили следующим образом. Сначала в реактор помещали воду из расчета 3/4 от общей массы реакционной системы, затем в реактор помещали также различные мономеры из расчета 1/4 от общей массы реакционной системы, а мо
лярные концентрации m, n, x, y, z для каждого из повторяющихся звеньев составляли соответственно 73%, 26%, 0,1%, 0,1%, 0,8%. Смесь перемешивали до полного растворения, а затем прибавляли агент для регулирования pH, чтобы довести значение pH реакционного раствора примерно до 9, после этого в течение 30 мин вводили газообразный азот для удаления содержащегося в ней кислорода. В реактор добавляли инициатор в атмосфере газообразного азота и продолжали пропускание газообразного азота еще в течение 10 мин, затем реактор герметизировали. Реакцию проводили при температуре 25°C, через 6 ч реакция завершалась полной конверсией. После сушки полученного продукта получали порошкообразную амфифильную макромолекулу.
Молекулярная масса данной амфифильной макромолекулы составляла 620х 104.
Пример 4.
В данном примере описан синтез амфифильной макромолекулы формулы (IV)
Синтез амфифильной макромолекулы в данном примере проводили следующим образом.
Сначала в реактор помещали воду из расчета 3/4 от общей массы реакционной системы, затем в реактор помещали также различные мономеры из расчета 1/4 от общей массы реакционной системы, а молярные концентрации m, n, x, y, z для каждого из повторяющихся звеньев составляли соответственно 75%, 23%, 0,1%, 0,4%, 1,5%. Смесь перемешивали до полного растворения, а затем прибавляли агент для регулирования pH, чтобы довести значение pH реакционного раствора примерно до 9, после этого в течение 30 мин вводили газообразный азот для удаления содержащегося в нем кислорода. В реактор добавляли инициатор в атмосфере газообразного азота, и продолжали пропускание газообразного азота еще в течение 10 мин, затем реактор герметизировали. Реакцию проводили при температуре 25°C, через 6 ч реакция завершалась полной конверсией. После сушки полученного продукта получали порошкообразную амфифильную макромолекулу.
Молекулярная масса данной амфифильной макромолекулы составляла 390х 104.
Пример 5.
В данном примере описан синтез амфифильной макромолекулы формулы (V)
Синтез амфифильной макромолекулы в данном примере проводили следующим образом.
Сначала в реактор помещали воду из расчета 3/4 от общей массы реакционной системы, затем в реактор помещали также различные мономеры из расчета 1/4 от общей массы реакционной системы, а молярные концентрации m, n, x, y, z для каждого из повторяющихся звеньев составляли соответственно 78%, 21%, 0,1%, 0,1%, 0,8%. Смесь перемешивали до полного растворения, а затем прибавляли агент для регулирования pH, чтобы довести значение pH реакционного раствора примерно до 8, после этого в течение 30 мин вводили газообразный азот для удаления содержащегося в ней кислорода. В реактор добавляли инициатор в атмосфере газообразного азота и продолжали пропускание газообразного азота еще в течение 10 мин, затем реактор герметизировали. Реакцию проводили при температуре 25°C, через 6 ч реакция завершалась полной конверсией. После сушки полученного продукта получали порошкообразную амфифильную макромолекулу.
Молекулярная масса данной амфифильной макромолекулы составляла 390х 104.
Пример 6.
В данном примере описан синтез амфифильной макромолекулы формулы (VI)
Синтез амфифильной макромолекулы в данном примере проводили следующим образом.
Сначала в реактор помещали воду из расчета 3/4 от общей массы реакционной системы, затем в реактор помещали также различные мономеры из расчета 1/4 от общей массы реакционной системы, а молярные концентрации m, n, x, y, z для каждого из повторяющихся звеньев составляли соответственно 73,5%, 25%, 0,5%, 0,5%, 0,5%. Смесь перемешивали до полного растворения, а затем прибавляли агент для регулирования pH, чтобы довести значение pH реакционного раствора примерно до 8, после этого в течение 30 мин вводили газообразный азот для удаления содержащегося в ней кислорода. В реактор добавляли инициатор в атмосфере газообразного азота и продолжали пропускание газообразного азота еще в течение 10 мин, затем реактор герметизировали. Реакцию проводили при температуре 45°C, через 3 ч реакция завершалась полной конверсией. После сушки полученного продукта получали порошкообразную амфифильную макромолекулу.
Молекулярная масса данной амфифильной макромолекулы составляла 680х 104.
Пример 7.
В данном примере описан синтез амфифильной макромолекулы формулы (VII)
Синтез амфифильной макромолекулы в данном примере проводили следующим образом.
Сначала в реактор помещали воду из расчета 3/4 от общей массы реакционной системы, затем в реактор помещали также различные мономеры из расчета 1/4 от общей массы реакционной системы, а молярные концентрации m, n, x, y, z для каждого из повторяющихся звеньев составляли соответственно 75%, 23%, 0,25%, 0,25%, 1,5%. Смесь перемешивали до полного растворения, а затем прибавляли агент для регулирования pH, чтобы довести значение pH реакционного раствора примерно до 9, после этого в течение 30 мин вводили газообразный азот для удаления содержащегося в ней кислорода. В реактор добавляли инициатор в атмосфере газообразного азота и продолжали пропускание газообразного азота еще в течение 10 мин, затем реактор герметизировали. Реакцию проводили при температуре 55 °C, через 3 ч реакция завершалась полной конверсией. После сушки полученного продукта получали порошкообразную амфифильную макромолекулу.
Молекулярная масса данной амфифильной макромолекулы составляла 690х 104.
Пример 8.
В данном примере описан синтез амфифильной макромолекулы формулы (VIII)
Синтез амфифильной макромолекулы в данном примере проводили следующим образом.
Сначала в реактор помещали воду из расчета 3/4 от общей массы реакционной системы, затем в реактор помещали также различные мономеры из расчета 1/4 от общей массы реакционной системы, а молярные концентрации m, n, x, y, z для каждого из повторяющихся звеньев составляли соответственно 70%, 28%, 0,15%, 0,75%, 1,1%. Смесь перемешивали до полного растворения, а затем прибавляли агент для регулирования pH, чтобы довести значение pH реакционного раствора примерно до 8, после этого в течение 30 мин вводили газообразный азот для удаления содержащегося в ней кислорода. В реактор добавляли инициатор в атмосфере газообразного азота и продолжали пропускание газообразного азота еще в течение 10 мин, затем реактор герметизировали. Реакцию проводили при температуре 55 °C, через 3 ч реакция завершалась полной конверсией. После сушки полученного продукта получали порошкообразную амфифильную макромолекулу.
Молекулярная масса данной амфифильной макромолекулы составляла 390х 104.
Пример 9.
В данном примере описан синтез амфифильной макромолекулы формулы (IX)
Синтез амфифильной макромолекулы в данном примере проводили следующим образом.
Сначала в реактор помещали воду из расчета 3/4 от общей массы реакционной системы, затем в реактор помещали также различные мономеры из расчета 1/4 от общей массы реакционной системы, а молярные концентрации m, n, x, y, z для каждого из повторяющихся звеньев составляли соответственно 75%, 23,5%, 0,5%, 0,5%, 0,5%. Смесь перемешивали до полного растворения, а затем прибавляли агент для регулирования pH, чтобы довести значение pH реакционного раствора примерно до 8, после этого в течение 30 мин вводили газообразный азот для удаления содержащегося в ней кислорода. В реактор добавляли инициатор в атмосфере газообразного азота и продолжали пропускание газообразного азота еще в течение 10 мин, затем реактор герметизировали. Реакцию проводили при температуре 50°C, через 2,5 ч реакция завершалась полной конверсией. После сушки полученного продукта получали порошкообразную амфифильную макромолекулу.
Молекулярная масса данной амфифильной макромолекулы составляла 430х 104.
Пример 10.
В данном примере описан синтез амфифильной макромолекулы формулы (X)
Синтез амфифильной макромолекулы в данном примере проводили следующим образом.
Сначала в реактор помещали воду из расчета 3/4 от общей массы реакционной системы, затем в реактор помещали также различные мономеры из расчета 1/4 от общей массы реакционной системы, а молярные концентрации m, n, x, y, z для каждого из повторяющихся звеньев составляли соответственно 74%, 23%, 0,5%, 1,5%, 1%. Смесь перемешивали до полного растворения, а затем прибавляли агент для регулирования pH, чтобы довести значение pH реакционного раствора примерно до 8, после этого в течение 30 мин вводили газообразный азот для удаления содержащегося в ней кислорода. В реактор добавляли инициатор в атмосфере газообразного азота и продолжали пропускание газообразного азота еще в течение 10 мин, затем реактор герметизировали.
Реакцию проводили при температуре 50°C, через 2 ч реакция завершалась полной конверсией. После сушки полученного продукта получали порошкообразную амфифильную макромолекулу.
Молекулярная масса данной амфифильной макромолекулы составляла 560х 104.
Примеры измерений
Пример измерения 1.
Для приготовления растворов амфифильной макромолекулы различной концентрации использовали раствор соли со степенью минерализации 1х104 мг/л и определяли зависимость между концентрацией, температурой и вязкостью раствора. Результаты приведены на фиг. 1 и фиг. 2.
Из данных фигур видно, что растворы амфифильной макромолекулы примеров 1-5 все еще обладают благоприятной способностью увеличивать вязкость в условиях высокой температуры и высокой степени минерализации. Стерически затрудненное звено в амфифильной макромолекуле уменьшало вращательную степень свободы в основной цепи и повышало жесткость макромолекулярной цепи, что затрудняло сгибание данной макромолекулярной цепи и приводило к ее вытягиванию, увеличивая, таким образом, гидродинамический радиус макромолекулы; в то же время, амфифильные структурные звенья связывались друг с другом, образуя микродомен за счет внутри-или межмолекулярного взаимодействия, повышая, таким образом, способность раствора значительно увеличивать вязкость в условиях высокой температуры и высокой степени минерализации.
Пример измерения 2.
Способ испытания: при температуре испытания 25°C в пробирку на 50 мл с пробкой помещали 25 мл образцов электрообезвоженной сырой нефти из трех нефтяных месторождений, затем туда добавляли 25 мл водных растворов амфифильной макромолекулы различной концентрации, полученных в дистиллированной воде. Пробку пробирки уплотняли, затем пробирку встряхивали вручную или при помощи вибрационной камеры 80-100 раз в горизонтальном направлении, а амплитуда встряхивания должна была превышать 20 см. После достаточного встряхивания пробку ослабляли. Скорость снижения вязкости для сырой нефти рассчитывали по следующему уравнению:
вязкость образца сырой нефти -
гидравлическое сопротивление в пласте и стволе скважины за счет эффективного эмульгирования и диспергирования тяжелой нефти.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Амфифильная макромолекула, отличающаяся тем, что содержит в качестве повторяющихся звеньев структурное звено A для регулирования молекулярной массы, молекулярно-массового распределения и характеристики заряда, стерически затрудненное структурное звено B и амфифильное структурное звено C, при этом
структурное звено А имеет структуру формулы (2)
где R1 представляет собой H или метильную группу;
R2 и R3 независимо выбирают из группы, состоящей из H и C1 -C3 алкильной группы; R4 выбирают из группы, состоящей из H и метильной группы; Gr представляет собой -OH или -O-Na+;
m и n представляют собой молярную концентрацию структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, m составляет от 70 до 99 мол.%, n составляет от 1 до 30 мол.%;
стерически затрудненное структурное звено В включает структуру G и структуру формулы (4), где структура G представляет собой циклическую углеводородную структуру, полученную на основе двух соседних атомов углерода основной цепи, или выбрана из структуры формулы (3)
где в формуле (3) R5 представляет собой H или метильную группу;
R6 представляет собой радикал, выбранный из группы, состоящей из структур формулы (5) и формулы (6)
где в формуле (5) a представляет собой целое число от 1 до 11; в формуле (4) R7 представляет собой H;
R8 выбирают из группы, состоящей из H, -SO3H и ее солей, -(CH2)2CH3Cl, -CH2^(CH3)2(CH2)^CH3Cl- и -CH2^(CH3)2(CH2)2^(CH3)2(CH2)0CH32Cl-; I и а соответственно представляют собой целые числа от 1 до 15;
NHCOCH3
при этом циклическую углеводородную структуру, полученную на основе двух соседних атомов углерода в основной цепи, выбирают из группы, состоящей из
-(-сн2- <р-
CH2
Rio формула(8)
где в формуле (8) R9 представляет собой H или метильную группу;
R10 представляет собой -N^C^MC^XC^X-, -N^((CH2)sCH3bX- или -N^(CH3)((CH2)tCH3)2X-; r представляет собой целое число от 3 до 21; s представляет собой целое число от 2 до 9; t представляет собой целое число от 3 до 15; X- представляет собой Cl- или Br-.
2. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что структурное звено А включает мет(акриламидное) мономерное звено A1 и/или мет(акриловое) мономерное звено A2.
3. Амфифильная макромолекула по п.2, отличающаяся тем, что, исходя из 100 мол.% всей амфи-фильной макромолекулы, молярная концентрация мет(акриламидного) мономерного звена A1 составляет 70-99 мол.%, а молярная концентрация (мет)акрилового мономерного звена A2 составляет 1-30 мол.%.
4. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что, исходя из 100 мол.% всей амфи-фильной макромолекулы, молярная концентрация структуры G составляет 0,02-2 мол.%, а молярная концентрация структуры формулы (4) составляем 0,05-5 мол.%.
5. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что, исходя из 100 мол.% всей амфифильной макромолекулы, молярная концентрация структуры формулы (8) составляет 0,05-10 мол.%.
6. Амфифильная макромолекула по п.1, в которой стерически затрудненное структурное звено B включает структуру G, где структура G выбрана из структуры формулы (3)
-{-снг-с-}-
о-с К
формула (3)
где в формуле (3) R5 представляет собой Н.
7. Амфифильная макромолекула по п.1, отличающаяся тем, что стерически затрудненное структурное звено В имеет структуру формулы (7)
формула (7).
где в формуле (7) определение G соответствует описанному в п.1; определения R7 и R8 описаны в формуле (4);
x и y соответственно представляют собой молярные концентрации структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, х составляет от 0,02 до 2 мол.%, у составляет от 0,05 до 5 мол.%. 8. Амфифильная макромолекула по п. 1, отличающаяся тем, что имеет структуру формулы (9)
' ' j формула (9).
где в формуле (9) R4 выбирают из группы, состоящей из H и метильной группы; m и n представляют собой молярную концентрацию структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, m составляет от 70 до 99 мол.%, n составляет от 1 до 30 мол.%;
определения G, R7, R8, x и y соответствуют описанным в формуле (7); определения R9 и R10 описаны в формуле (8);
z представляет собой молярную концентрацию данного структурного звена во всей амфифильной макромолекуле, z составляет от 0,05 до 10 мол.%.
9. Амфифильная макромолекула по п.1, представляющая собой соединение формул (1)-(Х)
причем m, n, х, у и z в формулах (I)-(X) соответственно представляют собой молярные концентрации структурных звеньев во всей амфифильной макромолекуле, в которой m составляет от 70 до 99 мол.%, n составляет от 1 до 30 мол.%, х составляет от 0,02 до 2 мол.%, у составляет от 0,05 до 5 мол.%, z составляет от 0,05 до 10 мол.%.
10. Амфифильная макромолекула по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что ее молекулярная масса составляет от 1000000 до 20000000.
11. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 при сборе и транспортировке сырой нефти.
12. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 при очистке сточных вод.
13. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 в качестве агента повышения нефтедобычи и нефтевытесняющего агента.
14. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 в качестве понизителя вязкости тяжелой нефти.
15. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 при переработке шлама.
16. Применение амфифильной макромолекулы по любому из пп.1-10 в качестве жидкости для гидроразрыва.
10.
Концентрация (мг/л)
Фиг. 1
Температура (°С) Фиг. 2
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025931
025931
- i -
- i -
(19)
025931
025931
- i -
- i -
(19)
025931
025931
- 4 -
- 3 -
(19)
025931
025931
- 4 -
- 4 -
025931
025931
- 7 -
- 7 -
025931
025931
- 11 -
025931
025931
- 14 -
- 14 -
025931
025931
- 19 -
- 19 -
025931
025931
- 20 -
- 20 -
300
025931
300
025931
- 21 -
- 21 -
|
