DE2939114A1 - METHOD FOR CHANGING THE PROPERTIES OF AQUEOUS LIQUIDS BY MEANS OF POLYMERISATS, ESPECIALLY WHILE DRILLING LIQUIDS - Google Patents
METHOD FOR CHANGING THE PROPERTIES OF AQUEOUS LIQUIDS BY MEANS OF POLYMERISATS, ESPECIALLY WHILE DRILLING LIQUIDSInfo
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Description
Verfahren zur Veränderunis der Eigenschaften von wässrigen Flüssigkeiten raitIeis Polymerisaten, insbesondere beiProcess for changing the properties of aqueous Liquids raitIeis polymers, especially with
Bohrf 1 üssi gkeitenDrilling fluids
Die Erfindung betri fi't ein Verfahren zur Veränderung der Eigenschaften einer wässrigen Flüssigkeit, insbesondere von Flüssigkeiten, welche bei der Herstellung und beim Betrieb von Bohrlöchern verwendet, werden sowie Mittel zur Durchfübrunt'; solcher Behandlungsverfahren. Bei dem erf i nduiigsgcirißen Verfahren werden i nsbesondere die Flu j d strömung bzw. Flüssigkeitsströmung und die Oberflächeneigenschaften von POZ1OrUi), durchlässigen, teilchenförmigen Formationen, insbesondere unterirdischen Formationen, welche von ei IHiLT Bohrloch durehteuft sind, verändert, Gemäli der Erfindung kann ebenfalls die Viskosität erhöht werden oder (]■>:; Gelieren von w:i s:· ri j :cn I1'] iissj gkei ten , i nsbesondere von iiäuren, welcln; zur Behänd! ung solcher Erdformati oiien an;evv^jdi; werden können, verändert werden. Die Bolrmdlung von Erd rorni.-itionen nii t den erfi ndinigsgemäßen Zusnir'.'ruMiset/,uug<.ii HTTiegliclit eine w< ;-r.n<,l i die Modifizierung der Durch-The invention relates to a method for changing the properties of an aqueous fluid, in particular fluids which are used in the production and operation of boreholes, and means for carrying through them; such treatment procedures. In the erf i nduiigsgcirißen method i nsbesondere the Flu jd flow or liquid flow and the surface properties of POZ 1 OrUi) transmitting particulate formations, and in particular underground formations that are ei IHiLT borehole durehteuft, modified, Gemäli the invention can also the Viscosity can be increased or (] ■>:; gelling of w : is: ri j: cn I 1 '] iissjgkei th, in particular of acids, which; are; evv ^ jdi; for the handling of such earth formations . can be changed the Bolrmdlung of Erd rorni.-itionen nii t the erfi ndinigsgemäßen Zusnir ruMiset / UUG <.ii HTTiegliclit a w <'.'; rn <, li modifying the transit
η 3 η in ü / (ι η /.;η 3 η in ü / (ι η / .;
-88- 29391H-88- 29391H
lässigkeit und der Oberflächeneigenschaften der Formation, so daß die Strömung von wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser und von Salzlösungen der Formation durch einen Teil der Formation verhindert oder reduziert werden kann, so daß das Wasser-Öl-Verhältnis bzw. der WOR-Wert von durch diese Formation strömender Flüssigkeit oder aus dieser Formation gewonnener Flüssigkeit verringert und in einigen Fällen die Förderung von Kohlenwasserstoffen erhöht werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren werden verzweigte, organische Polymerisate mit einem breiten Molekulargewichtsbereich verwendet. Die Verzweigungen der Polymerisate sind vorzugsweise hydrophil und das Polymerisat enthält bindende Gruppen, z.B. ionische, bindende Gruppen, welche zur Anziehung oder Abstoßung eines Substrates, einer teilchenförmigen Formation, von suspendierten Feststoffen, anderen Polymerisaten oder Segmenten, Trägerflüssigkeit oder einem zu behandelnden Fluid bzw. einer zu behandelnden Flüssigkeit dienen.permeability and surface properties of the formation, so that the flow of aqueous fluids, especially water and saline solutions of the formation through a part of the formation can be prevented or reduced, so that the water-oil ratio or the WOR value of fluid flowing through this formation or fluid recovered from this formation is reduced and in In some cases the production of hydrocarbons can be increased. In the treatment method according to the invention branched, organic polymers with a broad molecular weight range are used. The branches the polymers are preferably hydrophilic and the polymer contains binding groups, e.g. ionic, binding groups which attract or repel a substrate, a particulate formation, from suspended Solids, other polymers or segments, carrier liquid or a fluid to be treated or serve a liquid to be treated.
Es wurden bereits verschiedene Arbeitsweisen angewandt, um Erdformationen und insbesondere unterirdische, von einem ölbohrloch durchteufte Formationen, welche sowohl Wasser als auch öl oder Kohlenwasserstoffe liefern, zu behandeln. Die Förderung von Wasser oder Salzlösung reduziert den Wert eines Bohrloches, da Wasser normalerweise unerwünscht ist und kostspielige und aufwendige Methoden für eine Beseitigung erfordert. In ähnlicher Weise ist das Eindringen von wässrigen Flüssigkeiten in Erdformationen häufig unerwünscht, insbesondere während des Bohrens, der Fertigstellung oder der Überarbeitungsphasen eines ölbohrloches, bei welchen das in bestimmte Formationen aus den im Bohrloch verwendeten Flüssigkeiten eintretende Filtrat die Formation beschädigen könnte. Bei der Behandlung von unterirdischen Formationen für diese undVarious working methods have been used to create earth formations, and particularly subterranean ones, from one To treat oil well-drilled formations which produce both water and oil or hydrocarbons. The production of water or saline solution reduces the value of a well, since water is normally undesirable and requires costly and laborious methods of elimination. In a similar way it is Penetration of aqueous fluids into earth formations is often undesirable, especially during drilling, the completion or the revision phases of an oil well, in which this is done in certain formations filtrate entering the wellbore could damage the formation. In the treatment of underground formations for this and
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andere Zwecke werden für eine Stimulierung,z.B. eine Säurebehandlung oder eine Prakturierung, für eine Fertigstellung, z.B. ein Zementieren, eine Packung mit Kieseln und ein Perforieren, für das Bohren, für das Überarbeiten, für eine Einspritzbehandlung bzw. ein Vergießen, für die Beweglichkeitssteuerung und die Wassersteuerung häufig Gele verwendet. Weiterhin sind verschiedene Systeme erhältlich, um die Viskosität von wässrigen Flüssigkeiten wie sauren Flüssigkeiten zu erhöhen. Jedoch weisen vorbekannte Arbeitsweisen und Mittel Nachteile auf, z.B. daß sie nur zeitweilig zum Erfolg führen, daß sie instabil sind oder andere Nachteile aufweisen.other purposes are for stimulation, e.g. one Acid treatment or a practice, for a completion, e.g. a cementing, a pack with Pebbles and perforating, for drilling, for reworking, for injection treatment, respectively Potting, gels often used for agility control and water control. Furthermore are Various systems are available to increase the viscosity of aqueous liquids such as acidic liquids. However, previously known procedures and means have disadvantages, e.g. that they are only temporarily successful cause them to be unstable or have other disadvantages.
Verschiedene der zahlreichen, bislang verwendeten Methoden zur Reduzierung der Strömung von wässrigen Flüssigkeiten in solche Formationen oder aus solchen Formationen' sind in den folgenden US-Patentschriften beschrieben: 3 393 912, 3 868 999, 3 830 302, 3 826 311, 3 820 603 und 3 779 316. In der US-PS 3 393 912 ist eine Methode zur Reduzierung der Wasserförderung aus Ölbohrlöchern beschrieben, wobei in das Bohrloch ein viskoses Öl injiziert wird, das ein Kupplungsmittel in Form von phenolischen Harzen oder Furanharzen enthält. In der US-PS 3 868 999 ist eine Methode zur Reduzierung der Wasserdurchlässigkeit einer Formation im Vergleich zu der 01-durchlässigkeit beschrieben, wobei in die Formation ein Flüssigkeitsschlamm injiziert wird, der ein Kohlenwasserstoff lösungsmittel, kolloidale Kieselerde, Wasser und ein polymeres Material enthält. In der US-PS 3 830 302 ist eine Methode zur Reduzierung des Wasser-Öl-Verhältnisses eines Förderbohrloches beschrieben, wobei eine Formation mit einer Kombination eines wässrigen, organischen PoIyelektrolyten wie eines Polyacrylamids und eines kationischen, grenzflächenaktiven Mittels behandelt wird. In derVarious of the numerous methods used to date to reduce the flow of aqueous liquids into or out of such formations are described in the following U.S. patents: 3,393,912, 3,868,999, 3,830,302, 3,826,311, 3,820,603, and 3,779,316. U.S. Patent 3,393,912 discloses a method for Reduction of water production from oil wells described, with a viscous oil being injected into the well containing a coupling agent in the form of phenolic resins or furan resins. In the US PS 3 868 999 is a method for reducing water permeability of a formation in comparison to the 01-permeability described, wherein in the formation a Liquid sludge is injected, which is a hydrocarbon solvent, colloidal silica, water and a contains polymeric material. In US Pat. No. 3,830,302 there is a method of reducing the water-to-oil ratio a production well described, wherein a formation with a combination of an aqueous, organic polyelectrolyte such as a polyacrylamide and a cationic, surfactant is treated. In the
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US-PS 3 826 311 ist die Verwendung eines bestimmten Copolymerisates von (3-Acrylamido-3-methyl)-butyltrimethylammoniumchlorid und Acrylamid mit einem Molekulargewicht von wenigstens 100 000 zur Reduzierung der Wasserförderung aus fingerförmigen Adern bei einem Wasserflutprozeß unter Verwendung von Emulsionen eines wasserlöslichen, anionischen Vinyladditionspolymerxsates und eines wasserlöslichen, kationischen Polymerisates beschrieben.U.S. Patent 3,826,311 is the use of a particular copolymer of (3-acrylamido-3-methyl) butyltrimethylammonium chloride and acrylamide with a molecular weight of at least 100,000 to reduce water pumping finger-shaped veins in a water flooding process using emulsions of a water-soluble, anionic Vinyl addition polymer and a water-soluble, cationic polymer described.
Zusätzlich zu den zuvorgenannten Druckschriften sind in zahlreichen Druckschriften noch Methoden zur Verwendung, Herstellung und dem Einsatz von Polymerisaten zur Behandlung von Erdformationen beschrieben, beispielsweise in den folgenden Patentschriften und Veröffentlichungen:In addition to the above-mentioned publications, methods for use are also found in numerous publications, Production and use of polymers for the treatment of earth formations described, for example in the the following patents and publications:
1. Can. Patent No. 731,2121. Can. Patent No. 731.212
2. Can. Patent No. 864,433 to Kaufman2. Can. Patent No. 864,433 to Kaufman
3. U.S. RE 29,595 to Adams et al3. U.S. RE 29,595 to Adams et al
4. U.S. 1,877,504 to Grebe et al4. U.S. 1,877,504 to Grebe et al
5. U.S. 2,138,763 to Graves5. U.S. 2,138,763 to Graves
6. U.S. 2,222,208 to Ulrich6. U.S. 2,222,208 to Ulrich
7. U.S. 2,223,930 to Griessbach et al7. U.S. 2,223,930 to Griessbach et al
8. U.S. 2,223,933 to Garrison8. U.S. 2,223,933 tons of Garrison
9. U.S. 2,265,759 to Lawton et al9. U.S. 2,265,759 to Lawton et al
10. U.S. 2.272,489 to Ulrich10. U.S. 2,272,489 to Ulrich
11. U.S. 2,296,225 to Ulrich11. U.S. 2,296,225 to Ulrich
12. U.S. 2,296,226 to Ulrich12. U.S. 2,296,226 to Ulrich
13. U.S. 2,331,594 to Blair13. U.S. 2,331,594 to Blair
14. U.S. 2,345,713 to Moore et al14. U.S. 2,345,713 to Moore et al
15. U.S. 2,382,185 to Ulrich15. U.S. 2,382,185 to Ulrich
16. U.S. 2,570,895 to Wilson16. U.S. 2,570,895 to Wilson
17. U.S. 2,663,689 to Kingston et al17. U.S. 2,663,689 to Kingston et al
18. U.S. 2,677,679 to Barney18. U.S. 2,677,679 to Barney
19. U.S. 2,731,414 to Binder et al19. U.S. 2,731,414 to Binder et al
20. U.S. 2,745,815 to Musseil20. U.S. 2,745,815 tons of rope
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2,758,9702,758,970
2,761,843 to Brown 2,771,138 to Beeson 2,772,179 to Kalinowski et al2,761,843 to Brown 2,771,138 to Beeson 2,772,179 to Kalinowski et al
2.801.984 to Morgan et al2,801,984 to Morgan et al
2.801.985 to Roth 2,823,191 2,924,8612,801,985 to Roth 2,823,191 2,924,861
2,827,964 to Sandiford et al 2,842,338 to Davis et al 2,842,492 to von Engelhardt et al 2,852,467 to Hollyday 2,864,448 to Bond et al2,827,964 to Sandiford et al 2,842,338 to Davis et al 2,842,492 to by Engelhardt et al 2,852,467 to Hollyday 2,864,448 to Bond et al
2,908,641 to Boyle 2,940,729 to Rakowitz 2,940,889 to Justice 2,985,609 to Plitt 3,002,960 to Kolodny 3,020,953 to Zerweck et al 3,023,760 to Dever et al2,908,641 to Boyle 2,940,729 to Rakowitz 2,940,889 to Justice 2,985,609 to Plitt 3,002,960 to Kolodny 3,020,953 to Zerweck et al 3,023,760 to Dever et al
030015/0842030015/0842
41. U.S. 3,025,237 to Roper41. U.S. 3,025,237 tons of Roper
42. U.S. 3,028,351 to Plitt42. U.S. 3,028,351 tons of chippings
43. U.S. 3,039,529 to McKennon43. U.S. 3,039,529 to McKennon
44. U.S. 3,042,641 to West et al44. U.S. 3,042,641 to West et al
45. U.S. 3,050,493 to Wagner et al45. U.S. 3,050,493 to Wagner et al
46. U.S. 3,051,751 to Levis et al46. U.S. 3,051,751 to Levis et al
47. U.S. 3,053,765 to Sparks47. U.S. 3,053,765 tons of Sparks
48. U.S. 3,057,798 to Knox48. U.S. 3,057,798 tons of Knox
49. U.S. 3/)70,158 to Roper et al49. U.S. 3 /) 70,158 to Roper et al
50. U.S. 3,087,543 to Arendt50. U.S. 3,087,543 to Arendt
51. U.S. 3,102,548 to Smith et al51. U.S. 3,102,548 to Smith et al
52. U.S. 3,108,069 to Monroe et al52. U.S. 3,108,069 to Monroe et al
53. U.S. 3,116,791 to Sandiford et al53. U.S. 3,116,791 to Sandiford et al
54. U.S. 3,179,171 to Beale54. U.S. 3,179,171 to Beale
55. U.S. 3,210,310 to Holbert et al55. U.S. 3,210,310 to Holbert et al
56. U.S. 3,254,719 to Root56. U.S. 3,254,719 tons of root
57. U.S. 3,283,812 to Ahearn et al57. U.S. 3,283,812 to Ahearn et al
58. U.S. 3,284,393 to Vanderhoff et al58. U.S. 3,284,393 to Vanderhoff et al
59. U.S. 3,305,016 to Lindblom et al59. U.S. 3,305,016 to Lindblom et al
60. U.S. 3,308,885 to Sandiford60. U.S. 3,308,885 tons of Sandiford
61. U.S. 3,317,442 to Clarke61. U.S. 3,317,442 to Clarke
62. U.S. 3,334,689 to McLaughlin62. U.S. 3,334,689 to McLaughlin
63. U.S. 3,349,032 to Krieg63. U.S. 3,349,032 tons of war
64. U.S. 3,367,418 to Routson64. U.S. 3,367,418 to Routson
65. U.S. 3,370,647 to Wolgemuth65. U.S. 3,370,647 to Wolgemuth
66. U.S. 3,370,650 to Watanabe66. U.S. 3,370,650 tons of Watanabe
67. U.S. 3,376,924 to Felsenthal et al67. U.S. 3,376,924 to Felsenthal et al
68. U.S. 3,380,529 to Hendrickson68. U.S. 3,380,529 to Hendrickson
69. U.S. 3,382,924 to Veley et al69. U.S. 3,382,924 to Veley et al
70. U.S. 3,399,725 to Pye70. U.S. 3,399,725 to Pye
71. U.S. 3,415,673 to Clock71. U.S. 3,415,673 to clock
72. U.S. 3,418,239 to Copper72. U.S. 3,418,239 tons of Copper
73. U.S. 3,419,072 to Maley et al73. U.S. 3,419,072 to Maley et al
0300 15/08420300 15/0842
29391H29391H
U.S. 3,422,890 to Darley 3,434,971 to Atkins 3,451,480 to Zeh et al 3,483,121 to Jordan 3,483,923 to Darley 3,491,049 to Gibson et al 3,494,965 to Jones et al 3,500,929 to Eilers et al 3,510,342 to Denunig et al 3.516,944 to Litt et al 3,537,525 US 3,422,890 to Darley 3,434,971 to Atkins 3,451,480 to Zeh et al 3,483,121 to Jordan 3,483,923 to Darley 3,491,049 to Gibson et al 3,494,965 to Jones et al 3,500,929 to Eilers et al 3,510,342 to Denunig et al 3,516,944 to Litt et al 3,537,525
3,545,130 to Strother et al 3,562,226 to Gayley et al 3,565,941 to Dick et al 3,567,659 to Nagy 3,572,416 to Kinney et al 3,578,781 to Abrams et al 3,603,399 to. Reed 3,609,191 to Wade 3,624,019 to Anderson et al 3,625,684 to Poot et al 3,635,835 to Perterson 3,640,741 to Estes 3,660,431 to Hatch et al 3,666,810 to Hoke 3,734,873 to Anderson et al 3,738,437 to Scheuerman 3,741,307 to Sandiford et al 3,744,566 to Tamas et al 3,779,316 to Bott 3,729,914 to Nimerick 3,781,203 to Clark et al 3,791,446 to Täte 3,820,603 to Knight et al 3,822,749 to Thigpen 3,826,3Ll to Szabo et al 3,827,495 to Reed3,545,130 to Strother et al 3,562,226 to Gayley et al 3,565,941 to Dick et al 3,567,659 to Nagy 3,572,416 to Kinney et al 3,578,781 to Abrams et al 3,603,399 tons. Reed 3,609,191 to Wade 3,624,019 to Anderson et al 3,625,684 to Poot et al 3,635,835 tons of Perterson 3,640,741 tons of Estes 3,660,431 tons of Hatch et al 3,666,810 tons of Hoke 3,734,873 to Anderson et al. 3,738,437 to Scheuerman 3,741,307 to Sandiford et al 3,744,566 tons Tamas et al 3,779,316 tons Bott 3,729,914 tons Nimerick 3,781,203 to Clark et al 3,791,446 to Täte 3,820,603 to Knight et al 3,822,749 tons Thigpen 3,826,3Ll to Szabo et al 3,827,495 tons Reed
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111. U.S. 3,827,500 to Reed111. U.S. 3,827,500 tons of reed
112. U.S. 3,830,302 to Dreher et al112. U.S. 3,830,302 to Dreher et al
113. U.S. 3,833,718 to Reed et al113. U.S. 3,833,718 to Reed et al
3911439114
3.842.911 to Knox et al 136. U.S. 4,094,795 to DeMartino et 3,845,824 to Tinsley 137. U.S. 4,094,831 to Sandstrom 3,868,328 to Boothe et al3,842,911 to Knox et al 136. U.S. 4,094,795 to DeMartino et 3,845,824 to Tinsley 137. U.S. 4,094,831 tons of sand stream 3,868,328 tons of Boothe et al
3,868,999 to Christopher et al 3,888,312 to Tiner et al 3,893,510 to Elphingstone 3,768,566 to Ely et al 3,898,165 to Ely et al 3,909,423 to Hessert et al 3,922,173 to Misak3,868,999 to Christopher et al 3,888,312 to Tiner et al 3,893,510 to Elphingstone 3,768,566 to Ely et al 3,898,165 to Ely et al 3,909,423 to Hessert et al 3,922,173 to Misak
3.939.912 to Sparlin et al 3,974,220 to Heib et al 3,994,344 to Friedman 4,021,355 to Holtmyer et al 4.033,415 to Holtmyer et al 4,029,747 to Merkl 4,058,491 to Steckler 4,069,365 to Rembaum 4,073,763 to Tai 4,079,027 to Phillips et al 4,079,059 to Dybas et al 3,878, 895 to Wieland3,939,912 to Sparlin et al. 3,974,220 to Heib et al 3,994,344 to Friedman 4,021,355 to Holtmyer et al 4,033,415 to Holtmyer et al 4,029,747 to Merkl 4,058,491 to Steckler 4,069,365 to Rembaum 4,073,763 to Tai 4,079,027 to Phillips et al 4,079,059 to Dybas et al, 3,878, 895 to Wieland
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ARTIKEL UND BÜCHERARTICLES AND BOOKS
Barkman, J.H.; Abrams, A.; Darley, H.C.H.; & Hill, H.J.; "An Oil Coating Process to Stabilize Clays in Fresh Water Flooding Operation," SPE-4786, SPE of AIME Symposium on Formation Damage Control, New Orleans, La., Feb. 7-8, 1974. Coppel, Claude F.; Jennings, Harley X.; & Reed, M.G.; "Field Results From Wells Treated With Hydroxy-Aluminum," JOURNAL OF PETROLEUM TECHNOLOGY (Sept. 1973) pp. 1108-1112. Barkman, J.H .; Abrams, A .; Darley, H.C.H .; & Hill, H.J .; "An Oil Coating Process to Stabilize Clays in Fresh Water Flooding Operation," SPE-4786, SPE of AIME Symposium on Formation Damage Control, New Orleans, La., Feb. 7-8, 1974. Coppel, Claude F .; Jennings, Harley X .; & Reed, M.G .; "Field Results From Wells Treated With Hydroxy-Aluminum," JOURNAL OF PETROLEUM TECHNOLOGY (Sept. 1973) pp. 1108-1112.
Dow Chemical Company, "PEI Polymers...Infinite Modifications, Practical Versality," Copyrighted 1974. Graham, John W.; Monoghan, P.H.; & Osoba, J.S.; "Influence of Propping Sand Wettability of Productivity of Hydraulically Fractured Oil Wells," PETROLEUM TRANSACTIONS, AIME, Vol. 216 (1959).Dow Chemical Company, "PEI Polymers ... Infinite Modifications, Practical Versality," Copyrighted 1974. Graham, John W .; Monoghan, PH; & Osoba, JS; "Influence of Propping Sand Wettability of Productivity of Hydraulically Fractured Oil Wells," PETROLEUM TRANSACTIONS, AIME, Vol. 216 (1959).
Hower, Wayne F.; "Influence of Clays on the Production of Hydrocarbons," SPE-4785, SPE of AIME Symposium on Formation Damage Control, New Orleans, La., Feb. 7-8, 1974. Hower, Wayne F.; "Adsorption of Surfactants on Montmorillonite," CLAYS AND CLAY MINERALS, Pergamon Press (1970) Vol. 18, pp. 97-105.Hower, Wayne F .; "Influence of Clays on the Production of Hydrocarbons," SPE-4785, SPE of AIME Symposium on Formation Damage Control, New Orleans, La., Feb. 7-8, 1974. Hower, Wayne F .; "Adsorption of Surfactants on Montmorillonite," CLAYS AND CLAY MINERALS, Pergamon Press (1970) Vol. 18, pp. 97-105.
03001 5 / 0 8 Λ 203001 5/0 8 Λ 2
-96- 29391H-96- 29391H
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8. Jackson, Kern C; TEXTBOOK OF LITHOLOGY, McGraw-Hill Book Company (1970) (Library of Congress Catalogue Card No. 72-958LO) pp. 95-103.8. Jackson, Kern C; TEXTBOOK OF LITHOLOGY, McGraw-Hill Book Company (1970) (Library of Congress Catalog Card No. 72-958LO) pp. 95-103.
9. Theng, B.K.G.; THE CHEMISTRY OF CLAY-ORGANIC REACTIONS, John Wiley & Son (1974) (Library of Congress Catalog Card No. 74-12524) pp. 1-16.9. Theng, B.K.G .; THE CHEMISTRY OF CLAY-ORGANIC REACTIONS, John Wiley & Son (1974) (Library of Congress Catalog Card No. 74-12524) pp. 1-16.
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12. Chemergy Corporation, "Maintain Maximum Production12. Chemergy Corporation, "Maintain Maximum Production
With PermaFIX and PermaFLO Treatments for CLAY/FINE and SAND CONTROL."With PermaFIX and PermaFLO Treatments for CLAY / FINE and SAND CONTROL. "
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19. ___^ "Enhanced Oil and Gas Recovery & Improved Drilling Methods," 4th Annual DOE Sumposium, Vol. IA (Oil) of Proceedings, Aug. 29-31, 1978; pp B-l/l-B-1/25; Tulsa, OkIa; Published by The Petroleum Publishing Co.,Box 1260, Tulsa, OK 74104.19. ___ ^ "Enhanced Oil and Gas Recovery & Improved Drilling Methods, "4th Annual DOE Sumposium, Vol. IA (Oil) of Proceedings, Aug. 29-31, 1978; pp B-1/1-B-1/25; Tulsa, OkIa; Published by The Petroleum Publishing Co., Box 1260, Tulsa, OK 74104.
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Zusätzlich zu diesen Druckschriften ist in einer derzeit anhängigen Patentanmeldung in den USA von Homer C. McLaughlin and Jimmie D. Weaver, S.N. 901,664, eingereicht am 4·. Mai 1978, die Verwendung von verschiedenen Polymerisaten zur Stabilisierung von Tonen in Erdformationen, insbesondere einer unterirdischen Formation beschrieben. Der Hinweis auf die zuvorgenannten Druckschriften erfolgt, um eine ins einzelne gehende Erläuterung hiervon auslassen zu können.In addition to these references, a presently pending US patent application by Homer C. McLaughlin and Jimmie D. Weaver, S.N. 901,664, filed on Jan. May 1978, the use of various polymers to stabilize clays in earth formations, in particular an underground formation. The reference to the aforementioned publications is made in order to include an ins to be able to omit individual detailed explanations of this.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung der Eigenschaften von wässrigen oder organischen Flüssigkeiten oder Kombinationen hiervon. Unter dem Ausdruck "wässrige Flüssigkeiten" sind irgendwelche Flüssigkeiten zu verstehen, welche zumindest einen geringen Anteil Wasser enthalten. Solche Flüssigkeiten können auch andere Bestandteile oder Komponenten wie Kohlenwasserstoffe,z.B. Alkohole, Äther und andere mischbare oder partiell mischbare Lösungsmittel, Säuren, wasserlösliche oder in Wasser dispergierbare Salze, leicht vergasbare Komponenten wie COp und Np oder Feststoffe wie Sand, Portlandzement oder Abdichtmittel oder andere Kunststoffe oder Polymerisate wie Harze enthalten. Solche Materialien können Stoffe umfassen, welche zu einem steifen oder halbsteifen Feststoff aushärtbar sind, ebenso Stoffe, welche nicht gehärtet werden können. Die Flüssigkeit kann weiterhin teilchenförmiges Material wie Sand, Ton oder säurelösliche Teilchen, z.B. Carbonat, enthalten. Die Flüssigkeitseigenschaften sind hauptsächlich die Viskosität und die erhaltene, scheinbare Viskosität der Flüssigkeit in verschiedenen Medien. Diese Veränderung der Flüssigkeitseigenschaften ist vorteilhaft zur Herstellung von stärker viskosen und gelierten Flüssigkeiten und zur Behandlung von verschiedenen Substraten zur Veränderung der Eigenschaften des Substrates wie seiner oberflächenaktiven Eigenschaften oder der Wechselwirkung zwischen einem behandelten Substrat und verschiedenen FlüssigkeitenThe invention relates to a method for changing the properties of aqueous or organic liquids or combinations thereof. The term "aqueous liquids" means any liquids which contain at least a small amount of water. Such liquids can also contain other ingredients or Components such as hydrocarbons, e.g. Alcohols, ethers and other miscible or partially miscible solvents, Acids, water-soluble or water-dispersible salts, easily gasifiable components such as COp and Np or Contain solids such as sand, Portland cement or sealants or other plastics or polymers such as resins. Such materials can include substances that can be hardened to form a rigid or semi-rigid solid, likewise substances that cannot be hardened. The liquid can also be particulate matter such as Contain sand, clay or acid-soluble particles such as carbonate. The fluid properties are main the viscosity and the resulting apparent viscosity of the liquid in various media. This change the fluid properties is beneficial for making more viscous and gelled fluids and for treating various substrates to change the properties of the substrate such as its surface-active properties Properties or the interaction between a treated substrate and different liquids
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bzw. Fluiden. Die gemäß der Erfindung bereitgestellten Mittel zur Veränderung der Flüssigkeitseigenschaften oder zur Behandlung von verschiedenen Substraten können so formuliert werden, daß die Kombination der gewünschten Eigenschaften des Mittels bzw. der Zusammensetzung erreicht wird, or fluids. The agents provided according to the invention for changing the liquid properties or for treating various substrates can be formulated in such a way that the combination of the desired properties of the agent or the composition is achieved ,
z.B. hinsichtlich Löslichkeit, Affinität oder Abstoßeigenschaften für verschiedene Flüssigkeiten bzw. Fluide und/oder Feststoffe, Stabilität gegenüber oder Abbau durch Komponenten wie Sauerstoff, Säuren und Wasser bei verschiedenen Temperaturen oder hinsichtlich der Viskositätseigenschaften, welche mit der Zeit, der Temperatur, der Konzentration usw. variieren. Solche Mittel und Verfahrensweisen können insbesondere bei der Verdickung von verschiedenen Flüssigkeiten wie wässrigen Flüssigkeiten und Säuren zur Behandlung von Erdformationen und insbesondere von von einem Bohrloch durchteuften Formationen angewandt werden, wie sie zur Förderung von Wasser, öl, Gas, Dampf und anderen Stoffen dienen. Die Mittel verwenden als wesentliche Komponente einen bestimmten Typ von Polymerisat. Dieser Polymerisattyp ist ein verzweigtes, organisches Polymerisat mit einer Rückgratkette bzw. Gerüstkette mit einem Durchschnittswert von wenigstens einer verzweigten Kette pro Rückgratkette oder Gerüstkette, wobei diese verzweigte Kette einen Durchschnittswert von wenigstens zwei Polymerisateinheiten in der Länge aufweist. In dem verzweigten Polymerisat können bis zu 98 pro 100 Gerüstpolymerisateinheiten eine oder mehrere Verzweigungen aufweisen. Das verzweigte Polymerisat kann eine oder mehrere, verzweigte Ketten an jeder Polymerisateinheit in der Rückgratkette aufweisen, falls die Bedingungen der Polymerisation oder des Pfropfens, die Polymerisateinheiten, wirtschaftliche oder technische Gründe und dergleichen dies ermöglichen. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Polymerisateinheit" ist der Teil einer Polymerisatkette zu verstehen, welche von einem Monomeren ab-e.g. with regard to solubility, affinity or repellency properties for different liquids or fluids and / or solids, stability to or degradation by components such as oxygen, acids and water at various Temperatures or with regard to the viscosity properties, which with time, temperature, concentration etc. vary. Such means and procedures can be used in particular in the thickening of various Liquids such as aqueous liquids and acids for the treatment of earth formations and in particular of one Well-drilled formations are applied such as those used for the production of water, oil, gas, steam and others Serving fabrics. The agents use a certain type of polymer as an essential component. This type of polymer is a branched, organic polymer with a backbone chain or backbone chain with an average value of at least one branched chain per backbone chain or backbone chain, this branched chain being one Average value of at least two polymer units having in length. In the branched polymer, up to 98 per 100 framework polymer units can have one or have multiple branches. The branched polymer can have one or more branched chains on each Have polymer unit in the backbone chain, if the conditions of the polymerization or of the grafting, the polymer units, economic or technical reasons and the like enable this. The term “polymer unit” used here means that part of a polymer chain to understand which of a monomer differ
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stammt, gleichgültig ob in der Rückgratkette, der verzweigten Kette oder in beiden und gleichgültig ob direkt von einem Monomeren oder von einem partiell polymerisierten Produkt abstammend oder zur Bildung eines PolymerisatVorläufers, eines Oligomeren oder einer Polymerisatkette umgesetzt. originates, irrespective of whether in the backbone chain, the branched chain or in both and irrespective of whether directly from one Monomers or from a partially polymerized product derived from or for the formation of a polymer precursor, an oligomer or a polymer chain implemented.
Eine bevorzugte Klasse von Polymerisaten innerhalb der breiten Klasse von erfindungsgemäßen, verzweigten Polymerisaten sind verzweigte, wasserlösliche Polymerisate. Die verzweigten Polymerisate können Polymerisateinheiten, Segmente oder Abschnitte in verschiedenen Anordnungen enthalten, welche oleophil, oleophob, hydrophil, hydrophob sind, oder Kombinationen hiervon. Eine bevorzugte Klasse von verzweigten Polymerisaten enthält große Abschnitte, Konzentrationen oder Anteile von hydrophilen Einheiten oder Segmenten. Das» erfindungsgemäße, verzweigte Polymerisat enthält im allgemeinen Kombinationen von Kohlenwasserstoffresten und Heterogruppen. Der bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendete Ausdruck "Kohlenwasserstoffreste der im allgemeinen durch R wiedergegeben ist, bedeutet Reste, welche Wasserstoff und Kohlenstoff enthalten und weiterhin Heteroatome oder Heterogruppen enthalten können, jedoch überwiegend im allgemeinen Wasserstoff und Kohlenstoff hinsichtlich der Anzahl der Atome. Beispielsweise kann der Kohlenwasserstoffrest einschließen:A preferred class of polymers within the broad class of branched polymers according to the invention are branched, water-soluble polymers. The branched polymers can polymer units, Contain segments or sections in various arrangements which are oleophilic, oleophobic, hydrophilic, hydrophobic are, or combinations thereof. A preferred class of branched polymers contains large sections, Concentrations or proportions of hydrophilic units or segments. The »branched polymer according to the invention generally contains combinations of hydrocarbon radicals and hetero groups. The one in the description the term "hydrocarbon radicals" as used in the present invention which is generally represented by R means radicals which are hydrogen and carbon contain and can further contain heteroatoms or hetero groups, but predominantly generally hydrogen and carbon in terms of number of atoms. For example, the hydrocarbon residue can include:
2^-O*, -KCH2J-N*, -(CH2)-, -(CH3), -(CH2-CH2)-, -(CH2-CH2-O)-, -(CH2-CH2-NH)-, -HCH2)-N—(CH2H-, -(CH2-CHOH-CH2)-, und -(CH2-CH)-. 2 ^ -O *, -KCH 2 JN *, - (CH 2 ) -, - (CH 3 ), - (CH 2 -CH 2 ) -, - (CH 2 -CH 2 -O) -, - (CH 2 -CH 2 -NH) -, -HCH 2 ) -N- (CH 2 H-, - (CH 2 -CHOH-CH 2 ) -, and - (CH 2 -CH) -.
CH2OHCH 2 OH
Eine weitere bevorzugte Klasse von verzweigten Polymerisaten gemäß der Erfindung sind Polymerisate, welche ionische Gruppen enthalten. Diese ionischen Gruppen können kationisch, anionisch, amphoterisch, neutral oder ionisch ausgeglichen sein oder Kombinationen hiervon aufweisen. Die ionischenAnother preferred class of branched polymers according to the invention are polymers which contain ionic groups contain. These ionic groups can be cationic, anionic, amphoteric, neutral or ionically balanced be or have combinations thereof. The Ionic
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Gruppen sind üblicherweise Heteroatome oder Heterogruppen oder enthalten diese, wobei dies Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor, Metalle wie Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Metalle der Gruppen IV, V und VII des Periodensystems, Kombinationen hiervon und Kombinationen hiervon mit Kohlenstoff und/oder Wasserstoff sein können. Ionische Gruppen können in aromatischen Gruppen, heterocyclischen Gruppen, ungesättigten Bindungen, Carboxyl-, Carbonyl-, Keto-, Amid-, Imid-, SuIfο-, Hydroxylgruppen und dergleichen eingeschlossen sein oder hiermit zusammen vorliegen. Groups are usually heteroatoms or hetero groups or contain these, whereby these are oxygen, nitrogen, Sulfur, phosphorus, metals such as alkali metals, alkaline earth metals, metals of groups IV, V and VII of the periodic table, Combinations thereof and combinations thereof with carbon and / or hydrogen can be. Ionic Groups can be divided into aromatic groups, heterocyclic groups, unsaturated bonds, carboxyl, carbonyl, Keto, amide, imide, sulfo, hydroxyl groups and the like be included or present together with it.
Die Erfindung kann daher ganz allgemein als Verwendung von bestimmten Typen von verzweigten Polymerisaten angesehen werden, und sie beruht auf der überraschenden Peststellung, daß bestimmte, verzweigte Polymerisate eine unerwartete Stabilität und Leistungsfähigkeit aufweisen. Beispielsweise kann bei der Behandlung einer Erdformation oder bei der Veränderung der Eigenschaften einer wässrigen Flüssigkeit unter Verwendung eines in Wasser dispergierbaren Polymerisates die Behandlung oder Veränderung dadurch verbessert werden, daß eines dieser bestimmten, verzweigten Polymerisate mit einem Molekulargewicht von etwa 900- 50 Millionen mit einem Durchschnittswert von wenigstens einer verzweigten Kette pro Rückgratkette verwendet wird, wobei die verzweigte Kette einen Durchschnittswert von wenigstens zwei Polymerisateinheiten in der Länge aufweist. Das verzweigte Polymerisat kann wahlweise ionisch sein oder ionische und/oder nicht-ionische Segmente enthalten, was von dem gewünschten, besonderen Effekt und der gewünschten, besonderen Anwendung abhängig ist. Das verzweigte Polymerisat kann nach einer beliebigen Arbeitsweise von mehreren Methoden oder Variationen hiervon hergestellt werden und es kann so aufgebaut werden, daß es die besondere, gewünschte Kombination von Segmenten undThe invention can therefore be viewed quite generally as the use of certain types of branched polymers and it is based on the surprising plague, that certain, branched polymers have unexpected stability and performance. For example can be used in treating an earth formation or in changing the properties of an aqueous fluid using a water-dispersible polymer improves the treatment or modification be that one of these particular branched polymers with a molecular weight of about 900-50 million with an average value of at least one branched chain per backbone chain is used, the branched chain has an average value of at least two polymer units in length. That branched Polymer can optionally be ionic or contain ionic and / or non-ionic segments, which depends on the desired, special effect and the desired, special application. That branched Polymer can be made by any of several methods or variations thereof and it can be built to have the particular, desired combination of segments and
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die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich der im folgenden noch angegebenen Lehren enthält. In gleicher Weise kann das verzweigte Polymerisat nach einer beliebigen der zahlreichen Methoden oder Variationen hiervon angewandt oder eingesetzt werden.the desired properties in terms of the following still contains given teachings. In the same way, the branched polymer according to any of the numerous methods or variations thereof can be employed or employed.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden verzweigte, ionische Polymerisate zur Behandlung von teilchenförmigen oder faserartigen Formationen, insbesondere von Erdteilchen eingesetzt, um die Flüssigkeitsströmungseigenschaften und/ oder die Oberflächeneigenschaften der Teilchen oder der Erdformation zu verändern. Die erfindungsgemäß verwendeten, verzweigten Polymerisate können eingesetzt werden, um die Viskosität oder die Gelstruktur von zahlreichen wässrigen Flüssigkeiten zu verändern und um die Oberflächeneigenschaften, die Flüssigkeitsströmung, die Eigenschaften hinsichtlich Anziehung/Abstoßung von zahlreichen Formationen zu* verändern. Der gleiche Mechanismus oder andersartige Mechanismen können die Veränderungen bei unterschiedlichen Anwendungen hervorbringen. Die Formationen können aus losen oder verfestigten Teilchen oder Fasern zusammengesetzt sein. Die Formation kann auch aus suspendierten Teilchen, Fasern oder Massen bestehen. Eine Formation kann eine feste, undurchlässige Masse sein, welche zur Bildung einer porösen, durchlässigen Formation geätzt oder ausgelaugt worden ist, die dann einer porösen, durchlässigen Formation, hergestellt durch Kompaktieren von Teilchen oder Fasern äquivalent ist. Kompaktierte Formationen können lose sein oder durch natürliche oder künstliche Bindemittel wie Harze, anorganische Zementsorten, einschließlich Silikatzement und Portlandzementtypen verfestigt worden sein. Der hier verwendete Ausdruck "teilchenförmiges Material und teilchenförmige Formationen" umfaßt jeden der zuvorgenannten Typen von Teilchen, Formationen oder Strukturen. Der hierAccording to one embodiment of the invention, branched, ionic polymers are used for treating particulate or fibrous formations, especially used by earth particles, to improve the fluid flow properties and / or to change the surface properties of the particles or the earth formation. The inventively used, branched polymers can be used to increase the viscosity or gel structure of numerous aqueous To change liquids and to change the surface properties, the liquid flow, the properties regarding To change the attraction / repulsion of numerous formations. Same mechanism or different Mechanisms can produce the changes in different applications. The formations can be made loose or solidified particles or fibers. The formation can also consist of suspended particles, fibers or crowds exist. A formation can be a solid, impermeable mass that is used to form a porous, permeable formation has been etched or leached, which then a porous, permeable formation is produced by compacting particles or fibers. Compacted formations can be loose or by natural or artificial binders such as resins, inorganic cements, including silicate cement and portland cement types. As used herein, particulate matter and particulate matter Formations "includes any of the aforementioned types of particles, formations, or structures. The one herein
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verwendete Ausdruck "Flüssigkeitsströmungseigenschaft oder Oberflächeneigenschaften"bedeutet das reine Ansprechen der Teilchen oder der Formation gegenüber der Strömung oder des Strömungswiderstandes relativ zu einem besonderen Fluid bzw. einer besonderen Flüssigkeit und hinsichtlich der Anziehung, des Abstoßens oder der relativen Inertnatur der Teilchen oder der Formation gegenüber einem oder mehreren Fluid/en bzw, Flüssigkeit/en oder Materialien, die in den Fluiden bzw. Flüssigkeiten suspendiert sind. Die Teilchen können in einer Flüssigkeit suspendiert sein oder entweder lose oder dicht zu einer Masse gepackt sein. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein besonders Verfahren die Behandlung von Teilchen, welche in eine Formation zur Herabsetzung der Durchlässigkeit der Formation gegenüber dem Strömen von Wasser oder einem wässrigen Fluid gepackt sind. Das Verfahren umfaßt lediglich das An Ort-und-Stelle-Bringen oder Inkontaktbringen einer flüssigen Phase angrenzend an die Formation, wobei diese eine wirksame Menge eines Polymerisates enthält, um wenigstens einen Teil der angrenzenden Formation zu behandeln. Die behandelte Zone sollte vorzugsweise eine minimale Dicke von etwa 2,5^ cm aufweisen. Selbstverständlich sollte bei Anwendungen zur Veränderung der Eigenschaften von wässrigen Flüssigkeiten wie zur Veränderung des Flüssigkeitsverlustes einer Behandlung oder bei Bohrflüssigkeiten das Eindringen der wässrigen Flüssigkeit und des verzweigten Polymerisates nur minimal sein oder einen Bruchteil von 2,54- cm betragen. Das Polymerisat ist vorzugsweise ein verzweigtes, organisches Polymerisat mit einem Molekular gewicht von etwa 900-50 000 000 mit einer Rückgratkette bzw. Gerüstkette mit reaktionsfähigen Plätzen, auf wel chen eine verzweigte Kette gebunden werden kann oder ge bunden worden ist, wobei die verzweigten Ketten an die Rückgratkette bzw. Gerüstkette in einer Konzentration vonAs used term "liquid flow property or surface properties" means the pure response of the particles or the formation to the flow or the flow resistance relative to a particular fluid or a particular liquid and with regard to the attraction, the repulsion or the relative inertness of the particles or the formation to one or several fluids or liquids or materials which are suspended in the fluids or liquids. The particles can be suspended in a liquid or either loose or tightly packed into a mass. In this embodiment of the invention, a particular method involves treating particles packed into a formation to reduce the permeability of the formation to the flow of water or an aqueous fluid. The method comprises merely placing or contacting a liquid phase adjacent the formation containing an effective amount of a polymerizate to treat at least a portion of the adjacent formation. The treated zone should preferably have a minimum thickness of about 2.5 cm. Of course, in applications to change the properties of aqueous fluids such as to modify the fluid loss of a treatment or in drilling fluids, the penetration of the aqueous fluid and the branched polymer should be minimal or a fraction of 2.54 cm. The polymer is preferably a branched, organic polymer with a molecular weight of about 900-50,000,000 with a backbone chain or skeleton chain with reactive sites on wel chen a branched chain can be bound or has been bound, the branched chains to the backbone chain or skeleton chain in a concentration of
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0,1-99 % der reaktionsfähigen Plätze gebunden sind. Das verzweigte, organische Polymerisat weist weiterhin einen hydrophilen Anteil in einer ausreichenden Konzentration auf, um das gewünschte hydrophil-hydrophob-Gleichgewicht innerhalb der Formation zu erzeugen und um die hydrophilen Eigenschaften in der Formation zu verändern. Diese flüssige Phase strömt in die Formation oder wird hierin eingepumpt oder injiziert, und das Polymerisat wird mit der Formation in Kontakt kommen gelassen. Für diesen Zweck weisen die bevorzugten Klassen von Polymerisaten bindende Gruppen auf, z.B. ionische Gruppen zum Binden oder Halten an der Formation. Wenn die Formation beispielsweise eine im allgemeinen anionische Natur aufweist, wäre ein bevorzugtes Polymerisat ein kationisches Polymerisat, so daß die kationischen Gruppen an den anionischen Plätzen der Formation haften können oder sich hiermit verbinden können. Die Polymerisate mit höherem Molekulargewicht und Polymerisate mit hohen Konzentrationen an ionischen Gruppen besitzen weiterhin die Neigung, die Behandlung dauerhafter zu machen und eine verbesserte Leistungsfähigkeit oder Effektivität zu besitzen.0.1-99 % of the reactive places are bound. The branched, organic polymer also has a hydrophilic component in a concentration sufficient to produce the desired hydrophilic-hydrophobic balance within the formation and to change the hydrophilic properties in the formation. This liquid phase flows or is pumped or injected into the formation and the polymerizate is allowed to contact the formation. For this purpose, the preferred classes of polymers have binding groups, for example ionic groups for binding or holding to the formation. For example, if the formation is generally anionic in nature, a preferred polymer would be a cationic polymer so that the cationic groups can adhere to or bond to the anionic sites in the formation. The polymers with a higher molecular weight and polymers with high concentrations of ionic groups also tend to make the treatment more permanent and to have improved performance or effectiveness.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine andere Klasse von Polymerisaten hergestellt werden, welche einige hydrophobe und/oder oleophile Abschnitte oder Verzweigungen aufweisen oder dies insgesamt sind, so daß diese Polymerisate an Formationen gebunden werden können oder innerhalb Flüssigkeiten in der Formation suspendiert werden können, um einen Oberflächeneffekt auf den Teilchen oder der Formation zu bilden, wodurch die Strömung von organischen Flüssigkeiten oder Kohlenwasserstofflüssigkeiten gehemmt wird und die Durchlässigkeit der Formation gegenüber wässrigen Flüssigkeiten erhöht wird oder wodurch die Neigung besteht, Kohlenwasserstof fluide oder Fluide auf organischer Basis zu gelieren. Der hier verwendete Ausdruck "Kohlenwasserstofffluide" umfaßt sowohl öl, Gas als auch Gemische hiervon.According to a further embodiment of the invention, another class of polymers can be prepared which have some hydrophobic and / or oleophilic sections or branches or are all of these, so that these polymers Can be bound to formations or can be suspended within fluids in the formation to form a surface effect on the particles or formation, thereby increasing the flow of organic liquids or hydrocarbon liquids is inhibited and the Permeability of the formation to aqueous fluids is increased or there is a tendency to hydrocarbon to gel fluids or fluids on an organic basis. The term "hydrocarbon fluids" as used herein includes both oil, gas and mixtures thereof.
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eine Ausführungsform zur Veränderung der Durchlässigkeit der Formation ist die Veränderung des WOR-Wertes, d.h. des Wasser-Öl-Verhältnisses. Der hier verwendete WQR-Wert umfaßt das Verhältnis von wässriger Flüssigkeit zu Kohlenwasserstoffen einschließlich öl, Gas oder Mischungen hiervon. Die Herstellung von verschiedenen Polymerisatklassen zur Erzielung der gewünschten Modifizierung, zur Erzeugung der gewünschten Anstoß-Abstoß- oder Suspendiereigenschaften und zur Erzeugung des gewünschten Ausmaßes der Viskositätserhöhung, des Gelierens oder die Bevorzugung von organischen oder wässrigen Flüssigkeiten kann entsprechend der im folgenden gegebenen Beschreibung durchgeführt werden.an embodiment for changing the permeability of the formation is the change in the WOR value, i.e. the Water to oil ratio. The WQR used here includes the ratio of aqueous liquid to hydrocarbons including oil, gas or mixtures thereof. The production of different polymer classes to achieve the desired modification, to produce the desired kick-off or suspension properties and to produce the desired level of viscosity increase, gelling, or preference for organic or aqueous liquids can be carried out according to the description given below.
Beispielsweise kann eine bevorzugte Klasse von kationischen Polymerisaten, welche hydrophil sind und stark hydrophile Verzweigungsketten aufweisen, zur Behandlung oder zum Binden an eine Formation mit anionischen Plätzen verwendet werden. Dieses Binden ist lang anhaltend oder auch praktisch dauerhaft, da der Effekt nicht durch Waschen der Formation mit Säuren, Basen, organischen oder wässrigen Fluiden oder Strömenlassen solcher Stoffe hierdurch leicht aufgehoben werden kann. Diese Polymerisate sind ebenfalls zur Stabilisierung von Ton vorteilhaft. Der hydrophile Anteil oder Abschnitt des Polymerisates hydratisiert in Anwesenheit von Wasser, Salzlösung oder den meisten wässrigen Flüssigkeiten, wobei angenommen wird, daß dies eine PseudoStruktur in der wässrigen Flüssigkeit induziert, was eine scheinbare Erhöhung der Viskosität ergibt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß der Nutzeffekt darin liegt, den Widerstand gegenüber Strömung oder Druck, der zur Erzeugung einer vorgegebenen Strömung von wässriger Flüssigkeit erforderlich ist, zu erhöhen. Es wird angenommen, daß der hydrophile Abschnitt partiell dehydratisiert, schrumpft oder einen glatteren Strömungskanal in Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen oder anderen organischenFor example, a preferred class of cationic polymers which are hydrophilic and highly hydrophilic Having branch chains, used for treatment or for binding to a formation with anionic sites will. This binding is long-lasting or practically permanent, since the effect is not by washing the formation With acids, bases, organic or aqueous fluids or allowing such substances to flow, this is easily canceled can be. These polymers are also advantageous for stabilizing clay. The hydrophilic portion or section the polymer hydrates in the presence of water, saline or most aqueous liquids, this is believed to induce a pseudo-structure in the aqueous liquid, which appears to be an increase the viscosity results. In other words, the benefit is the resistance to flow or to increase the pressure required to produce a given flow of aqueous liquid. It will assumed that the hydrophilic portion partially dehydrated, shrunk, or a smoother flow channel in the presence of hydrocarbons or other organic
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Fluiden "bildet, so daß die Durchlässigkeit gegenüber organischen Fluiden erhöht oder die Durchlässigkeit gegenüber Kohlenwasserstoffen praktisch nicht verändert wird. Bestimmte bevorzugte Polymerisate gemäß der Erfindung besitzen eine solche Effektivität, daß sie eine Veränderung von wenigstens 10 % in der relativen Durchlässigkeit gegenüber einer wässrigen Flüssigkeit bei den meisten losen oder verfestigten, teilchenförmigen Formationen, sowohl bei Packungen als auch bei Kernen, ergeben. Diese hydrophile Eigenschaft des verzweigten Polymerisates ergibt weiterhin ein wässriges Gelierungsmittel mit unerwartet hoher Effizienz und hoher Stabilität, selbst bei wässrigen und insbesondere sauren Flüssigkeiten. Die Effektivität beim Gelieren einer wässrigen Flüssigkeit wird durch eine signifikante Erhöhung der Viskosität wie beispielsweise wenigstens einer 10 %igen Zunahme im Vergleich zu ähnlichen, geradkettigen Polymerisaten angezeigt.Fluids "forms so that the permeability to organic fluids is increased or the permeability to hydrocarbons is practically not changed. Certain preferred polymers according to the invention have such an effectiveness that they a change of at least 10 % in the relative permeability to an aqueous liquid most loose or solidified, particulate formations, both in packings and in cores. This hydrophilic property of the branched polymer also results in an aqueous gelling agent with unexpectedly high efficiency and high stability, even with aqueous and especially acidic liquids. The effectiveness in gelling an aqueous liquid is indicated by a significant increase in viscosity such as at least a 10% increase compared to similar, straight-chain polymers.
Zusätzlich besitzen bestimmte, bevorzugte Klassen von Polymerisaten eine LangzeitStabilität, was bedeutet, daß dieser Effekt noch anhält, selbst nachdem 1000 Poren-Volumina einer normalerweise schädlichen Flüssigkeit oder eines schädlichen Fluids durch die behandelte Formation geströmt sind. Diese Stabilität wird durch die Natur des Polymerisates und der zu behandelnden, teilchenförmigen Formation beeinflußt. Beispielsweise ist in kieselerdehaltigen oder anionischen Formationen ein kationisches Polymerisat bevorzugt, und bei kationischen oder neutralen Formationen wie Kalkstein oder Dolomit ist ein anionisches oder amphoteres Polymerisat bevorzugt. Bei Formationen und/oder Teilchen, welche keinen deutlichen, ionischen Charakter besitzen oder wo der ionische Charakter schwach ist, kann die Stabilität oder Langlebigkeit oft dadurch verbessert werden, daß das Molekulargewicht des Polymerisates, beispielsweise durch Vernetzen, und/oder die Länge und die Anzahl der verzweigten Ketten erhöht werden.In addition, have certain preferred classes of polymers long-term stability, which means that this effect continues even after 1000 pore volumes of one normally noxious liquid or fluid has passed through the treated formation. These Stability is influenced by the nature of the polymer and the particulate formation to be treated. For example a cationic polymer is preferred in silica-containing or anionic formations, and in cationic formations or neutral formations such as limestone or dolomite, an anionic or amphoteric polymer is preferred. With formations and / or particles which do not have a distinct ionic character or where the ionic character is weak, the stability or longevity can often be improved by increasing the molecular weight of the polymer, for example by networking, and / or the length and the number of branched chains can be increased.
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Eine weitere bevorzugte Klasse von Polymerisaten besitzt im wesentlichen eine neutrale, nichtionische oder amphotere Natur, so daß sie vorzugsweise nur schwach auf den meisten Gastformationen und/oder Peststoffen, z.B. suspendierten, teilchenförmigen Peststoffen adsorbiert wird. Zusätzlich kann dieses Polymerisat mit entweder wässrigen oder organischen Pluiden solvatisieren und/oder quellen, was von der genauen hydrophilen-hydrophoben Natur des Polymerisates abhängig ist, um den gewünschten Strömungswiderstand zu erzeugen. Diese Polymerisate können für eine Säurebehandlung, zum Aufbrechen, beim Packen von Kieseln oder Sand, zum Abschoppen von in eine Formation strömenden Pluiden oder Flüssigkeiten, zum Umleiten von Flüssigkeiten oder Pluiden, beim Bohren, bei der Fertigstellung von Bohrlöchern, bei der Zementierung, beim Fluten oder der tertiären Gewinnung oder einer Kombination hiervon angewandt werden. Die Polymerisate sind besonders vorteilhaft, für die Mobilität ssteuerung wie beispielsweise der Polymerisatflutung oder bei anderen Methoden zur Verbesserung der Gewinnung.Another preferred class of polymers is essentially neutral, nonionic or amphoteric Nature, so that they are preferably only weakly suspended on most guest formations and / or pests, e.g. particulate pesticides is adsorbed. In addition, this polymer can be mixed with either aqueous or organic fluids solvate and / or swell, depending on the exact hydrophilic-hydrophobic nature of the polymer is dependent in order to generate the desired flow resistance. These polymers can be used for acid treatment, for breaking open, when packing pebbles or sand, for skimming off flowing into a formation Pluids or liquids, for diverting liquids or pluids, when drilling, when completing boreholes, be used in cementation, flooding or tertiary extraction, or a combination thereof. The polymers are particularly advantageous for mobility control such as, for example, polymer flooding or other methods of improving recovery.
Spezifische Anwendungszwecke der bevorzugten Klassen von verzweigten Polymerisaten umfassen:Specific uses of the preferred classes of branched polymers include:
(1) Die Herabsetzung des WOR-Wertes, d.h. des Wasser-zu-öl-Verhältnisses für Bohrlöcher,(1) The reduction of the WOR value, i.e. the water-to-oil ratio for drill holes,
(2) die Reduzierung von Wasserströmung,(2) the reduction of water flow,
(3) die Erhöhung der Strömung oder der Produktion von Kohlenwasserstoffen einschließlich öl, Gas oder Mischungen hiervon, entweder einzeln oder in Anwesenheit einer wässrigen Flüssigkeit,(3) increasing the flow or production of hydrocarbons including oil, gas or mixtures thereof, either individually or in the presence of an aqueous one Liquid,
das Abdichten oder Umleiten einer Strömung von wässriger Flüssigkeit in Teilen einer Formation oder in diese Teile hinein,sealing or diverting a flow of aqueous fluid in or into portions of a formation in,
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(5) die Erhöhung der Viskosität und/oder die Steuerung des Fluidverlustes von Pluiden oder Flüssigkeiten, die bei einem Bohrloch benötigt werden, beispielsweise in Träger- oder Behandlungsflüssigkeiten, in Flüssigkeiten zum Packen von Kieseln, bei Bohrflüssigkeiten, bei Uberarbeitungs- oder Fertigstellungsflüssigkeiten,(5) increasing the viscosity and / or controlling the fluid loss of pluids or liquids that are involved in a borehole, for example in carrier or treatment fluids, in fluids for packing pebbles, drilling fluids, reworking or completion fluids,
(6) die Umleitung der Strömung von Bohrloch- oder Formationsflüssigkeiten, z.B. zur Veränderung der Mobilität oder des Injektionsprofils oder zur Steuerung von Flüssigkeitsinjektion, (6) redirecting the flow of borehole or formation fluids, e.g. to alter mobility or descent Injection profile or to control liquid injection,
(7) die Reduzierung oder Erhöhung des Strömungswiderstandes von wässrigen Flüssigkeiten, organischen Fluiden, Mischungen hiervon oder einer Komponente hiervon in einer Formation, (7) the reduction or increase of the flow resistance of aqueous liquids, organic fluids, mixtures thereof or a component thereof in a formation,
(8) die Erhöhung der Viskosität von wässrigen Flüssigkeiten oder organischen Fluiden und insbesondere von Flüssigkeiten, welche in bestimmten Typen von Formationen eintreten oder hierin vorkommen,(8) increasing the viscosity of aqueous liquids or organic fluids and especially liquids, which occur in or occur in certain types of formations,
(9) die Zurückweisung von bestimmten Fluiden, Salzen, Feststoffen oder Materialien einer Formation oder Struktur oder von in einer Flüssigkeit suspendierten Materialien,(9) the rejection of certain fluids, salts, solids, or materials in a formation or structure or of materials suspended in a liquid,
(10)das Gelieren von wässrigen Flüssigkeiten insbesondere sauren Flüssigkeiten,(10) the gelling of aqueous liquids, especially acidic liquids,
(11) als Trägerflüssigkeiten für teilchenförmige Feststoffe, z.B. beim Packen von Kieseln, beim Aufbrechen, bei der Säurebehandlung oder einer Kombination hiervon,(11) as carrier liquids for particulate solids, e.g. when packing pebbles, when breaking up, when Acid treatment or a combination thereof,
(12)bei der Stabilisierung von Ton,(12) when stabilizing sound,
(13)als Ausflockmittel für suspendierte Teilchen,(13) as a flocculant for suspended particles,
(14-)zur Behandlung von Oberflächen,'damit diese wässrige oder organische Flüssigkeiten bzw. Fluide oder ionische Materialien anziehen oder abstoßen,(14-) for the treatment of surfaces, so that these are aqueous or attract or repel organic liquids or fluids or ionic materials,
(15)als Säurestreckmittel oder Säureverzögerer,(15) as an acid extender or acid retarder,
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(16) zur Fluidverlustkontrolle und/oder als Viskositätsmodifikationsmittel beim Auf brechen und/oder Ansäuern,(16) for fluid loss control and / or as a viscosity modifier when breaking open and / or acidifying,
(17) zur Verhinderung oder zum Aufbrechen von bestimmten Emulsionen, insbesondere von Wasser- und Kohlenwasserstoffemulsionen, welche häufig in Formationen angetroffen werden, (17) to prevent or break down certain emulsions, in particular of water and hydrocarbon emulsions, which are often found in formations,
(18) zur Bildung eines wässrigen Zementierungsgels rund um Leitungen wie Rohrleitungen, Bohrlöchern, Tunneln, Minenschachts, Abwasserleitungen, Tavernen zur Kohlenwasserstoff lagerung, (18) to form an aqueous cementation gel all around Lines such as pipelines, boreholes, tunnels, mine shafts, sewers, taverns for hydrocarbon storage,
(19) als grenzflächenaktives Mittel oder Bindemittel zwischen Peststoffen und Pluiden wirkendesMittel, als eine oder mehrere Fluidphasen beispielsweise zur Erhöhung der Haftung von Harzen oder Verfestigungsmaterialien bei bestimmten Oberflächen oder als eine oder mehrere feste Phasen beispielsweise zwischen in einem Fluid suspendierten Feststoffen und einer Formation, und(19) Agent acting as a surfactant or binder between pesticides and fluids, as one or several fluid phases, for example to increase the adhesion of resins or solidifying materials in certain cases Surfaces or as one or more solid phases, for example between those suspended in a fluid Solids and a formation, and
(20) bei der Behandlung von nichtbeschichteten oder nur schwach beschichteten Siliziumdioxidoberflächen mit einer Harzverfestigung von Feststoffen, z.B. bei Packungen aus Kieseln, Teilchen der Formation und dergleichen, um die erhaltene Verfestigung gegenüber einer Beschädigung durch Wasser widerstandsfähiger zu machen.(20) in the treatment of uncoated or only weakly coated silicon dioxide surfaces with a resin solidification of solids, e.g. in packings of pebbles, particles of the formation and the like, to the obtained To make solidification more resistant to damage by water.
Ganz allgemein umfaßt daher eine bevorzugte Anwendung gemäß der Erfindung eine oder mehrere Verfahren und Polymerisat-Zusammensetzungen zur Veränderung der Oberflächeneigenschaften und/oder der Fluidströmungseigenschaften eines Substrates oder einer Formation, wobei diese Formation mit einem stark verzweigten, organischen Polymerisat in Kontakt gebracht wird, das einen anziehenden Abschnitt und einen modifizierenden Abschnitt aufweist. Der anziehende Abschnitt des Polymerisates weist im allgemeinen ionische Gruppen auf, welche die gewünschte ionische Bindung oder Abstoßung in der FormationIn general, therefore, a preferred use according to the invention comprises one or more processes and polymer compositions for changing the surface properties and / or the fluid flow properties of a substrate or a formation, this formation being brought into contact with a highly branched, organic polymer, which has an attracting portion and a modifying portion. The attractive section of the polymer generally has ionic groups that provide the desired ionic bond or repulsion in the formation
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ergeben. Der modifizierende Abschnitt dieses Polymerisates besitzt das gewünschte Hydrophil-hydrophob-Gleichgewicht, vuQ die gewünschten Oberflächeneigenschaiten der Formation zu erhalten und/oder die gewünschte Wechselwirkung mit Fluiden wie ein Gelieren zu erzeugen und um die Durchlässigkeit gegenüber bestimmten Flüssigkeiten oder Fluiden zu erhöhen oder herabzusetzen.result. The modifying section of this polymer has the desired hydrophile-hydrophobic balance, vuQ the desired surface properties of the formation to obtain and / or to generate the desired interaction with fluids such as gelling and to achieve the permeability to increase or decrease certain liquids or fluids.
Bevorzugte Polymerisate können entsprechend den Haupteigenschaften der zu behandelnden Formation oder der Anwendung, des Typs an Anzieh- oder Adsorptionsmechanismus des Polymerisates, des Typs des modifizierenden Polymerisatabschnittes, der Polymerisatlöslichkeit oder der Suspendiereigenschaften sowie der Funktionen, welche das Polymerisat erfüllen kann, entsprechend den Angaben in der folgenden Tabelle eingeteilt werden.Preferred polymers can according to the main properties the formation to be treated or the application, the type of attraction or adsorption mechanism of the polymer, the type of the modifying polymer segment, the polymer solubility or the suspension properties as well as the functions which the polymer can fulfill, according to the information in the following Table.
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Polymerisat FormationPolymer formation
PunktionPuncture
'Anziehender Abschnitt'Attractive section
Ionische NaturIonic nature
Stärke der AdsorptionStrength of adsorption
Modifizierender Abschnitt i_ Modifying section i_
hydrophil/ ionische Löslichkeitshydrophob Natur eigenschaftenhydrophilic / ionic solubility hydrophobic natural properties
des Polymerisates Typof the polymer type
hauptsächliche
ionische
Naturmain
ionic
nature
starkstrong
hydrophilhydrophilic
ionisch wässrige Flüs- oder nicht- sigkeiten und/ ionisch oder polareionic aqueous liquids or liquids and / ionic or polar
Lö sungsmittelSolvent
arnrrrisph oder mäßig amphoter arnrrrisph or moderately amphoteric
hydrophilhydrophilic
kationisch starkcationically strong
hydrophobhydrophobic
ionisch oder nichtionisch ionic or non-ionic
nichtionisch non-ionic
wässrige Flüssigkeiten und/ oder polare Lö sungsmitt elaqueous liquids and / or polar solvents
organische Lösungsmittel Sandstein organic solvent sandstone
anionischanionic
Kalkstein limestone
kationischcationic
Sandstein Sandstone
anionischanionic
Herabsetzung der Wasserdurchlässig keit, Erhöhung der Olströmung oder Erhöhung der Viskosität von wässriger FlüssigkeitReduced water permeability, increased oil flow or increasing the viscosity of aqueous liquid
Herabsetzung der Wasserdurchlässigkeit,Erhöhung der ölströmung oder Erhöhung dea? Viskosität der wässrigen FlüssigkeitDecrease in water permeability, increase the flow of oil or increase dea? Viscosity of the aqueous liquid
Erhöhung der Was serdurchlässigkeit oder Erhöhung der Viskosi tat von organischem FluidIncreasing the water permeability or increasing the viscosity did of organic fluid
Polymerisat Formation FunktionPolymer formation function
Anziehender Abschnitt Modifizierender AbschnittAttractive section Modifying section
Ionische Stärke der hydrophil/ ionische Löslichkeits- Typ hauptsäch-Natur Adsorption hydrophob Natur eigenschaften lieheIonic strength of the main hydrophilic / ionic solubility type Adsorption hydrophobic natural properties borrowed
des Polymeri- ionische sates Naturthe polymeric sates nature
nicht- schwach hydrophil nicht- wässrige Flüs- Sand- Erhöhung dernon-weakly hydrophilic non-aqueous fluent sand increase the
ionisch oder ionisch sigkeiten und/ stein Viskositätionic or ionic liquids and / or stone viscosity
keine oder polare oder von wässrigernone or polar or watery
Lösungsmittel Kalk- FlüssigkeitSolvent lime liquid
stein oder Umleitungstone or diversion
der Strömungthe current
c> . von wässriger c> . of watery
ω Flüssigkeit. ω liquid.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein einfaches Einstufen-^Einphasen- oder Einmittelbehandlungsverfahren zur Modifizierung der Oberflächeneigenschaften, der Benetzbarkeit oder der Fluidströmungseigenachaften einer Erdformation, insbesondere einer unterirdischen, von einem Bohrloch durchteuften Formation wie einem öl- oder Gasförderungsbohrloch. Die Behandlung kann ebenfalls so durchgeführt werden, daß das verzweigte Polymerisat in situ gepfropft oder gebildet wird. Diese Behandlung ist im wesentlichen permanent und hochstabil gegenüber Säuren,Sauerstoffen und Temperaturen bis hinauf zu wenigstens 93»3 Ms 177°G. Für einige, bevorzugte Polymerisate sind selbst noch höhere Temperaturen zulässig. Weiterhin ist die Behandlung in Anwesenheit der meisten Elektrolytlösungen wie Salzlösungen oder Solen sehr stabil, die normalerweise andere Polymerisate , z.B. Polyacrylamide und Derivate beeinflussen, welche zuvor für solche Behandlungen eingesetzt wurden. Diese Acrylamidpolymerisate besitzen die Neigung, in der Formation zu desorbieren oder abzubauen. Bei diesem Behandlungsverfahren wird eine bestimmte Klasse von verzweigten, organischen Polymerisaten mit einem Molekulargewicht im Bereich von etwa 900- 50 000 000 in einem Flüssigkeitsträgermedium, vorzugsweise einer wässrigen, flüssigen Phase mit der Formation in Kontakt gebracht oder hierauf aufgebracht. Die Polymerisatträgerflüssigkeit kann ebenfalls eine Emulsion, wässrige Lösung von anorganischen Salzen, ein Kohlenwasserstoffluid, ein polares Lösungsmittel wie polare und/ oder sauerstoffhaltige Kohlenwasserstoffe oder Mischungen hiervon sein. Das Polymerisat besitzt bestimmte ionische und hydrophile Eigenschaften. In Abhängigkeit von den gewünschten Oberflächeneigenschaften oder Benetzungsmerkmalen der behandelten Erdformation oder teilchenförmigen Formation kann das Polymerisat nichtionisch, amphoter, neutral, anionisch, kationisch sein oder eine Kombination dieser Eigenschaften aufweisen. Zur Behandlung der meisten Sand-According to a preferred embodiment, the invention relates to a simple one step ^ single phase or single agent treatment process to modify the surface properties, the wettability or the fluid flow properties an earth formation, in particular a subterranean formation through which a borehole has drilled such as an oil or gas production well. The treatment can also be carried out so that the branched polymer is grafted or formed in situ. This treatment is essentially permanent and highly stable to Acids, oxygen and temperatures up to at least 93 »3 Ms 177 ° G. For some preferred polymers even higher temperatures are permissible. Furthermore, the treatment is in the presence of most electrolyte solutions very stable such as salt solutions or sols, which normally affect other polymers, e.g. polyacrylamides and derivatives, which were previously used for such treatments. These acrylamide polymers have a tendency to in desorb or degrade the formation. In this treatment procedure is a certain class of branched, organic polymers with a molecular weight in the range of about 900- 50,000,000 in a liquid carrier medium, preferably an aqueous, liquid phase brought into contact with or applied to the formation. The polymer carrier liquid can also be a Emulsion, aqueous solution of inorganic salts, a hydrocarbon fluid, a polar solvent such as polar and / or oxygenated hydrocarbons or mixtures be of this. The polymer has certain ionic and hydrophilic properties. Depending on the desired Surface properties or wetting characteristics of the treated earth formation or particulate Formation, the polymer can be nonionic, amphoteric, neutral, anionic, cationic or a combination of these Have properties. For treating most sandy
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steinformationen und insbesondere von unterirdischen, ölliefernden Formationen wird ein kationisches Polymerisat bevorzugt. Für einige Formationen, beispielsweise Formationen mit einer hohen Konzentration an Carbonaten, wird ein anionisches Polymerisat oder ein amphoteres Polymerisat bevorzugt. Wenn eine schwache oder reversible Adsorption bevorzugt wird, können nichtionische Polymerisate verwendet werden, beispielsweise für die Polymerisatflutung oder bei der tertiären Flutung zur Veränderung des Beweglichkeitsverhältnisses von Fluidphasen in der Formation. Das ionische Polymerisat besitzt vorzugsweise eine berechnete Ionenkonzentration von etwa 5 x 10 bis 1 χ 10 oder vorzugsweise 5 x 10 bis 1 χ ΙΟ""-3 Ionenplätze pro Gramm-Atomgewicht.A cationic polymer is preferred for rock formations and, in particular, of underground, oil-supplying formations. For some formations, for example formations with a high concentration of carbonates, an anionic polymer or an amphoteric polymer is preferred. If weak or reversible adsorption is preferred, nonionic polymers can be used, for example for polymer flooding or in tertiary flooding to change the mobility ratio of fluid phases in the formation. The ionic polymer preferably has a calculated ion concentration of about 5 × 10 to 1 χ 10 or preferably 5 × 10 to 1 χ " -3 ion sites per gram atomic weight.
Die Ionenkonzentration von bestimmten, bevorzugten Polymerisaten wird so berechnet, daß die Anzahl von Ladungen in Form von ionisch geladenen Atomen, Resten oder Gruppen einschließlich sowohl der Gerüstkette, den anhängenden Gruppen und den verzweigten Ketten addiert wird und dann diese Ladungszahl durch das Graimn-Atomgewicht oder Molekulargewicht der wiederholenden Polymerisateinheit oder des repräsentativen Abschnittes des Polymerisates dividiert wird. Dies ergibt die Anzahl von Ladungen pro repräsentativer Gewichtseinheit des Polymerisates. Beispielsweise besitzt Polyäthylenamin mit einem Stickstoff auf jede wiederholende Polymerisateinheit, z.B.The ion concentration of certain preferred polymers is calculated so that the number of charges in the form of ionically charged atoms, residues or groups including both the backbone chain, the pendant groups and the branched chains are added and then these Charge number by Graimn atomic weight or molecular weight the repeating polymer unit or the representative Section of the polymer is divided. This gives the number of charges per representative unit weight of the Polymer. For example, polyethylene amine has a nitrogen on each repeating polymer unit, e.g.
■4—NA2 ~-°H2 —°H2 ~"^~ » ■ 4 —NA 2 ~ - ° H 2 - ° H 2 ~ "^ ~»
ein positiv geladenes Stickstoffatom oder Kation pro wiederholender Einheit und einem Molekulargewicht von 44, dies ergibt eine Ladungsdichte von 1/44 oder etwa 2,3 x 10" . Diese Berechnung umfaßt nicht das Gegenion (A"). Für Polymerisate wie Polyalkylamine kana die Ionenladung oder das Ionisationsausmaß durch Einstellung des pH-Wertes, durch das Lösungsmit- one positively charged nitrogen atom or cation per repeating Unit and a molecular weight of 44, this gives a charge density of 1/44 or about 2.3 x 10 ". This The calculation does not include the counterion (A "). For polymers such as polyalkylamines, the ion charge or the degree of ionization can be determined by adjusting the pH, using the solvent
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tel oder Salze in dem Lösungsmittel variiert oder verändert werden. Für Zwecke der Berechnung der Ionenkonzentration sollten sämtliche Atome, Reste oder Gruppen, welche normalerweise unter gewissen Gebrauchsbedingungen Ladungen erhalten können, als Ladungsträger für die Berechnung "berücksichtigt werden, falls nicht Einstellungen zur Ionisierung einiger Gruppen andere entionisieren würden oder dies stören würden.tel or salts in the solvent varied or changed will. For purposes of calculating the ion concentration, all atoms, residues or groups that normally can receive charges under certain conditions of use, as charge carriers for the calculation "considered unless settings for ionizing some groups would deionize or interfere with others would.
Bei einem weiteren Beispiel zur Berechnung der Ladungsdichte für ein verzweigtes Copolymerisat der Einheiten A, B und C, wie einem Polymerisat der folgenden Formel ergibt sich:In another example for calculating the charge density for a branched copolymer of units A, B and C, like a polymer of the following formula results in:
BERECHNUNG DES GRAMM-ATOMGEWICHTES ODER MOLEKULAR-CALCULATION OF GRAM ATOMIC WEIGHT OR MOLECULAR
Polymerisateinheit Polymer unit
A B CA B C
GEWICHTESWEIGHT
Molekulargewicht Anzahl der Gewicht der Einder Einheit Einheiten heiten im Polymerisat Molecular weight Number of units weight in the polymer
58
526358
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BERECHNUNG DER LADUNGSANZAHL· PRO EINHEITCALCULATION OF THE NUMBER OF CHARGES PER UNIT
Polymerisat- Ladungen Anzahl von Ein- Anzahl von einheit pro Ein- hexten Ladungen heitPolymerizat- charges number of one-number of units per single-hex charge unit
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A 2 1000 2 000 A 2 1,000 2,000
B 0 1000 0B 0 1000 0
C 1 10 10C 1 10 10
2 010 Gesamtdurchschnitts zahl der Ladungen 2,010 total average number of loads
Durchschnittsladungskonzentration = 2010 Ladungen/ 224-Gewicht = 8,9 x 10~* Ladungen pro Gramm-AtomgewichtAverage charge concentration = 2010 charges / 224 weight = 8.9 x 10 ~ * charges per gram atomic weight
Ein bevorzugter Typ von verzweigtem Polymerisat besitzt eine im wesentlichen lineare Gerüstkette bzw. ein im wesentlichen lineares Rückgrat mit reaktionsfähigen Plätzen, auf welchen verzweigte Ketten gebunden werden können. Dieses im wesentlichen lineare Gerüst kann ein Homopolymerisat oder ein Copolymerisat mit den reaktionsfähigen Plätzen in der Gerüstkette oder den anhängenden Gruppen sein. Der hier verwendete Ausdruck "im wesentlichen linear" umfaßt Polymerisate mit anhängenden Gruppen, welche nicht mehr als etwa zwei Polymerisateinheiten in der Länge aufweisen. Die monomeren Einheiten dieser Gerüstkette können aliphatisch oder aromatisch, Heterogruppen oder Kombinationen hiervon sein oder diese enthalten. Der hier verwendete Ausdruck "Homopolymerisat" bedeutet ein Polymerisat, das unter Verwendung von Monomeren mit einer Konzentration von wenigstens etwa 98 % eines Typs von Monomerem hergestellt wurde, und der Ausdruck "Copolymerisat" umfaßt Polymerisate, welche unter Verwendung von mehr als einem Typ von Monomerem in Konzentrationen von wenigstens etwa 1 %, d.h. in wesentlichen Anteilen, hergestellt wurde.A preferred type of branched polymer has an essentially linear backbone chain or an essentially linear backbone with reactive sites on which branched chains can be bound. This essentially linear skeleton can be a homopolymer or a copolymer with the reactive sites in the skeleton chain or the pendant groups. The term "essentially linear" as used herein encompasses polymers with pendant groups which are no more than about two polymer units in length. The monomeric units of this backbone chain can be aliphatic or aromatic, or contain hetero groups or combinations thereof. As used herein, the term "homopolymer" means a polymer made using monomers having a concentration of at least about 98 % of one type of monomer, and the term "copolymer" includes polymers made using more than one type of monomer in concentrations of at least about 1%, ie in substantial proportions.
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Der Ausdruck "Copolymerisat" umfaßt Copolymerisate, Terpolymerisate usw., welche 2-8 Typen von Monomeren in unterschiedlichen Konzentrationen aufweisen, oder Homopolymerisate, in denen einige monomere Einheiten oder polymere Einheiten derivatisiert wurden, beispielsweise hydrolysiertes Acrylamid. Sowohl Homopolymerisate als auch Copolymerisate oder Abschnitte hiervon können bei einer einstufigen, regulären oder statistischen Polymerisation von Monomeren, Oligomeren, Polymerisaten oder Mischungen hiervon oder durch Vielstufenpolymerisation von Monomeren, Oligomeren, Vorpolymerisaten oder Mischungen hiervon hergestellt werden. Das verzweigte Polymerisat kann statistisch polymer!sierte Abschnitte, regulärpolymerisierte Abschnitte, blockpolymerisierte Abschnitte oder Kombinationen hiervon umfassen. Das verzweigte Polymerisat oder Abschnitte hiervon können nach einem beliebigen oder nach mehreren beliebigen, konventionellen ansatzweisen oder kontinuierlichen Polymerisationsverfahren hergestellt werden, oder es kann in situ beispielsweise in einer Erdformation, wo es aufgebracht oder angewandt werden soll, polymerisiert werden. Die Effektivität des verzweigten Polymerisates für einen spezifischen Anwendungszweck, seine Struktur und seine Viskosität, der Verzweigungsgrad, die Länge der Polymerisatketten sind gegenüber den Polymerisationsbedingungen und den engen Grenzen der Steuerung von Faktoren wie der Temperatur, der Verdünnungsmittel oder Lösungsmittel, dem Druck, dem pH-Wert, dem Elektrolyttyp und der Konzentration, dem Rühren und anderen normalen Veränderlichen empfindlich. Jede verzweigte Kette kann im wesentlichen linear oder in sich selbst verzweigt sein oder das im folgenden noch angegebene, gewünschte Verzweigungsausmaß besitzen. Die Stabilität des verzweigten Polymerisates ist eine Funktion der Polymerisatverknüpfungen und der Umgebung, welcher sie ausgesetzt werden. Das Polymerisat sollte bei einer Exposition gegenüber hohen Temperaturen, Säuren, oxidierenden Einflüssen, Hydrolyse und Scherung stabil sein. Für WOR-Anwendungen ist eine hohe Stabilität erwünscht. Für andere Anwendungen wie zum GelierenThe term "copolymer" includes copolymers and terpolymers etc., which have 2-8 types of monomers in different concentrations, or homopolymers, in which some monomeric units or polymeric units have been derivatized, for example hydrolyzed acrylamide. Both homopolymers and copolymers or sections thereof can be used in a single-stage, regular or statistical polymerization of monomers, oligomers, polymers or mixtures thereof or by multi-stage polymerization of monomers, oligomers, prepolymers or mixtures thereof. That branched Polymer can be randomly polymerized sections, regular polymerized sections, block polymerized sections or combinations thereof. The branched polymer or sections thereof can according to any or prepared by any number of conventional batch or continuous polymerization processes or it can be polymerized in situ, for example in an earth formation where it is to be deposited or applied will. The effectiveness of the branched polymer for a specific application, its structure and Its viscosity, the degree of branching, the length of the polymer chains are compared to the polymerization conditions and the tight limits of controlling factors such as temperature, diluents or solvents, the Sensitive to pressure, pH, electrolyte type and concentration, agitation and other normal variables. Each branched chain can be essentially linear or branched in itself or the following still specified, have the desired degree of branching. The stability of the branched polymer is a function of the polymer links and the environment to which they are exposed. The polymer should be exposed to high levels Temperatures, acids, oxidizing influences, hydrolysis and shear must be stable. For WOR applications is a high stability he wishes. For other uses such as gelling
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von Säuren muß das Polymerisat über längere Zeitspannen nicht so stabil sein. Bevorzugte Rückgratbindungen umfassen die Bindungen C-C, C-N-C, C-O-C und Kombinationen hiervon. Die Stabilität der Bindungen der verzweig__ten Kette und der anhängenden Gruppen ist ebenfalls kritisch und es sollte eine hohe Stabilität für die meisten Anwendungen vorliegen. Zur Veränderung der Fluidströmungseigenschaften in Formationen enthalten bestimmte bevorzugte, verzweigte Polymerisate Polyamin- und Polyätherbindungen in den Ketten. Es wird angenommen, daß die Verzweigung ebenfalls die Rückgratstabilität von bestimmten Polymerisaten wie solchen, welche Esterbindungen enthalten, erhöht. Bestimmte, bevorzugte Polymerisate mit C-C-Bindungen, Esterbindungen und Polyätherverzweigungen blieben überraschenderweise bei Temperaturen oberhalb von etwa 177°C wirksam. Dies ergibt ein bevorzugtes Polymerisat mit hoher Stabilität. Bei der Bindung Kohlenstoff-zu-Kohlenstoff sind die ionischen Gruppen und die hydrophilen oder wassersolubilisierenden Gruppen in den anhängenden Gruppen oder Verzweigungsketten. Für eine angemessene Wasserlöslichkeit sollte wenigstens eine ionische oder hydrophile Gruppe auf jeweils etwa fünf oder sechs Kohlenstoffatome vorliegen. Dies bedeutet, daß das Verhältnis von Kohlenstoff!Heteroatom oder das Gruppenverhältnis weniger als etwa 7:1 betragen sollte. Die Art der ionischen oder hydrophilen Gruppen und der Typ von vorliegenden Kohlenstoff- oder Kohlenwasserstoffgruppen beeinträchtigt die Löslichkeit und das Verhältnis von Kohlenstoffatomen zu hydrophilen Gruppen. Eine bevorzugte Klasse von Polymerisaten sind wasserlösliche Polymerisate, jedoch müssen nicht alle Polymerisate wasserlöslich sein, was von ihrer Anwendung oder Funktion abhängig ist. Der hier verwendete Ausdruck "Wasserlöslichkeit" bedeutet eine Löslichkeit von wenigstens fünf Teilen pro Million (Tpm), vorzugsweise etwa 1 Gew.-%, in einer wässrigenFlüssigkeit. Für Polymerisate, welche ionisch an eine zu behandelnde, geladene Formation oder Struktur gebunden werden sollen, muß das Polymerisat in einer*Flüssigkeit oder einem Fluid zumin-of acids, the polymer need not be as stable over long periods of time. Preferred backbone bonds include the bonds C-C, C-N-C, C-O-C and combinations thereof. The stability the ties of the branched chain and the attached chain Groups is also critical and there should be high stability for most applications. To change the Fluid flow properties in formations include certain preferred branched polymers, polyamine and polyether linkages in the chains. It is assumed that branching also increases the backbone stability of certain polymers such as those containing ester linkages. Certain, preferred polymers with C-C bonds, ester bonds and polyether branches surprisingly remained effective at temperatures above about 177 ° C. this results in a preferred polymer with high stability. In the carbon-to-carbon bond, the are ionic Groups and the hydrophilic or water-solubilizing groups in the pendant groups or branch chains. At least one should be used for adequate water solubility ionic or hydrophilic group are present on each about five or six carbon atoms. This means that the ratio of carbon! heteroatom or the group ratio less than should be about 7: 1. The type of ionic or hydrophilic Groups and the type of carbon or hydrocarbon groups present affect solubility and the ratio of carbon atoms to hydrophilic groups. A preferred class of polymers are water-soluble polymers, but not all polymers have to be water-soluble depending on their application or function. As used herein, "water solubility" means a solubility of at least five parts per million (tpm), preferably about 1% by weight, in an aqueous liquid. For polymers which are to be ionically bound to a charged formation or structure to be treated, must the polymer in a * liquid or a fluid at least
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dest dispergierbar und irenigstens partiell in Anwesenheit eines Lösungsmittels wie Wasser, eines polaren Lösungsmittels oder Mischungen hiervon ionisierbar sein. Die Verwendung von Kohlenwasserstofflüssigkeiten, substituierten oder polaren Kohlenwasserstoffen wie sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffen kann vorteilhaft sein. Diese Kohlenwasserstofflösungsmittel umfassen Alkohole (Methanol, Äthanol, Isopropanol), Glykoläther und Äthylenglykol und dergleichen. Leicht vergasbare Trägerflüssigkeiten, welche vorteilhaft sind, umfassen ohne Beschränkung Kohlendioxid, Ammoniak, Stickstoff, Kohlenwasserstoffe oder substituierte Kohlenwasserstoffe mit geringem Molekulargewicht. Diese Materialien können ebenfalls als leicht vergasbare Komponente eines flüssigen Systems oder als Hauptkomponente eines Nebel- oder Schaumträgers verwendet werden. Diese Flüssigkeiten bzw. Fluide können als Lösungsmittel, Trägerfluide, Vorspüllösungen, Nachspüllösungen oder Kombinationen hiervon verwendet werden, um das Polymerisat an Ort und Stelle zu bringen oder zu suspendieren. Der Verzweigungsgrad, die Vernetzung, das Molekulargewicht und die sterische Konfiguration müssen ebenfalls zusammen mit den chemischen Bestandteilen, z.B. hydrophilen Gruppen und der ionischen Natur berücksichtigt werden, um die Löslichkeit, die Anziehung, die Abstoßung, das Suspendieren, die Adsorption und andere Eigenschaften zu bestimmen, welche das Ausmaß der Bindung oder des Haftens an der Formation oder der Suspension in einem Fluid zu bestimmen, weiterhin die Fluideigenschaften einschließlich der Adsorption, die Hydratation und der Widerstand oder die Erhöhung von Fluidströmung für entweder wässrige oder organische Fluide bzw. Flüssigkeiten. Für einige Anwendungen kann es vorteilhaft sein, ein Polymerisat oder Teile hiervon vorliegen zu haben, welche Feststoffe, die umgebende Formation und/oder andere Polymerisatketten abstoßen, suspendie-at least dispersible and at least partially in the presence a solvent such as water, a polar solvent, or mixtures thereof can be ionized. The usage of hydrocarbon liquids, substituted or polar hydrocarbons such as oxygenated hydrocarbons can be beneficial. These hydrocarbon solvents include alcohols (methanol, ethanol, isopropanol), Glycol ethers and ethylene glycol and the like. Readily gasifiable carrier liquids which are advantageous include without limitation carbon dioxide, ammonia, nitrogen, hydrocarbons or substituted hydrocarbons with low molecular weight. These materials can also be used as an easily gasifiable component of a liquid System or as the main component of a fog or foam carrier. These liquids or fluids can be used as solvents, carrier fluids, pre-wash solutions, Post-rinse solutions or combinations thereof are used, to bring the polymer in place or to suspend it. The degree of branching, the networking, that Molecular weight and steric configuration must be also taken into account together with the chemical components, e.g. hydrophilic groups and the ionic nature are related to solubility, attraction, repulsion, suspending, adsorption and other properties to determine what the degree of binding or adherence to the formation or suspension in a fluid continue to determine the fluid properties including the adsorption, hydration and resistance or increase of fluid flow for either aqueous or organic fluids or liquids. For some applications it can be advantageous to use a polymer or parts thereof to have available which solids, the surrounding formation and / or other polymer chains repel, suspend-
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ren oder dispergieren. Ein Polymerisat mit hohem Molekulargewicht xond einer hohen Konzentration an Kohlenwasserstoffgruppen besitzt die Neigung zur Bildung eines Fluids hoher Viskosität und geringer Löslichkeit in einer wässrigen Flüssigkeit. Ein solches Polymerisat könnte ebenfalls in organischen Fluiden löslich oder dispergierbar sein. Eine hohe Konzentration an hydrophilen Gruppen besitzt die Neigung zur Erhöhung der Wasserloslichkext, der Hydratation oder der Solvatation. Es wird angenommen, daß bei einem bestimmten Molekulargewicht ein stark verzweigtes, hydrophiles Polymerisat die Neigung besitzt, mehr Wasser einzufangen oder zu beeinflussen als ein stärker lineares, hydrophiles Polymerisat, und es würde wirksamer hydratisieren oder quellen, um die Viskosität einer wässrigen Flüssigkeit zu erhöhen, in welcher es aufgelöst wurde oder mit welcher es während der Bindung an eine Formation oder Struktur in Berührung kam. Dies bedeutet, daß statistische, verzweigte Polymerisate ein größeres hydrodynamisches Volumen besitzen würden oder sich mit mehr Wasser assoziieren würden und zur Reduzierung der Strömung einer wässrigen Flüssigkeit effektiver wären. Jedoch wäre ein Polymerisat mit längeren, hydrophilen Verzweigungen wirksamer zum Gelieren von wässrigen Flüssigkeiten oder zur Herabsetzung des WOR-Wertes als ein Polymerisat mit kürzeren Verzweigungen, insbesondere bei stark durchlässigen Formationen oder Formationen mit größeren Poren.ren or disperse. A polymer with a high molecular weight xond a high concentration of hydrocarbon groups has a tendency to form a fluid of high viscosity and poor solubility in an aqueous liquid. Such a polymer could also be soluble or dispersible in organic fluids. A high Concentration of hydrophilic groups has the tendency to increase the water solubility, the hydration or of solvation. It is believed that at a given molecular weight a highly branched, hydrophilic Polymer has a tendency to trap or influence more water than a more linear, hydrophilic one Polymerizate, and it would hydrate or swell more effectively to increase the viscosity of an aqueous liquid, in which it was dissolved or with which it came into contact during attachment to a formation or structure. This means that random, branched polymers would or would have a larger hydrodynamic volume would associate with more water and would be more effective at reducing the flow of an aqueous liquid. However, a polymer with longer, hydrophilic branches would be more effective for gelling aqueous liquids or to lower the WOR value as a polymer with shorter branches, especially in the case of highly permeable formations or formations with larger pores.
Für Polymerisate mit hoher Löslichkeit in wässrigen Flüssigkeiten oder solche mit hohen Ionenkonzentrationen ist es vorteilhaft, wenn Heteroatome oder Heterogruppen wie Stickstoff-, Sauerstoff-, Phosphor- oder Schwefelatome, Carboxyl-, Carbonyl-, Carbinol-, Cyano-, Äther-, Acetal-, Carboxyamid-, Alkyliden-, Alkylengruppen oder substituierte, aromatische Gruppen in dem verzweigten Polymerisat vorliegen. Die zuvorgenannten ersten elf Atome oder Gruppen sind bevorzugt. Heterogruppen und verzweigte Ketten sollten entsprechend der gewünschen StabilitätFor polymers with high solubility in aqueous liquids or those with high ion concentrations, it is advantageous to if heteroatoms or hetero groups such as nitrogen, oxygen, phosphorus or sulfur atoms, carboxyl, carbonyl, Carbinol, cyano, ether, acetal, carboxyamide, alkylidene, alkylene groups or substituted aromatic groups in the branched polymer are present. The aforementioned first eleven atoms or groups are preferred. Heterogroups and branched Chains should be according to the desired stability
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ausgewählt werden. Sie können ebenfalls so angeordnet werden, daß die Stabilität des Polymerisates für einige Anwendungen erniedrigt wird, beispielsweise durch Hydrolyse, Angriff durch Säure oder Sauerstoff oder durch thermische Zersetzung.to be selected. They can also be arranged so that the stability of the polymer for some applications is lowered, for example by hydrolysis, attack by acid or oxygen or by thermal decomposition.
Bei einem Verfahren zur Herstellung des verzweigten Polymerisates muß die Rückgratkette reaktionsfähige Plätze enthalten, welche mit einem entsprechenden, reaktionsfähigen Platz in dem Monomeren oder in der verzweigten Kette, welche gebunden werden soll, reagieren können. Die Verzweigung kann ebenfalls durch Homopolymerisation erreicht werden, bei welcher das Monomere mit anderen Monomoren, Oligomeren oder Polymerisaten zur statistischen Bildung von Verzweigungen oder eines verzweigten Polymerisates wie im Fall von bestimmten Alkyleniminen, (z.B. einem Aziriden zur Bildung von PEI), in welchem die Alkylengruppen vorzugsweise etwa 2-3 Kohlenstoffatorae enthalten, reagiert. Bei einem anderen Verfahren kann die verzweigte Kette an eine Monomereneinheit gebunden werden, und dann wird ein Typ oder ein Gemisch von Monomeren zur Bildung der Rückgratkette, der verzweigten Kette oder von beiden polymerisiert. Die Verzweigung kann ebenfalls dadurch herbeigeführt werden, daß eine verzweigte Polymerisatkette mit einer linearen Rückgratkette, einer schwach verzweigten Rückgratkette oder einer anhängende Gruppen aufweisenden Rückgratkette umgesetzt wird oder hierauf aufgepfropft wird. Die verzweigte Kette kann durch entsprechende, reaktionsfähige Plätze an der linearen Rückgratkette oder der angenommenen, anhängenden Kette oder einer anhängenden Gruppe der verzweigten Kette gebunden werden. Nachdem die verzweigte Kette oder die Monomeren für die verzweigte Kette gebunden wurden, kann der reaktionsfähige Platz als nicht mehr reaktionsfähig angesehen werden. Wie bei der Rückgratkette können die verzweigte Kette oder die anhängenden Gruppen - jedoch ohne Beschränkung - Heteroatome oder Heterogruppen wie Sauerstoff-, Stickstoff-, Phosphoroder Halogenatome, Hydroxyl-, Carbinol-, Acetal-, Hydroxy-, Alkoxy-, Alkepoxy-, Carboxyl-, Ester-, Keto-, kationischeIn a process for the production of the branched polymer, the backbone chain must contain reactive sites, those with a corresponding, reactive place in the monomer or in the branched chain that are bound should be able to react. The branching can also be achieved by homopolymerization, in which the monomer with other monomers, oligomers or polymers for statistical formation of branches or a branched polymer as in the case of certain alkylene imines, (e.g. an aziride to form PEI), in which the alkylene groups preferably contain about 2-3 carbon atoms, reacted. In another method, the branched chain can be attached to a monomer unit, and then one type or mixture of monomers is polymerized to form the backbone chain, branched chain, or both. The branching can also be brought about by the fact that a branched polymer chain with a linear one Backbone chain, a weakly branched backbone chain or a backbone chain having pending groups implemented or is grafted onto it. The branched chain can by corresponding, reactive places on the linear Backbone chain or the assumed pendant chain or a pendant group of the branched chain. After the branched chain or monomers for the branched chain have been bound, the reactive Place can be regarded as no longer responsive. As with the backbone chain, the branched chain or the pending groups - but without limitation - heteroatoms or hetero groups such as oxygen, nitrogen, phosphorus or Halogen atoms, hydroxyl, carbinol, acetal, hydroxy, alkoxy, alkepoxy, carboxyl, ester, keto, cationic
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Salz-, Amid-, Amin-, Imid-, Imin-, andere Stickstoff-Gruppen, ähnliche Schwefelgruppen, ungesättigte und cyclische Kohlenstoff-zu-Kohlenstoff oder Kohlenstoff-zu-Heteroatom-bindungen aufweisen. Der hier verwendete Ausdruck "Hetero" bzw."Heterogruppe" umfaßt Metalle wie Alkalimetalle (Gruppe IA), Erdalkalimetalle (Gruppe IIA) und Metalle der Gruppen III, IV, V und VIII des Periodensystems wie Lithium, Natrium, Kalium, Kupfer, Rubidium, Silber, Cäsium, Magnesium, Kalzium, Zink, Strontium, Cadmium, Barium, Aluminium, Titan, Zirkonium, Cer, Molybdän, Blei, Vanadium, Arsen, Antimon, Wismuth, Chrom, Wolfram, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel und Kombinationen hiervon. Das verzweigte Polymerisat kann ebenfalls durch Umsetzung oder Polymerisation von einem oder mehreren Monomeren auf reaktionsfähige Plätze in oder auf der Rückgratkette unter Bildung von Verzweigungen an unterschiedlichen Orten des Rückgratpolymerisates und/oder auf verschiedenen verzweigten Ketten mit statistischer Länge hergestellt werden.Salt, amide, amine, imide, imine, other nitrogen groups, similar sulfur groups, unsaturated and cyclic carbon-to-carbon or have carbon-to-heteroatom bonds. The term "hetero" or "hetero group" used here includes metals such as alkali metals (group IA), alkaline earth metals (group IIA) and metals of groups III, IV, V and VIII of the periodic table such as lithium, sodium, potassium, copper, rubidium, silver, cesium, magnesium, calcium, zinc, Strontium, cadmium, barium, aluminum, titanium, zirconium, cerium, molybdenum, lead, vanadium, arsenic, antimony, bismuth, Chromium, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel and combinations thereof. The branched polymer can also by converting or polymerizing one or more monomers to reactive sites in or on the backbone chain with the formation of branches at different locations of the backbone polymer and / or on different ones branched chains of random length can be produced.
Bei einer Methode können die reaktionsfähigen Plätze in der Polymerisatrückgratkette, der verzweigten Kette oder dem Monomeren ein beliebiges Atom, ein beliebiger Rest oder eine beliebige Gruppe sein, welche mit einer entsprechenden, reaktionsfähigen Gruppe in der Rückgratkette, der verzweigten Kette oder dem Monomeren reagieren, um die verzweigte Kette an die Rückgratkette zu binden. Bei der Bildung, Verzweigung oder dem Pfropfen des Polymerisates muß wenigstens ein reaktionsfähiger Platz in der Rückgratkette vorliegen, um eine verzweigte Kette zu binden, jedoch können eine oder mehrere reaktionsfähige Plätze in der verzweigten Kette vorhanden sein, sofern die Vernetzung kein signifikantes Problem darstellt. Der reaktionsfähige Platz oder die reaktionsfähigen Plätze können als Verzweigungsmittel betrachtet werden. Das Verzweigungsmittel kann ebenfalls eine vollständige mono-In one method, the reactive sites can be in the polymer backbone, the branched chain, or the monomer be any atom, any residue or any group which is associated with a corresponding, reactive Group in the backbone chain, the branched chain or the monomers react to form the branched chain to tie to the backbone chain. During the formation, branching or grafting of the polymer, at least one must be reactive There can be space in the backbone chain to tie a branched chain, however, one or more reactive sites must be present in the branched chain, provided that the networking is not a significant problem. The reactive site or sites can be viewed as a means of branching. That Branching agent can also be a complete mono-
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mere oder polymere Einheit mit einem oder mehreren reaktionsfähigen Plätzen sein, welche unter Bildung des erfindungsgemäßen, verzweigten Polymerisates oder eines Teiles hiervon reagiert oder polymerisiert. Insbesondere für die in-situ-Pfropfung oder -polymerisation wird das Verzweigungsmittel als Monomeres, Oligomeres oder Polymerisat und nicht bloß als reaktionsfähiger Platz oder Gruppe angesehen, wie Epichlorhydrin, gebunden an das Verzweigungs- oder Vernetzungspolymerisat. Ein geringes Vernetzen kann toleriert werden, und in speziellen Fällen wie bei geringer Ionenanziehung, hoher Porosität der Formation und hoher Temperatur der Umgebung ist ein extensives Vernetzen zusammen mit dem Verzweigen für die Stabilität und die Leistungsfähigkeit, insbesondere zur Reduzierung des WOR-Wertes, für die Zementierung, für die Umleitung von Strömung usw. vorteilhaft. Das erhaltene Polymerisat sollte jedoch immer noch in Wasser löslich sein.mer or polymeric unit with one or more reactive Be places which with the formation of the branched polymer according to the invention or a part thereof reacts or polymerizes. Especially for in-situ grafting or polymerization becomes the branching agent as a monomer, oligomer or polymer and not just viewed as a reactive site or group, such as epichlorohydrin, bound to the branching or crosslinking polymer. A little networking can be tolerated, and in special cases such as low ionic attraction, high porosity of the formation and high temperature of the environment is extensive networking along with branching for stability and performance, in particular for reducing the WOR value, for cementing, for diverting currents, etc. advantageous. That However, the polymer obtained should still be soluble in water.
Die reaktionsfähigen Plätze können aus einer oder mehreren der folgenden, chemischen Gruppen zur Reaktion mit einem entsprechenden, reaktionsfähigen Platz ausgewählt werden: (1) Alkohol, (2) Aldehyd oder Keton, (3) Alken, (4-) Alkylhalogenid, (5) Alkin, (6) Amin, (7) einer Säure oder einem Säureäquivalent einschließlich eines Esters, Anhydrids oder eines Acylhalogenids, (8) Amid, (9) Epoxid, (10) Acetal oder Ketal, (11) Nitril, (12) Sulfiden und ähnlichen oder äquivalenten, reaktionsfähigen Gruppen.The reactive sites can be selected from one or more of the following chemical groups to react with a appropriate, reactive place can be selected: (1) alcohol, (2) aldehyde or ketone, (3) alkene, (4-) alkyl halide, (5) alkyne, (6) amine, (7) an acid or an acid equivalent including an ester, anhydride or of an acyl halide, (8) amide, (9) epoxide, (10) acetal or ketal, (11) nitrile, (12) sulfides and similar or equivalents, reactive groups.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Effektivität von verzweigten Polymerisaten zur Reduzierung der Wasserströmung und/oder zur Veränderung der Eigenschaften einer wässrigen Flüssigkeit mehrere Molekülvariablen zu umfassen scheint. Besondere Charakteristika können in die verzweigten Polymerisate eingebaut werden, um die verschiedenen Anwendungen zu befriedi-It should be noted that the effectiveness of branched polymers to reduce the water flow and / or to change the properties of an aqueous liquid appears to encompass several molecular variables. Special Characteristics can be built into the branched polymers in order to satisfy the various applications.
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gen, beispielsweise das Verzweigungsausmaß, die Länge der Ketten, die ionische Natur des Rückgrates und der Verzweigung, das Molekulargewicht des Rückgrates und der Verzweigungen und das Vernetzungsausmaß.genes, for example the extent of branching, the length of the chains, the ionic nature of the backbone and the branching, the molecular weight of the backbone and branches and the degree of crosslinking.
Zum Binden des Polymerisates an teilchenförmige Feststoffe wird es im allgemeinen bevorzugt, wenn die überwiegende, ionische Ladung auf den Oberflächen eines Substrates oder Feststoffes mit einem verzweigten Polymerisat umgesetzt wird, welches entgegengesetzte Ionenladungen in der Rückgratstruktur aufweist, jedoch ist die Durchführbarkeit auf diesen Mechanismus nicht beschränkt. Verzweigte Polymerisate mit höherem Molekulargewicht besitzen ebenfalls die Neigung an Oberflächen zu haften, welche die gleiche überwiegende Oberflächenladung wie das Polymerisat besitzen. Ein gewisses Ausmaß der Vernetzung der verzweigten Polymerisate scheint ebenfalls dieses Molekulargewicht zu erhöhen und diese verbesserte Eigenschaft zu ergeben. Der Mechanismus bzw. die Mechanismen, welche bei dem Beschichten dieser Oberfläche vorkommen, sind noch nicht vollständig aufgeklärt.To bind the polymer to particulate solids, it is generally preferred if the predominant ionic charge reacted on the surfaces of a substrate or solid with a branched polymer which has opposite ion charges in the backbone structure, however, the feasibility is on does not limit this mechanism. Branched polymers with a higher molecular weight also have the Tendency to adhere to surfaces which have the same predominant surface charge as the polymer. Some degree of crosslinking of the branched polymers also appears to increase this molecular weight and to give this improved property. The mechanism or mechanisms involved in coating occur on this surface have not yet been fully elucidated.
Eine größere Effizienz bei der Reduzierung der Wasserdurchlässigkeit wird mit einem höheren Verzweigungsgrad und mit dem höheren Molekulargewicht von hydrophilen Verzweigungen und Rückgratstrukturen in Beziehung gesetzt. Eine gewisse Vernetzung kann vorteilhaft sein, da die Molekülstruktur vergrößert wird. Jedoch müssen noch ausreichend offenendige Verzweigungen vorliegen, um die Reduktion der Wasserförderung und/oder Mobilität zu bewirken.Greater efficiency in reducing water permeability becomes with a higher degree of branching and with the higher molecular weight of hydrophilic branches and backbone structures related. A certain Crosslinking can be beneficial because of the molecular structure is enlarged. However, there must still be enough open-ended branches in order to reduce the water pumping and / or bring about mobility.
Zum Binden an überwiegend anionische Sandsteinformationen (Kieselerdeformationen) sollten bestimmte, bevorzugte, polymere Strukturen ausreichend kationische Plätze (+)-Plätze aufweisen, um ein starkes Anziehen des Polymerisates aufTo bind to predominantly anionic sandstone formations (silica deformations), certain, preferred, polymeric Structures have sufficient cationic places (+) - places in order to strongly attract the polymer
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die Sandsteinoberflächen oder andere teilchenförmige Peststoffe (mit anionischen Oberflächeneigenschaften) herbeizuführen. Diese stark kationischen Polymerisate stabilisieren ebenfalls Tone und feine Anteile innerhalb einer Oberfläche oder einer unterirdischen Struktur, während sie die erwünschten Eigenschaften (wie sie zuvor beschrieben wurden) in der Formation oder bei den teilchenförmigen Peststoffen ergeben. Diese Polymerisate stabilisieren empfindliche Formationen wie Ton enthaltende Formationen, so daß diese gegenüber einem Quellen, einer Dispersion, einer Erosion oder einer anderen Beschädigung aus Fluiden wie Kohlenwasserstoffluiden (insbesondere Gas), wässrigen Flüssigkeiten oder anderen Fluiden der Formation weniger empfindlich sind, wobei diese eine Wanderung, ein Verstopfen oder andere Beschädigungstypen unter Reduzierung der Durchlässigkeit ergeben könnte. Diese Polymerisate erhöhen ebenfalls die Stabilität einer mit Harz verfestigten oder konsolidierten Formation. Diese Polymerisate können ebenfalls die Oberflächeneigenschaften von Teilchen wie Sand, Siliziumdioxidmehl, Asbest und dergleichen erhöhen.the sandstone surfaces or other particulate pests (with anionic surface properties). These strongly cationic polymers stabilize also clays and fine parts within a surface or an underground structure, while they are the desired ones Properties (as previously described) in the formation or in the particulate pesticides result. These polymers stabilize sensitive formations such as clay-containing formations, so that these against swelling, dispersion, erosion, or other damage from fluids such as hydrocarbon fluids (especially gas), aqueous liquids or other fluids of the formation are less sensitive, whereby these result in migration, clogging or other types of damage with a reduction in permeability could. These polymers also increase the stability of a resin-hardened or consolidated formation. These polymers can also change the surface properties of particles such as sand, silicon dioxide powder, Increase asbestos and the like.
In einem anderen Fall ist es vorteilhaft, das überwiegend kationische, teilchenförmige Feststoffe, welche aus kalkhaltigen Komponenten zusammengesetzt sind, mit kationischen (+)-Oberflachen, z.B. CaCO5, CaMg(COz)2 (Dolomit), FeCO5 (Siderit, usw.) mit Polymerisaten behandelt werden, welche eine ausreichende Menge an anionischen (-)-Plätzen besitzen, um eine starke Anziehung des Polymerisates an den Feststoffen zu erhalten. Kalksteinformationen sind Vertreter der zuvor beschriebenen kalkhaltigen Strukturen.In another case, it is advantageous to mix predominantly cationic, particulate solids, which are composed of calcareous components, with cationic (+) surfaces, e.g. CaCO 5 , CaMg (COz) 2 (dolomite), FeCO 5 (siderite, etc. ) are treated with polymers which have a sufficient amount of anionic (-) - sites in order to obtain a strong attraction of the polymer to the solids. Limestone formations are representatives of the calcareous structures described above.
Formationen enthalten oftmals teilchenförmige Feststoffe von variierenden oder gemischten Zusammensetzungen und ionischen Oberflächeneigenschaften. Die Formationen können getrennt mit zwei oder mehr Polymerisattypen behandelt werden, beispielsweise eine Behandlung kann eineFormations often contain particulate solids of varying or mixed compositions and ionic surface properties. The formations can be treated separately with two or more types of polymer be, for example a treatment can be a
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kationische (+)-polymere Struktur zur Förderung der Anziehung an den anionischen (-)-Oberflächen (Sand, Ton, Siliziumdioxid, usw.) zu fördern. Eine gleichzeitige oder anschließende Behandlung mit einem anionische Plätze enthaltenen Polymerisat kann angewandt werden, um eine starke Anziehung an den kationischen Oberflächen herbeizuführen. Das zuvor aufgeführte Beispiel beschreibt eine Methode zur Behandlung einer Formation mit unterschiedlichen ionischen Oberflächen. Verzweigte Polymerisate mit unterschiedlichen ionischen Gruppen oder Mischungen von unterschiedlichen ionischen Eigenschaften können ebenfalls bei einer Formation mit einem überwiegenden, ionischen Charakter angewandt werden. Alternativ kann ein erfindungsgemäßes Polymerisat anionische, kationische oder andere Typen von ionischen Gruppen, Abschnitten oder Segmenten enthalten, so daß Formationen mit gemischten. Zusammensetzungen oder unter schiedliche Formationen von variierender Natur mit einem Typ ,von Polymerisatmaterial in einer oder mehreren Anwendungsstufen behandelt werden können. Jedoch umfaßt die Erfindung auch andere Arbeitsweisen und Modifikationen, welche das Grundkonzept wiedergeben.cationic (+) polymer structure to promote attraction on the anionic (-) surfaces (sand, clay, silicon dioxide, etc.). Simultaneous or subsequent treatment Polymerizate contained with an anionic places can be applied to a strong attraction to the cationic To bring about surfaces. The example above describes a method for treating a formation with different ionic surfaces. Branched polymers with different ionic groups or mixtures of different ionic properties can also be used in a formation with a predominantly ionic character. Alternatively, an inventive Polymer contains anionic, cationic or other types of ionic groups, sections or segments, so that formations mixed with. Compositions or under different formations of varying nature with one Type of polymer material that can be treated in one or more application stages. However, the invention encompasses also other working methods and modifications that reflect the basic concept.
Für einige Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn die polymeren Moleküle durch nur eine geringe oder gar keine chemische Vernetzung von polymeren Segmenten gekennzeichnet sind. Eine gewisse Vernetzung kann in anderen Fällen vorteilhaft sein. Die Polymerisate müssen ausreichend hydrophile Eigenschaften besitzen, um eine gewisse Verdickung von wässrigen Flüssigkeiten herbeizuführen. Im allgemeinen wurde bei einer vorgegebenen Familie von verzweigten Polymerisaten beobachtet, daß Polymerisate mit höherer Viskosität wirksamer als solche der gleichen Familie mit geringerer Viskosität bei der gleichen Konzentration sind.For some applications it is advantageous if the polymer molecules have little or no chemical crosslinking are characterized by polymeric segments. Some networking can be beneficial in other cases. The polymers must have sufficient hydrophilic properties to allow a certain degree of thickening of aqueous liquids bring about. In general it was given at a Family of branched polymers observed that polymers with higher viscosity are more effective than those are of the same family with lower viscosity at the same concentration.
Für bestimmte, bevorzugte Polymerisate kann das Rückgrat bzw. Gerüst, falls definierbar, linear, verzweigt, unregel-For certain, preferred polymers, the backbone or framework, if definable, can be linear, branched, irregular
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mäßig geformt oder in sonstiger Konfiguration vorliegen und kann aus einer Homopolymerisat- oder Copolymerisatstruktur zusammengesetzt sein. Es müssen ausreichend reaktionsfähige Plätze auf dem Gerüst "bzw. dem Rückgrat vorhanden sein, um gewünschte, polymere Ketten chemisch zu binden. Seitenketten können ebenfalls durch eine Homopolymerisatstruktur oder Copolymerisatstruktur wiedergegeben werden, und sie können eine lineare, verzweigte, unregelmäßig geformte oder sonstige Konfiguration aufweisen. Die verzweigte Kette kann ebenfalls an anhängende Gruppen eines polymeren Rückgrates oder Gerüstes gebunden sein. Die erhaltene, polymere Struktur muß die erforderlichen Ionenladungen, die erforderliche Flexibilität und das erforderliche Gleichgewicht aufweisen, um die starke und lang anhaltende, ionische Bindung zwischen ihr und den teilchenförmigen Feststoffen zu erleichtern. Sie sollte ausreichend hydrophile (wasseranziehende) Segmente von ausreichender ionischer Natur liefern, um einen signifikant wirksamen Widerstand gegenüber der Strömung von wässrigen Flüssigkeiten durch poröse Medien herbeizuführen, während gegenüber der Strömung von Kohlenwasserstoffen hierdurch nur ein geringer oder gar kein Widerstand hervorgerufen wird. Das polymere Material kann ebenfalls lang anhaltende Oberflächeneigenschaften bei den teilchenförmigen Feststoffen herbeiführen, beispielsweise die Förderung oder Steigerung von ölströmung durch Erhöhung der öldurchlässigkeit. Polymere Strukturen sollten die folgenden zusätzlichen Eigenschaften besitzen: Die ionische Eigenschaft des Polymerisates kann von einem oder mehreren Typen sein, z.B. ein polymeres Molekül kann nur kationische Eigenschaften besitzen, während eine andere polymere Struktur nicht ionische, kationische, anionische, neutrale, amphotere Segmente oder Kombinationen hiervon aufweisen kann. Eine Ipnenbeeinflussung oder Ionenwechselwirkung innerhalb des Polymerisates oder zwischen Iblymerisaten kann Probleme mit unterschiedlichen Typen von ionischen Segmenten hervorrufen.moderately shaped or in any other configuration and can be composed of a homopolymer or copolymer structure. It must be sufficiently responsive There should be places on the framework or the backbone to chemically bond the desired polymeric chains. Side chains can also be represented by a homopolymer structure or copolymer structure, and they can have a linear, branched, irregularly shaped, or other configuration. The branched chain can also be bound to pending groups of a polymeric backbone or skeleton. The polymeric structure obtained must have the required ionic charges, the required flexibility and the required balance, to facilitate the strong and long lasting ionic bond between it and the particulate solids. she should provide sufficient hydrophilic (water-attracting) segments of sufficient ionic nature to produce a significant to bring about effective resistance to the flow of aqueous liquids through porous media, while this creates little or no resistance to the flow of hydrocarbons will. The polymeric material can also have long lasting surface properties on the particulate solids bring about, for example, the promotion or increase of oil flow by increasing the oil permeability. Polymer structures should have the following additional properties: The ionic property of the polymer can be of one or more types, e.g. a polymeric molecule can only have cationic properties possess, while another polymeric structure is non-ionic, may have cationic, anionic, neutral, amphoteric segments or combinations thereof. An influence on the interior or ion interaction within the polymer or between Iblymerisaten can cause problems with different Create types of ionic segments.
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Für eine bevorzugte Klasse von hochverzweigten, wasserlöslichen, kationischen Polymerisaten enthält das Rückgrat bzw. Gerüst die kationischen Gruppen oder Reste und die verzweigten Ketten können zusätzliche Gruppen, amphotere Gruppen, nichtionise he Gruppen und/oder eine neutrale Gruppe enthalten. Für im wesentlichen lineare Gerüstketten sollte das Molekulargewicht des Gerüstes im Bereich von etwa 1000-5 000 000 sein.For a preferred class of highly branched, water-soluble, cationic polymers, the backbone or Framework the cationic groups or radicals and the branched chains can contain additional groups, amphoteric groups, contain non-ionic groups and / or a neutral group. For substantially linear backbone chains, the molecular weight of the backbone should be in the range of about 1000-5 Be 000 000.
Die Polymerisateinheit der verzweigten Ketten kann eine oder mehrere der für die Polymerisatrückgratkette gegebenen Polymerisateinheiten sein. Wie zuvor angegeben, können die verzweigten Ketten die gleichen Polymerisateinheiten für statistisch polymerisierte Homo- oder Copolymerisate enthalten. Für statistisch polymerisierte Rückgratketten, verzweigte Ketten oder für beide kann die Polymerisatkette willkürlich ausgewählt sein, so daß selbst die verzweigten Ketten noch Verzweigungen aufweisen. Für Pfropfpolymerisationen oder für das getrennte Binden der verzweigten Kette an die Rückgratkette kann die verzweigte Kette ebenfalls mehrere Verzweigungen aufweisen, welche durch eine oder mehrere reaktionsfähige Plätze gebunden sind. Die verzweigten Ketten können weiterhin unterschiedliche statistische Polymerisateinheiten umfassen, welche aus einem Typ von wiederholender Einheit oder einer oder mehreren unterschiedlichen wiederholenden Einheiten aufgebaut sein können. Verzweigte Ketten können ebenfalls auf die Polymerisatrückgratkette in einer getrennten Polymerisationsstufe pfropfpolymerisiert sein. Mehr als ein Typ oder eine Länge von verzweigter Kette kann auf die Rückgratkette aufgepfropft sein. Die verzweigte Kette kann ebenfalls eine andere Homo- oder Copolymer!satkette sein, welche einen reaktionsfähigen Platz aufweist, der sich an einen entsprechenden, reaktionsfähigen Platz in der Rückgratpolymerisatkette bindet. Der Molekulargewichtsbereich dieser verzweigten Ketten kann etwa 100-5 000 000 oder vorzugsweise etwa 300-1 000 000 für wasser-The polymer unit of the branched chains can be one or be several of the polymer units given for the polymer backbone chain. As previously indicated, the branched Chains contain the same polymer units for randomly polymerized homo- or copolymers. For randomly polymerized backbone chains, branched chains, or both, the polymer chain can be arbitrary be selected so that even the branched chains still have branches. For graft polymerizations or for the separate binding of the branched chain to the backbone chain, the branched chain can also have multiple branches have, which are bound by one or more reactive sites. The branched chains can further comprise different random polymer units, which consist of one type of repeating Unit or one or more different repeating units can be constructed. Branched chains can also on the polymer backbone in graft polymerized in a separate polymerization stage be. More than one type or length of branched chain can be grafted onto the backbone chain. The branched The chain can also be another homo- or copolymer chain be, which has a responsive place that is in a corresponding, responsive place binds in the backbone polymer chain. The molecular weight range these branched chains can be about 100-5,000,000 or preferably about 300-1,000,000 for water
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lösliche Polymerisate zur Reduktion des WOR-Wertes oder für wässrige Flüssigkeiten gelierende Polymerisate sein.soluble polymers to reduce the WOR value or for aqueous liquids be gelling polymers.
Die Polymerisatkette kann hydrophile oder hydrophobe Gruppen, oleophile oder oleophobe Gruppen, Heterogruppen und/oder ionische Gruppen einschließlich amphoteren, nichtionischen, kationischen, neutralisierten oder anionischen Gruppen enthalten. Entweder das Polymerisatrückgrat oder die verzweigte Kette oder beide können ionische Gruppen einschließen. Die Anzahl oder die Konzentration jeder dieser Gruppen, ihre Anordnung und das umgebende Medium, Lösungsmittel oder Fluid bestimmt die Insgesamteigenschaften und den Effekt des verzweigten, organischen Polymerisates. Die erfindungsgemäßen, verzweigten Polymerisate können nach konventionellen Methoden hergestellt werden, wie sie in den zuvorgenannten Druckschriften beschrieben sind. Die Rückgratkette, die verzweigte Kette oder beide können regelmäßige Homopolymerisate, statistische Copolymerisate von zwei oder mehreren Monomeren, Blockcopolyinerisate, segmentierte, statistische Copolymerisate oder Kombinationen hiervon sein.The polymer chain can have hydrophilic or hydrophobic groups, oleophilic or oleophobic groups, hetero groups and / or contain ionic groups including amphoteric, nonionic, cationic, neutralized or anionic groups. Either the polymer backbone or the branched one Chain or both can include ionic groups. The number or concentration of each of these groups, theirs Arrangement and the surrounding medium, solvent or fluid determine the overall properties and the effect of the branched, organic polymer. The branched polymers according to the invention can be prepared by conventional methods be prepared as described in the aforementioned publications. The backbone chain, the branched one Chain or both can be regular homopolymers, random copolymers of two or more monomers, Block copolymers, segmented, random copolymers or combinations thereof.
Die verzweigten Polymerisate gemäß der Erfindung können ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 900-50000 000 besitzen. Das Molekulargewicht ist im allgemeinen nicht kritisch, ausgenommen für einen Minimalwert für jede Polymerisatfamilie in Abhängigkeit von der Anwendung und den anderen Polymerisateigenschaften wie dem Verzweigungsgrad, der ionischen Natur, dem Vernetzungsgrad wie auch der gewünschten Wirksamkeit und Stabilität. Je höher das Molekulargewicht ist, um so effektiver ist das Polymerisat im allgemeinen zur Erhöhung der Viskosität oder der Reduzerung der Durchlässigkeit gegenüber Fluidströmung. Polymerisate mit einem Molekulargewicht nahe der unteren, kritischen Grenze für eine vorgegebene Anwendung können für eine kurze Zeit effektiv sein, jedoch sind sie im allgemeinen weniger stabil gegen-The branched polymers according to the invention can have a molecular weight in the range from about 900-50,000,000. The molecular weight is generally not critical, except for a minimum value for each family of polymers depending on the application and the other polymer properties such as the degree of branching, the ionic nature, the degree of crosslinking as well as the desired effectiveness and stability. The higher the molecular weight, around the more effective the polymer is in general for increasing the viscosity or reducing the permeability versus fluid flow. Polymers with a molecular weight close to the lower, critical limit for a given application may be effective for a short period of time, but are generally less stable against
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über schädlicher Fluidströmung oder nachteiligen Bedingungen. Ein höherer Grad der Verzweigung und/oder der Vernetzung macht die Polymerisate mit niedrigerem Molekulargewicht im allgemeinen für die meisten Anwendungen stärker effektiv. Bevorzugte Klassen von verzweigten Polymerisaten besitzen ein Durchschnittsmolekulargewicht von etwa 100 000-5 000 000 für die meisten Anwendungen, höhere Viskositäten in wässrigen Flüssigkeiten werden mit Molekulargewichten bis zu etwa 10 000 000-15 000 erreicht. Polymerisate mit Molekulargewichten von etwa 10 000-2 000 000 sind für verschiedene Anwendungszwecke effektiv, und sie sind leichter als Polymerisate mit hohem Molekulargewicht zu handhaben. Für bestimmte Anwendungen, wo eine hohe Viskosität oder eine hohe Effektivität nicht kritisch sind,oder für weniger durchlässige Formationen können Polymerisate mit niedrigerem Molekulargewicht wie etwa 1000-9 000 000 verwendet werden. Einige Polymerisate können weiterhin für eine leichtere Handhabung und/oder für eine größere Effektivität eingesetzt und in situ verzweigt oder vernetzt werden.via harmful fluid flow or adverse conditions. A higher degree of branching and / or networking makes the lower molecular weight polymers are generally more effective for most applications. Preferred Classes of branched polymers have an average molecular weight of about 100,000-5,000,000 for most Applications, higher viscosities in aqueous liquids are with molecular weights up to about 10,000,000-15,000 achieved. Polymers with molecular weights of about 10,000-2,000,000 are effective for various purposes, and they are easier to handle than high molecular weight polymers. For certain applications where high viscosity or high effectiveness are not critical, or for less permeable formations, polymers can be used lower molecular weight such as 1,000-9,000,000 can be used. Some polymers can still be used for one easier handling and / or used for greater effectiveness and branched or networked in situ.
Die Rückgratpolymerisate können ein Molekulargewicht von etwa 800 bis nahezu 50 000 000, vorzugsweise von etwa 1000-5 000 für eine Reduzierung des WOR-Wertes besitzen, sowie von etwa 10 000-10 000 000 zur Verwendung als Viskositätserhöhungsmittel für wässrige Flüssigkeiten oder als Fluidverlustregler. Diese Rückgratpolymerisate können zur Herstellung von verzweigten Polymerisaten mit einem Molekulargewicht von etwa 9000-9 000 000, von etwa 100 000-20 000 000 oder auch höher als 50 000 000 in Abhängigkeit von der Anzahl und der Größe der gebundenen, verzweigten Kette und dem Ausmaß der Vernetzung, falls diese vorhanden ist, verwendet werden.The backbone polymers can have a molecular weight of about 800 to nearly 50,000,000, preferably about 1,000-5,000 for a reduction of the WOR value, as well as of about 10,000-10,000,000 for use as a viscosity enhancer for aqueous liquids or as a fluid loss regulator. These backbone polymers can be used to produce branched Polymers with a molecular weight of about 9,000-9,000,000, about 100,000-20,000,000 or even higher than 50,000,000 depending on the number and size of the bound, branched chain and the extent of crosslinking, if available, can be used.
Die verzweigten Ketten können Molekulargewichte bis zu etwa 1 Million oder auch höher besitzen, falls im allgemeinen die Kette hoch hydrophil und selbst stark verzweigt ist. Eine Klasse von bevorzugten, Verzweigungspolymerisaten vor dem Binden an das Rückgrat besitzt Molekulargewichte von etwaThe branched chains can have molecular weights up to about 1 million or even higher, if generally the Chain is highly hydrophilic and is itself highly branched. A class of preferred, branching polymers before Binding to the backbone has molecular weights of about
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300-50 000. Für eine größere Effektivität hinsichtlich des WQR-Wertes sind höheres Molekulargewicht und ein höherer Verzweigungsgrad "bevorzugt, sogar bis zu einem Molekulargewicht von etwa 100 000 oder sogar etwa 1 000 000.300-50,000. For greater effectiveness in terms of the WQR value, a higher molecular weight and a higher one Degree of branching "preferred, even up to a molecular weight of about 100,000 or even about 1,000,000.
Mit stärker löslichen, stärker hoch-verzweigten oder kompakten Polymerisaten sind Polymerisate mit höherem Molekulargewicht bevorzugt, da sie im allgemeinen wirksamer sind und in annehmbarer Weise gehandhabt werden können. Das Vernetzen entweder bei der Herstellung oder in situ kann tatsächlich das Molekulargewicht des verzweigten Polymerisates erhöhen. Dieses Vernetzen kann bei der ansatzweisen oder kontinuierlichen Herstellung des verzweigten Polymerisates oder in situ auftreten, wenn das verzweigte Polymerisat bei einer Formation angewandt wird. Der Vernetzungsgrad begrenzt das Ausmaß der Wasserlöslichkeit oder Wasserdispergierbarkeit, da das Polymerisat bei steigender Vernetzung weniger löslich oder dispergierbar wird und eine steifere Gelstruktur bildet. Die Gelstruktur ist für einige Anwendungen wie das Verstopfen oder Verschließen von Formationen oder das Zementieren oder Auffüllen mit Kieseln von Leerräumen oder von Zonen hoher Durchlässigkeit rings um Leitungen wie Bohrlöcher, Tavernen, Tunnels, Pipelines und dergleichen vorteilhaft. Der begrenzende Faktor hinsichtlich des Molekulargewichtes des Rückgratpolymerisates, des Verzweigungskettenpolymerisates und/oder des erhaltenen, verzweigten, organischen Polymerisates ist die maximale Fluidviskosität, die bei der Herstellung, dem Vermischen und dem An-Ort-und-Stelle-bringen der Komponenten und/oder des erhaltenen Polymerisates noch handhabbar ist.With more soluble, more highly branched or compact polymers are polymers with a higher molecular weight preferred as they are generally more effective and can be handled in an acceptable manner. The networking either during preparation or in situ can actually increase the molecular weight of the branched polymer. This crosslinking can take place during the batchwise or continuous preparation of the branched polymer or in situ occur when the branched polymer is applied to a formation. The degree of crosslinking limits the extent of the Water solubility or water dispersibility, as the polymer becomes less soluble or dispersible with increasing crosslinking and forms a stiffer gel structure. the Gel structure is great for some uses such as plugging or sealing formations or cementing or Filling with pebbles of voids or zones of high permeability around pipes such as boreholes, taverns, Tunnels, pipelines and the like are advantageous. The limiting factor regarding the molecular weight of the backbone polymer, the branching chain polymer and / or the branched organic polymer obtained is the maximum fluid viscosity that will be used in the manufacture, mixing, and placing-in-place of the Components and / or the polymer obtained can still be handled.
Die verzweigten Ketten des Polymerisates können eine beliebige polymere Gruppe sein, welche die gewünschten Hydrophil-hydrophob-Eigenschaften sowie eine reaktionsfähige Gruppe besitzt, welche mit den reaktionsfähigen PlätzenThe branched chains of the polymer can be any polymeric group which has the desired hydrophilic-hydrophobic properties as well as having a reactive group associated with the reactive places
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auf der Rückgratkette eine Verbindung eingeht. Die reaktionsfähige Gruppe ist vorzugsweise an einem Ende oder nahe bei einem Ende der verzweigten Kette, jedoch kann sie auch beliebig in der Kette oder in einer anhängenden Gruppe vorliegen. Für eine bevorzugte Klasse von Polymerisaten, welche zur Reduzierung der Strömung von Wasser durch Erdformationen oder zur Reduzierung der Förderung von Wasser bei einem ölbohrloch angewandt werden, sollte die verzweigte Kette und das Gesamtpolymerisat hydrophil sein, wobei die verzweigte Kette von etwa 2-50 000 wiederholende Polymerisateinheiten aufweist. Diese verzweigten Ketten können selbst praktisch linear oder verzweigt sein. In einigen Fällen können multifunktionelle oder difunktioneile, verzweigte Polymerisate verwendet werden, welche endständige reaktionsfähige Gruppen aufweisen, falls eine reaktionsfähige Gruppe zur Verhinderung oder Reduzierung der Vernetzung maskiert oder inaktiviert, werden kann. Eine gewisse Vernetzung, beispielsweise von etwa 5 %» kann toleriert werden und ist für bestimmte Anwendungen sogar vorteilhaft. Mehrere bevorzugte Gruppen von verzweigten Polymerisatketten sind Polyalkylenimine und Polyalkylenoxide, in welchen die Alkylenreste von etwa 1-3 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele von anderen, monomeren Einheiten, welche zur Bildung der verzweigten Polymerisatketten verwendet werden können, sind: Acrylamid, Acrylat, Vinylalkohol, Vinylether, Hexosen, Allylalkohole, Allylamine,substituierte Derivate hiervon wie sulfoniertes Acrylamid, weiterhin Copolymerisate und Kombinationen hiervon. Im allgemeinen können Monomere, Polymere und Polymerisateinheiten, welche für die Rückgratkette verwendet werden können, für die verzweigte Kette eingesetzt werden.enters into a connection on the backbone chain. The responsive The group is preferably at one end or near one end of the branched chain, but it can also be any are in the chain or in a pendent group. For a preferred class of polymers used to reduce the flow of water through earth formations or to reduce the production of water in an oil well are used, the branched chain and the entire polymer should be hydrophilic, the branched chain of about Has 2-50,000 repeating polymer units. These branched chains can themselves be practically linear or branched be. In some cases, multifunctional or difunctional, branched polymers can be used, which have terminal reactive groups, if a reactive group for prevention or reduction the networking can be masked or inactivated. A certain degree of networking, for example of about 5% »can can be tolerated and is even advantageous for certain applications. Several preferred groups of branched polymer chains are polyalkyleneimines and polyalkylene oxides in which the alkylene radicals have about 1-3 carbon atoms contain. Examples of other monomeric units used to form the branched polymer chains are: acrylamide, acrylate, vinyl alcohol, vinyl ether, hexoses, allyl alcohols, allylamines, substituted derivatives thereof such as sulfonated acrylamide, also copolymers and combinations thereof. In general, monomers, Polymers and polymer units which can be used for the backbone chain, for the branched one Chain can be used.
Für einen Typ von bevorzugten, hydrophilen, verzweigten Polymerisaten, welche als Viskositätsmittel, zur Erniedrigung des WOR-Wertes oder zur Erniedrigung der Strömung von wässrigen Flüssigkeiten in oder innerhalb einer Formation vorteilhaftFor one type of preferred, hydrophilic, branched polymer, which are used as viscosity agents, to lower the WOR value or to lower the flow of aqueous Liquids in or within a formation are advantageous
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sind, sind die überwiegenden, ionischen Gruppen vorzugsweise in oder nahe der Rückgratkette kationische Gruppen. Die bevorzugten, wiederholenden Einheiten der Polymerisatverzweigung sind -Sr- CH2-CH2—0-}- »are, the predominant ionic groups are preferably cationic groups in or near the backbone chain. The preferred, repeating units of the polymer branch are -Sr- CH 2 -CH 2 —0 -} - »
- OH0—CH0— oder Kombinationen oder Substituenten hier-- OH 0 —CH 0 - or combinations or substituents here-
C. C.C. C.
von. Diese bevorzugten Polymerisateinheiten können alsfrom. These preferred polymer units can be used as
geschrieben werden, worin R die hier gegebene Definition besitzt und X eine Heterogruppe wie Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel mit wenigstens zwei Bindungen darstellt. Die zuvor angegebene R-Gruppe ist der C2-Alkylrest Äthylen. X kann ebenfalls ein anderer R-Rest sein, nichtvorhanden sein oder innerhalb der R-Gruppe vorliegen. Dfese Ketten sind vorzugsweise monofunktionell oder stärker reaktionsfähig an einem Ende, so daß sie an einem Ende durch eine relativ nichtreaktionsfähige Gruppe und an dem anderen Ende durch ein Verzweigungsmittel abgekappt oder abgeschlossen werden können. Diese ^-R-X^-Reste können Acrylat, Acrylamid, Vinylalkohol, Methylvinyläther, ein C^-C^-Alkyl, Aryl, Kombinationen hiervon oder Korabinationen hiervon mit Heterogruppen insbesondere durch eines der zuvorgenannten Heteroatome wie ein C^-Cg-Alkylrest mit Hefterogruppen sein. Beispiele von bevorzugten, endständigen Gruppen sind Alkoxygruppen, z.B. -OCH35, -OCHp-CH;, sowie Aroxygruppen, z.B.in which R has the definition given here and X represents a hetero group such as nitrogen, oxygen or sulfur with at least two bonds. The aforementioned R group is the C 2 -alkyl radical ethylene. X can also be another R radical, absent, or within the R group. These chains are preferably monofunctional or more reactive at one end so that they can be capped or terminated at one end by a relatively non-reactive group and at the other end by a branching agent. These ^ -RX ^ radicals can be acrylate, acrylamide, vinyl alcohol, methyl vinyl ether, a C ^ -C ^ -alkyl, aryl, combinations thereof or combinations thereof with hetero groups, in particular through one of the aforementioned heteroatoms such as a C ^ -Cg -alkyl radical with stapler groups be. Examples of preferred, terminal groups are alkoxy groups, for example -OCH 35 , -OCHp-CH ;, and aroxy groups, for example
Im Handel erhältliche Monomere, Äquivalente oder Polymerisate, welche diese enthalten (entweder Homopolymerisate oder Copolymerisate^ welche für die verzweigten Polymerisate (entweder in dem Rückgrat, der Verzweigung oder in beiden Anteilen) gemäß der Erfindung verwendet werden können sind Acrylsäure, Acrylester, Methacrylsäure, Methacrylatester, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropan-sulfonsäure, Acrylnitril, Natriumvinylsulfonat, Natriumstyrolsulfonat, Diraethylaminoäthylmethacrylat, Allylsulfonat, Vinylacetat, Methacryloyloxyätliyltrimethyl-ammoniummethosul-Commercially available monomers, equivalents or polymers containing them (either homopolymers or Copolymers ^ those for the branched polymers (either in the backbone, the branching or in both Proportions) according to the invention can be used are acrylic acid, acrylic ester, methacrylic acid, methacrylate ester, Maleic anhydride, itaconic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, Acrylonitrile, sodium vinyl sulfonate, sodium styrene sulfonate, diraethylaminoethyl methacrylate, allyl sulfonate, Vinyl acetate, methacryloyloxyätliyltrimethylammoniummethosul-
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fat, Alkene, Vinylacetamid, Vinyläther, Vinylphosphonate, Vinylphosphate, Vinylphosphine, Diäthylaminoäthylacrylat, ^-Methacryloyloxy^-hydroxypropyl-trimethylanunoniumchlorid, 4-Vinylpyridin, 2-Vinylpyridih, N-Methyl^-methyl^-vinylpyridiniximmethosulf at, 1,1 -Dimethyl -1-( 2-hydroxypropyl) -fat, alkenes, vinylacetamide, vinyl ethers, vinyl phosphonates, Vinyl phosphates, vinyl phosphines, diethylaminoethyl acrylate, ^ -Methacryloyloxy ^ -hydroxypropyl-trimethylanunonium chloride, 4-vinylpyridine, 2-vinylpyridine, N-methyl ^ -methyl ^ -vinylpyridiniximmethosulf ate, 1,1-dimethyl -1- (2-hydroxypropyl) -
aminomethacrylamid, Dimethyldiallylammoniurachlorid, Diallylamin, Triallylamin, Methyldiallylamin, Diallylammoniumsalze, beta-Acryloyloxyäthyldimethylsulfoniummethosulfat, Äthylenoxid, Propylenoxid, Ν,Ν-disubstituierte Methacrylamide, N-substituierte Methacrylamide, Methacrylamid, Ν,Ν-disubstituierte Acrylamide, N-substituierte Acrylamide, N-Vinylpyrrolidon, Acrylamid, Diaceton-acrylamid, Äthylenimin, Propylenimin, Äthylenchlorid, umgesetzt mit Ammoniak, 1-Vinyl-2,3-dimethylimidazoliniummethylsulfat, N-Vinylimidazol, Glycidyl alkohol, Epichlorhydrin, Glycidylmethacrylat, Vinylcarbonat, Allylglycidyläther, Isopren und Chloropren.aminomethacrylamide, dimethyldiallylammoniurachloride, diallylamine, Triallylamine, methyldiallylamine, diallylammonium salts, beta-Acryloyloxyäthyldimethylsulfoniummethosulfat, ethylene oxide, Propylene oxide, Ν, Ν-disubstituted methacrylamides, N-substituted methacrylamides, methacrylamide, Ν, Ν-disubstituted Acrylamides, N-substituted acrylamides, N-vinylpyrrolidone, acrylamide, diacetone acrylamide, ethyleneimine, Propyleneimine, ethylene chloride, reacted with ammonia, 1-vinyl-2,3-dimethylimidazolinium methyl sulfate, N-vinylimidazole, glycidyl alcohol, epichlorohydrin, glycidyl methacrylate, vinyl carbonate, Allyl glycidyl ethers, isoprene and chloroprene.
Konventionelle Methoden zur Polymerisation, zum Pfropfen oder zur Verzweigung und zur Handhabung können angewandt werden, um die erfindungsgemäßen Polymerisate herzustellen und anzuwenden, wobei auf die Lehren der hier genannten Druckschriften Bezug genommen wird. Typische Polymerisate, Polymerisationsarbeitsweisen und Methoden der Anwendung sind in den folgenden US-Patentschriften und anderen Patentschriften beschrieben: RE 29 595 von Adams et al., 2 223 933, 2 331 594-, 2 345 713, 3 500 929, 3 822 74-9 und 4- 058 491, auf die hiermit Bezug genommen wird. Eine bevorzugte Methode zur Formulierung von einem kationischen, verzweigten Polymerisat gemäß der Erfindung ist die Lösungsmittelmethode unter Verwendung eines wässrigen Mediums, das eine hohe Konzentration von Elektrolyt wie eines Alkalimetallhalogenide, vorzugsweise an Natriumchlorid oder Kaliumchlorid enthält. Bei dieser bevorzugten Methode sollten die Reaktionsbedingungen, tdie Zeit und das Rühren so gesteuert werden, daß das verzweigte Polymerisat des gewünschten MoIe-Conventional methods of polymerization, for grafting or for branching and for handling can be used to prepare and apply the polymers according to the invention, reference being made to the teachings of the publications cited here. Typical polymers, polymerization procedures and methods of use are described in the following US patents and other patents: RE 29 595 by Adams et al., 2,223,933, 2,331,594-, 2,345,713, 3,500,929, 3,822 74- 9 and 4- 058 491, which are hereby incorporated by reference. A preferred method for formulating a cationic, branched polymer according to the invention is the solvent method using an aqueous medium which contains a high concentration of electrolyte such as an alkali metal halide, preferably sodium chloride or potassium chloride. In this preferred method, the reaction conditions should, t is time and stirring are controlled so that the branched polymer of the desired MoIe-
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kulargewichts und der gewünschten Struktur ohne eine nicht zulässige mechanische Scherung der Polymerisatkette oder Störung der Reaktion gebildet wird. Für höhere Werte des Rührens sollte die Reaktionszeit ausgedehnt werden, um die gewünschte Polymerisatgröße und -struktur zu bilden. Das Molekulargewicht, die Struktur und die Effektivität des erhaltenen, verzweigten Polymerisates für eine besondere Anwendung sind gegenüber den Reaktionsbedingungen und den Bedingungen, denen das Polymerisat ausgesetzt ist, einschließlich des pH-Wertes, der Temperatur, des Druckes, der Zeit, den verunreinigenden Stoffen, den Lösungsmitteln oder Verdünnungsmitteln, dem Elektrolyten, der Konzentration, dem Rühren und anderen typischen Variablen empfindlich. Typische Arbeitsweisen sind mehr ins einzelne gehend unter den folgenden Herstellungsweisen beschrieben. Die zuvorgenannten Druckschriften beschreiben ebenfalls verschiedene Lösungsmittel und Emulsionsarbeitsweisen in wässriger und organischer Phase, die angewandt werden können.kular weight and the desired structure without a no permissible mechanical shear of the polymer chain or disturbance of the reaction is formed. For higher values of the With stirring, the reaction time should be extended in order to form the desired polymer size and structure. That Molecular weight, structure and effectiveness of the branched polymer obtained for a particular Application are against the reaction conditions and the conditions to which the polymer is exposed, including the pH value, the temperature, the pressure, the time, the contaminants, the solvents or diluents, electrolyte, concentration, agitation and other typical variables. Typical working methods are described in more detail under the following manufacturing methods. The aforementioned References also describe various solvent and aqueous emulsion procedures and organic phase that can be applied.
Die gemäß der Erfindung verwendeten Polymerisate können bei den meisten teilchenförmigen Feststoffen oder Formationen entweder durch Sprühen, Gießen oder direkte Zuführung des Polymerisates zu der Formation oder den Teilchen angewandt werden. Das Polymerisat kann in einer geeigneten, flüssigen Phase oder einem geeigneten flüssigen Medium benachbart zu der zu behandelnden Formation an Ort und Stelle gebracht werden und die flüssige Phase kann in die Formation eintreten gelassen werden, eingepreßt werden, injiziert werden oder gepumpt werden, so daß das Polymerisat die Formation oder den gewünschten Abschnitt der Formation zur Veränderung der Benetzbarkeit oder der Oberflächeneigenschaften der Formation je nach Wunsch kontaktiert oder behandelt. Teilchenförmiges Material, z.B. Sand, Kieselerdemehl und Asbest, können ebenfalls zu dem Polymerisat oder einer das Polymerisat enthaltenden Flüs-The polymers used in accordance with the invention can be used with most particulate solids or formations either by spraying, pouring or adding the polymer directly to the formation or particles can be applied. The polymer can be in a suitable liquid phase or a suitable liquid Medium adjacent to the formation to be treated in place and the liquid phase can in the formation can be allowed to enter, pressed in, injected or pumped, so that the polymer the formation or the desired portion of the formation to change the wettability or surface properties the formation contacted or treated as required. Particulate material, e.g. Sand, silica powder and asbestos can also be added to the polymer or to a liquid containing the polymer
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sigkeit zugesetzt oder hierin suspendiert werden. Für ein ölbohrloch kann dies in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß eine wässrige, organische oder gemischte Flüssigkeitsphase, welche das Polymerisat enthält, angrenzend an die zu behandelnde Formation gebracht wird und die das Polymerisat enthaltende, flüssige Phase in die Formation durch Verdrängung oder durch Einpressen eingebracht wird. Das Trägerfluid oder die Trägerflüssigkeit kann beliebig Gas, Flüssigkeit oder Feststoffe oder Mischungen hiervon sein wie Schäume, Emulsionen oder Aufschlämmungen. Die Behandlung einer unterirdischen Formation durch ein Ölbohrloch kann dadurch erreicht werden, daß eine oder mehrere flüssige Abstandsflüssigkeiten, VorSpülflüssigkeiten oder Nachspülflüssigkeiten wie eine verdünnte Salzlösung, vorzugsweise eine Ammoniumhaiogenid- und/oder eine wässrige Alkalimetallhalogenidlosung in die Formation zur Vorbehandlung oder zur Reinigung der Formation verwendet wird und dann die das Polymerisat in einer Konzentration bis hinauf zu 10 % und vorzugsweise von 0,005 bis 1,0 % enthaltende, flüssige Phase in der berechneten Menge injiziert wird, um den gewünschten Abschnitt der Formation mit der flüssigen Phase und dem stark verzweigten, ionischen Polymerisat in Kontakt zu bringen. In einigen Fällen kann eine Vorspüllösung, welche ein Streckmittel wie einen grenzflächenaktiven Stoff, ein nichtionisches Polymerisat oder ein ionisches, lineares Polymerisat, welche auf der Formation adsorbiert werden, enthält, dazu verwendet werden, um eine Verdrängung des verzweigten Behandlungspolymerisates weg von der Bohrloch- oder Formationsoberfläche zu ermöglichen. Diese Vorspülung braucht tatsächlich Ionenplätze in der Formation auf und ermöglicht es dem verzweigten Polymerisat, durch diese Zone unter minimaler Behandlung durch das verzweigte Polymerisat durchzutreten. Diese mit einem Streckmittel behandelte Zone würde normalerweise eine hohe Durchlässigkeit gegenüber Wasser besitzen. Das ver-fluid can be added or suspended therein. For an oil well this can be achieved in a simple manner that an aqueous, organic or mixed liquid phase containing the polymer is brought adjacent to the formation to be treated and the liquid phase containing the polymer is brought into the formation by displacement or by injection is introduced. The carrier fluid or the carrier liquid can be any gas, liquid or solids or mixtures thereof such as foams, emulsions or slurries. The treatment of a subterranean formation by an oil well can be achieved by using one or more liquid spacer fluids, pre-wash fluids or post-wash fluids such as a dilute saline solution, preferably an ammonium halide and / or an aqueous alkali metal halide solution, in the formation for pretreatment or cleaning of the formation and then the liquid phase containing the polymer in a concentration of up to 10 % and preferably from 0.005 to 1.0% is injected in the calculated amount to form the desired portion of the formation with the liquid phase and the highly branched, ionic polymer to bring in contact. In some cases, a pre-rinse solution containing a diluent such as a surfactant, a nonionic polymer, or an ionic linear polymer that is adsorbed on the formation can be used to displace the branched treatment polymer away from the wellbore or To enable formation surface. This pre-flush actually uses up ion sites in the formation and enables the branched polymer to pass through this zone with minimal treatment by the branched polymer. This diluent treated zone would normally have a high permeability to water. The Ver-
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zweigte Polymerisat würde dann die angrenzende Formationszone behandeln. Dies würde eine Zone mit hoher Durchlässigkeit für Wasser zwischen der mit verzweigtem Polymerisat behandelten Zone und dem ölbohrloch zurücklassen. Dies würde tatsächlich den effektiven Radius oder Durchmesser der mit verzweigtem Polymerisat behandelten Zone rings um das Bohrloch erhöhen. Das Polymerisat kann in einer flüssigen Phase, die eine wässrige Phase, eine organische Phase oder eine substituierte Kohlenwasserstoffphase wie eine Alkohol-, Ester-, Äther-, Keton-, Aldehyd-, Amidphase oder eine Emulsion oder ein Gemisch von zwei oder mehreren dieser flüssigen Phasen mit Wasser oder einer anderen organischen Flüssigkeit ist, vorliegen. Ein Schaumträger kann ebenfalls eingesetzt werden. Die Träger- oder anderen Fluidphasen können sauer, basisch oder neutral sein. Säuren oder saure Trägerfluide können ebenfalls eingesetzt werden.The branched polymer would then form the adjacent formation zone treat. This would create a zone of high permeability to water between that treated with branched polymer Zone and the oil well. This would actually be the effective radius or diameter of the branched Increase polymer treated area around the borehole. The polymer can be in a liquid phase, which is a aqueous phase, an organic phase or a substituted hydrocarbon phase such as an alcohol, ester, ether, Ketone, aldehyde, amide phase or an emulsion or a mixture of two or more of these liquid phases with water or another organic liquid. A foam carrier can also be used. the Carrier or other fluid phases can be acidic, basic or be neutral. Acids or acidic carrier fluids can also be used.
Gegebenenfalls kann das Polymerisat auch in einer wässrigen Säure oder einer wässrigen Salzlösung als Träger verwendet werden. Ein bevorzugter Säureträger kann bis zu 37 °/° Säure wie eine Mineralsäure, organische Säure oder Mischungen hiervon wie Salzsäure, Fluorwasserstoffsäure, Essigsäure, Fumarsäure und dergleichen enthalten. Andere bevorzugte Säurekonzentrationen sind: für die Aufbrechsäurebehandlung bis zu etwa 28 % bzw. 15-28 %, für die Aufbrechsäurebehandlung mit Abdichtmittel wie Sand 3-5 % und bei der Verwendung bei Behandlungen zur WOR-Steuerung 0-5 %· Ein bevorzugter wässriger, saurer Träger sollte einen unter 7 oder 6,5 mit einer geeigneten Mineralsäure oder organischen Säure oder einem Äquivalent hiervon wie Fluorwasserstoffsäure, Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Ameisensäure, Hydroxyessigsäure, Amidosulfosäure, Citronensäure, Fumarsäure, Oxalsäure oder Natriumdihydrogenphosphat eingestellten pH-Wert besitzen. Säure erzeugende Verbindungen, ÄquivalenteIf appropriate, the polymer can also be used as a carrier in an aqueous acid or an aqueous salt solution. A preferred acid carrier can be up to 37 ° / ° acid such as a mineral acid, organic acid or mixtures thereof such as hydrochloric acid, hydrofluoric acid, acetic acid, fumaric acid and the like. Other preferred acid concentrations are: up to about 28 % and 15-28% for fracturing acid treatment, 3-5% for fracturing acid treatment with a sealant such as sand, and 0-5 % when used in WOR control treatments. acidic carrier should have a pH adjusted to below 7 or 6.5 with a suitable mineral or organic acid or an equivalent thereof such as hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, acetic acid, formic acid, hydroxyacetic acid, amidosulfonic acid, citric acid, fumaric acid, oxalic acid or sodium dihydrogen phosphate. Possess value. Acid Generating Compounds, Equivalents
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oder Vorläuferverbindungen können ebenfalls verwendet werden, beispielsweise Ammoniumbifluorid, Essigsäureanhydrid und Methylformiat. Für höhere Konzentrationen von bestimmten Polymerisaten kann die hohe Viskosität und der Pumpdruck ein Problem werden. Die Trägerflüssigkeit bzw. das Trägerfluid kann eine oder mehrere Säuren, Verdünnungsmittel, Lösungsmittel oder andere flüssige Phasen als Trägerfluid enthalten oder in Folge mit dem Träger injiziert werden. Wenn das verzweigte Polymerisat mit einer Säure oder einer sauren Flüssigkeit vermischt wird, kann das Gemisch für eine oder mehrere Funktionen wie zum Aufbrechen, zur Säurebehandlung, zum Säureaufbruch oder zur Entfernung von nichterwünschtem Material wie Krusten, Carbonaten, Rost und anderen verstopfenden Materialien aus Bohrlöchern, Rohrleitungen, einer Formation oder Prozeßausrüstungen verwendet werden. In einigen Fällen könnte das verzweigte Polymerisat so ausgelegt werden, daß die gereinigten Oberflächen ebenso wie eine teilchenförmige Formation behandelt werden. Diese Behandlung mit verzweigtem Polymerisat kann ebenfalls dazu dienen, die Ablagerung oder Bildung von bestimmten schädlichen Materialien wie Paraffin, Krusten, Carbonaten, Rost und dergleichen zu verringern. Einige verzweigte Polymerisate können ebenfalls dazu dienen, die Säuren zu verlängern oder zu hemmen, anders ausgedrückt, das Polymerisat verlängert die für eine vorgegebene Konzentration der Säure erforderliche Zeit zur Reaktion mit einer vorgegebenen Menge an Substrat. Dies ermöglicht eine tiefere Injektion einer das Polymerisat enthaltenden Säure in eine Formation, bevor die Säure aufgebraucht wird und ermöglicht eine Reaktion mit tiefer in der Formation vorliegendem Material. Die Trägerflüssigkeit kann entweder eine Wasser-in-Öl-Emulsion oder eine Öl-in-Wasser-Emulsion sein, und das Trägerfluid kann gegebenenfalls Bestandteile wie teilchenförraiges Material, verwendet beim Aufbrechen, grenzflächenaktive Mittel, die mit dem Polymerisat verträglich sind, Inhibitoren und Umleitmittel enthalten. Die PoIy-or precursor compounds can also be used, for example ammonium bifluoride, acetic anhydride and Methyl formate. For higher concentrations of certain polymers, the high viscosity and the pump pressure become a problem. The carrier liquid or the carrier fluid can be one or more acids, diluents, Solvent or other liquid phases contain as a carrier fluid or be injected in sequence with the carrier. if the branched polymer is mixed with an acid or an acidic liquid, the mixture for one or multiple functions such as breaking, acid treatment, acid breaking or removing unwanted items Material such as crusts, carbonates, rust and other clogging materials from boreholes, pipelines, a formation or process equipment can be used. In some cases, the branched polymer could be designed so that the cleaned surfaces are treated like a particulate formation. This treatment with Branched polymer can also serve to prevent the deposition or formation of certain harmful materials such as paraffin, crusts, carbonates, rust and the like. Some branched polymers can also serve to lengthen the acids or to inhibit, in other words, the polymer extends the for a given Concentration of the acid required time to react with a given amount of substrate. this makes possible a deeper injection of an acid containing the polymer into a formation before the acid is depleted and allows for reaction with material deeper in the formation. The carrier liquid can either a water-in-oil emulsion or an oil-in-water emulsion and the carrier fluid may optionally contain ingredients such as particulate material used in breaking up, surfactants compatible with the polymer, inhibitors and diversion agents. The poly
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merisate können mit anderen Polymerisaten oder Zusätzen vermischt angewandt werden, so daß gleichzeitig mehr als eine Behandlung durchgeführt wird. Da "bestimmte, bevorzugte Polymerisatbehandlungen im wesentlichen dauerhaft und stabil gegenüber Salzlösung und den meisten Säuren sind, können diese Polymerisatphasen aus dem Bohrloch verdrängt werden oder innerhalb der behandelten Formation unter Verwendung von zusätzlicher Trägerflüssigkeit, Säuren, wässrigen oder organischen Phasen verschoben werden. Zusätzlich kann die Behandlung in einer oder in mehreren Behandlungsphasen mit verschiedenen Abstandsfluiden bzw. -flüssigkeiten oder anderen Typen von Behandlungsfluiden oder -flüssigkeiten zwischen der das Polymerisat enthaltenden, flüssigen Phase durchgeführt werden.merisate can be mixed with other polymers or additives, so that at the same time more than a treatment is carried out. Because "certain preferred polymer treatments are essentially permanent and are stable to saline and most acids, these polymer phases can come out of the borehole displaced or within the treated formation using additional carrier fluid, Acids, aqueous or organic phases are shifted. In addition, the treatment can be in a or in several treatment phases with different spacing fluids or liquids or other types of treatment fluids or liquids carried out between the liquid phase containing the polymer will.
Für die Anwendung in Bohrlochfluiden wie beim Bohren, bei der Fertigstellung, beim Testen, beim Zementieren oder in Zementierungszusaramensetzungen ist ein bevorzugter Träger eine wässrige Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit besitzt vorzugsweise einen basischen pH-Wert oder einen pH-Wert grosser als etwa 6,5 oder 7 und vorzugsweise oberhalb etwa oder 12. Der pH-Wert der meisten Portlandzementzusammensetzungen liegt oberhalb etwa 12. Bei diesen Flüssigkeiten kann das verzweigte Polymerisat zur Behandlung von mit der Flüssigkeit kontaktierten Formationen oder zur Behandlung der Flüssigkeit selbst dienen, d.h. zur Reduzierung des Flüssigkeitsverlustes, zur Erhöhung der Viskosität der Flüssigkeit und zum Gelieren der Flüssigkeit.For use in borehole fluids such as drilling, at finishing, testing, cementing, or in cementing compositions is a preferred vehicle an aqueous liquid. This liquid preferably has a basic pH value or a pH value greater than about 6.5 or 7, and preferably above about or 12. The pH of most portland cement compositions is above about 12. In these liquids, the branched polymer can be used to treat formations in contact with the fluid or to treat the fluid itself, i.e. to reduce it the loss of fluid, to increase the viscosity of the fluid and to gel the fluid.
Polymerisateinheiten, welche für die verzweigten Polymerisate gemäß der Erfindung verwendet werden können, können allgemein von beliebigem Typ der Polymerisateinheit sein, welche an andere Polymerisateinheiten des gleichen Typs oder eines unterschiedlichen Typs gebunden sind, um einPolymer units, which for the branched polymers can be used according to the invention, can generally be of any type of polymer unit, which are bonded to other polymer units of the same type or of a different type in order to obtain a
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verzweigtes, wasserlösliches Polymerisat zu bilden. Vorzugsweise können die Polymerisateinheiten von einer oder mehreren Klassen hergestellt oder abgeleitet sein, wobei diese umfassen: (1) Vinyl-monomere oder Dienmonomere, die eine Kette mit Kohlenstoff-zu-Kohlenstoff-Bindung, welche eine Doppelbindung enthalten können, bilden, (2) Diallylmonomere, welche einen cyclischen oder heterocyclischen Abschnitt in der Polymerisatkette bilden können, (3) Monomere vom Imin- oder Amintyp, welche Stickstoffatome in der Polymerisatkette ergeben, (4-) Monomere vom Amidtyp, welche Nyloneinheiten und Polymerisateinheiten vom Proteintyp enthalten, (5) Saccharidmonomereneinheiten, Polymerisate und Derivate hiervon, welche Stärken, Guarharze, Xanthangum, Cellulose und Derivate hiervon umfassen, (6) Äther und Sulfide, welche Sauerstoff und Schwefel in der Polymerisatkette einschließen, (7) Carbonate, welche die Carbonatgruppe in der Polymerisatkette einschließen entweder in einer linearen Kette oder in einer anhängenden Gruppe, und (8) Urethane, welche die Urethanbindung in der Polymerisatkette entweder in einer linearen Kette oder in einer anhängenden Gruppe einschließen. Diese Polymerisateinheiten können als überwiegende Klasse oder kombiniert in regelmäßiger oder statistisch verteilter Anordnung, in Blockkombinationen oder in anderen verschiedenen Kombinationen vorliegen. Bei Polymerisateinheiten, welche weniger als gewünscht in einem besonderen Fluid löslich sind, können andere Polymerisateinheiten, Substituenten, bestimmte verzweigte Ketten oder Kombinationen hiervon angewandt werden, um die gewünschte Löslichkeit und die Gesaratpolymerisateigenschaften, welche für den beabsichtigten Zweck erforderlich sind, zu erreichen. Jedoch umfassen die erfindungsgemäßen Polymerisate solche, in denen ein signifikanter Anteil, wenigstens etwa 0,1 % und vorzugsweise 1 % der verzweigten Polymerisateinheiten durch die zuvor gegebenen Klassen oder wenigstens eine der zuvorgenannten Formeln definiert sind. Die zuvorgenannten Polymerisat-to form branched, water-soluble polymer. The polymer units can preferably be produced or derived from one or more classes, these comprising: (1) vinyl monomers or diene monomers which form a chain with a carbon-to-carbon bond which can contain a double bond, (2) Diallyl monomers, which can form a cyclic or heterocyclic section in the polymer chain, (3) monomers of the imine or amine type, which produce nitrogen atoms in the polymer chain, (4-) monomers of the amide type, which contain nylon units and polymer units of the protein type, (5) Saccharide monomer units, polymers and derivatives thereof which include starches, guar resins, xanthan gum, cellulose and derivatives thereof, (6) ethers and sulfides which include oxygen and sulfur in the polymer chain, (7) carbonates which include the carbonate group in the polymer chain either in a linear chain or in a pendant group, and (8) urethanes containing the Include urethane linkage in the polymer chain either in a linear chain or in a pendant group. These polymer units can be present as a predominant class or combined in a regular or randomly distributed arrangement, in block combinations or in other various combinations. In the case of polymer units which are less soluble than desired in a particular fluid, other polymer units, substituents, certain branched chains or combinations thereof can be used in order to achieve the desired solubility and the overall polymer properties which are required for the intended purpose. However, the polymers according to the invention include those in which a significant proportion, at least about 0.1% and preferably 1 % of the branched polymer units are defined by the classes given above or at least one of the formulas mentioned above. The aforementioned polymer
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einheiten können durch eine oder mehrere der folgenden Strukturformeln wiedergegeben oder erläutert werden,units can be represented by one or more of the following structural formulas reproduced or explained,
Klasse I: Vinyl oder Dien-polymerisateinheiten können definiert werden als: Class I: Vinyl or diene polymer units can be defined as:
ι"ι "
C-R9-J]-R fllCR 9 -J] -R fll
1212th
^l 3^ l 3
1616
.7.7
n.n.
worin bedeuten:where mean:
R4» R7» R 4 » R 7»
R8» R10» R13» R 8 » R 10» R 13 »
1 2 7 8» R10» R13» R14 und R16 unabhängig
voneinander ein Wasserstoffatom, einen Alkyl-, Alkenyl-,
Alkinyl-, Aryl-, Acyl-, cyclischen Kohlen-Wasserstoff-, heterocyclischen Kohlenwasserstoff-, Hydroxyl-, Carboxyl-,
Carbonylrest oder die Reste
-OH19, -NR19R201 -SR23, -SR19R20, XA, oder
Kombinationen hiervon, welche ebenfalls Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff oder Phosphor enthalten können,
worin 1 2 7 8 » R 10» R 13 » R 14 and R 16 independently of one another a hydrogen atom, an alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, acyl, cyclic carbon-hydrogen, heterocyclic hydrocarbon, hydroxyl, Carboxyl, carbonyl radical or the radicals
-OH 19 , -NR 19 R 201 -SR 23 , -SR 19 R 20 , X A , or combinations thereof, which can also contain oxygen, sulfur, nitrogen or phosphorus, in which
XA -Cl, -Br oder -NO2 ist,X A is -Cl, -Br or -NO 2 ,
R5, Rc, R6, Rg, R11, R12, R1^, R17 und R1Q unabhängig voneinander einen nicht vorhandenen Rest oder Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Acyl-, Carbonyl-, Carboxyl-, aromatischen Kohlenwasserstoff-, cyclischenKohlenwasserstoff-, heterocyclischenKohlenwasserstoffrest oder Kombinationen hiervon, welche ebenfalls Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff oder Phosphor enthalten können,R 5 , Rc, R 6 , Rg, R 11 , R 12 , R 1 ^, R 17 and R 1Q independently of one another a nonexistent radical or alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, acyl, carbonyl, Carboxyl, aromatic hydrocarbon, cyclic hydrocarbon, heterocyclic hydrocarbon radical or combinations thereof, which can also contain oxygen, sulfur, nitrogen or phosphorus,
R1O, R20, R21 und R22 unabhängig voneinander einen nicht vorhandenen Rest oder ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Acyl-, cyclischen Kohlenwasserstoff-, heterocyclischen Kohlenwasserstoffrest oder Kombinationen hiervon, welche ebenfalls Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff oder Phosphor enthalten können,R 1 O, R 20 , R 21 and R 22 independently of one another a nonexistent radical or a hydrogen atom or an alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, acyl, cyclic hydrocarbon, heterocyclic hydrocarbon radical or combinations thereof, which also May contain oxygen, sulfur, nitrogen or phosphorus,
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R2, unabhängig voneinander in jeder Stellung ein Wasserstoff atom einen Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Acyl-, cyclischen Kohlenwasserstoff-, heterocyclischen Kohlenwasserstbffrest oder die Reste M+1, M+2, M+5, M+\ +NRy.(^20R2"\R22 oder Kombinationen hiervon, welche ebenfalls Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff oder Phosphor enthalten können,R 2 , independently of one another, is a hydrogen atom in each position, an alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, acyl, cyclic hydrocarbon, heterocyclic hydrocarbon radical or the radicals M +1 , M +2 , M +5 , M + \ + NR y . ( ^ 20 R 2 "\ R 22 or combinations thereof, which can also contain oxygen, sulfur, nitrogen or phosphorus,
R2^ unabhängig in jeder Stellung einen Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, aromatischen Kohlenwasserstoffrest oder Kombinationen hiervon, welche ebenfalls Sauerstoff, Schwefel,R 2 ^ independently in each position an alkyl, alkenyl, alkynyl, aromatic hydrocarbon radical or combinations thereof, which also contain oxygen, sulfur,
Stickstoff oder Phosphor enthalten können, worin der Rest R2*. zwei oder mehr zusammen mit Stickstoff gebundene Atome unter Bildung eines Ringes aufweist, M unabhängig voneinander in jeder Stellung einen Ammoniumrest oder substituierten Ammoniumrest, ein Metallion oder eine Mischung hiervon, G1, Gp und G, unabhängig voneinander einen nicht vorhandenen Rest, ein Wasserstoffatom oder die Reste -SO3R23,May contain nitrogen or phosphorus, in which the radical R 2 *. has two or more atoms bonded together with nitrogen to form a ring, M independently of one another in each position an ammonium radical or substituted ammonium radical, a metal ion or a mixture thereof, G 1 , Gp and G, independently of one another, a non-existent radical, a hydrogen atom or the radicals -SO 3 R 23 ,
O O -OSO3R23, -PO3R23^R23, -OR23, -0-C-R19, -C-OR23,OO -OSO 3 R 23 , -PO 3 R 23 ^ R 23 , -OR 23 , -0-CR 19 , -C-OR 23 ,
oder Kombinationen hiervon,or combinations thereof,
U1, n2 und n, unabhängig voneinander ganze Zahlen vonU 1 , n 2 and n, independently of one another, integers of
etwa O - 5OO 000, wobei n1+n2+n3 > 3 ist,about O - 5OO 000, where n 1 + n 2 + n 3 > 3,
wobei jeder Kohlenwasserstoffrest unabhängig voneinander O bis 10 Kohlenstoffatome und wahlweise O bis 4- Heterogruppen von Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff oder Phosphor enthält, undeach hydrocarbon radical independently of one another from 0 to 10 carbon atoms and optionally from 0 to 4 hetero groups of oxygen, sulfur, nitrogen or phosphorus, and
worin die an jedes Atom gebundenen Reste und die Strukturformel hiervon die Bindungen dieses Atoma ausgleichen.wherein the radicals attached to each atom and the structural formula thereof balance the bonds of that atom.
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Bei der Beschreibung kann jede nicht spezifizierte Bindung oder nicht spezifizierter Rest ein Wasserstoffatom, eine Doppelbindung, eine cyclische Bindung oder, wo dies zulässig ist, eine oder der anderen hier beschriebenen Strukturen sein. Die Reste oder Gruppen, welche eine mit Strich gekennzeichnete Ziffernbezeichnung tragen, z.B. R.«,, R20I usw., sind unabhängig als gleiche Reste mit der nicht mit Strich versehenen Basisnummer definiert. Im Hinblick auf diese Angaben kennt der Fachmann die Reste, Bindungen und Strukturen, welche für jede Kombination zur Bildung einer stabilen Polymerisatkonfiguration geeignet oder möglich sind. Beispielsweise kann die Strukturformel jeder Polymerisateinheit, jedes Restes oder jeder Gruppe interne Atome oder Reste, interne Bindungen, mehr als eine Bindung oder unterschiedliche Bindungstypen aufweisen, um die Bindungen von benachbarten Einheiten, Resten oder Gruppen auszugleichen. Der hier verwendete Ausdruck "Stabilität" bedeutet lediglich, daß die Struktur und/oder Kombination möglich ist oder eine Definition ist, und nicht, daß die Struktur die Fähigkeit zum Beweis oder zur Isolation aufweist. Substituierte Ammoniumreste, wie sie hier verwendet werden, sind als Reste """NR.qR^R^R^ definiert. Die verwendete Bezeichnung "M" bezieht sich auf ein Kation, und "A" bezieht sich auf ein Anion, dessen Ladung von etwa 1-4 variieren kann.In the description, any unspecified bond or radical may be a hydrogen atom, a double bond, a cyclic bond, or, where permissible, one or the other structures described herein. The radicals or groups which have a numerical designation marked with a prime, eg R. «,, R 20 I etc., are independently defined as the same radicals with the basic number not provided with a prime. With regard to this information, the person skilled in the art knows the radicals, bonds and structures which are suitable or possible for any combination to form a stable polymer configuration. For example, the structural formula of each polymer unit, each radical or each group can have internal atoms or radicals, internal bonds, more than one bond or different bond types in order to balance the bonds of adjacent units, radicals or groups. As used herein, the term "stability" means only that the structure and / or combination is possible or is a definition, and not that the structure has the capability of evidence or isolation. As used herein, substituted ammonium groups are defined as groups """NR.qR ^ R ^ R ^. The term" M "used refers to a cation and" A "refers to an anion whose charge is from can vary approximately 1-4.
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Klasse II; Diallylpolymerisateinheiten können definiert werden als: Class II; Diallyl polymer units can be defined as:
worin bedeuten:where mean:
**25» ^26» ^28» ^29' ^31 utl^ ^32 utla^nänSiS voneinander die gleiche Bedeutung wie R^;** 25 »^ 26» ^ 28 »^ 29 '^ 31 utl ^ ^ 32 utla ^ n ä n SiS of each other the same meaning as R ^;
Rp7, RxQ und R„ unabhängig voneinander einen Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, aromatischen Kohlenwasserstoffrest oder Kombinationen hiervon, welche ebenfalls Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder Phosphor enthalten können, wobei jeder dieser Reste R zwei oder mehr Atome gebunden zusammen mit der gezeigten G-Gruppe unter Bildung eines Ringes aufweist,Rp 7 , RxQ and R "independently of one another an alkyl, alkenyl, alkynyl, aromatic hydrocarbon radical or combinations thereof, which can also contain oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus, each of these radicals R having two or more atoms bonded together with the has shown G group to form a ring,
, G1- und, G 1 - and
wobei R-4Q, Rpn utu* definiert besitzen,where R-4Q, Rpn utu * have defined,
unabhängig voneinander die Resteindependently of one another the residues
i 9R20»i 9 R 20 »
Sleicne Bedeutung wie zuvorSl e i cne importance as before
n^, tir und n^ unabhängig voneinander ganze Zahlen von etwa 0-500 000, wobei η^+η^+η^ > 3 ist, undn ^, tir and n ^ independently of one another are integers of about 0-500,000, where η ^ + η ^ + η ^ > 3, and
wobei die anderen geeigneten Bedingungen der Klasse I auch auf die Polymerisateinheiten der Klasse II zutreffen.the other suitable Class I conditions also applying to the Class II polymer units.
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Klasse III: Polymerisateinheiten vom Imin- oder Amintyp können definiert werden als: Class III: polymer units of the imine or amine type can be defined as:
34 j R34 j R
f35f35
3737
3636
n.n.
R39 R 39
4040
MlMl
R., I 43R., I 43
n,n,
worin bedeuten:where mean:
jT) R38» R41» R42 und R45 unabhängig voneinanderjT) R 38 » R 41» R 42 and R 45 independent of one another
die gleiche Definition wiethe same definition as
' R ' R
voneinanderfrom each other
35* 36' 39' 40' 43
ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-,
Aryl-, Acyl-, Carboxyl-, Carbonyl-, cyclischen Kohlenwasserstoff-,
heterocyclischen Kohlenwasserstoffrest oder die Reste -ORp,, -NR10R25, -SR25, -SR1QR25 +, X*
oder Kombinationen hiervon, welche ebenfalls Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder Phosphor enthalten können,35 * 36 '39' 40 '43
a hydrogen atom or an alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, acyl, carboxyl, carbonyl, cyclic hydrocarbon, heterocyclic hydrocarbon radical or the radicals -ORp 1, -NR 10 R 25 , -SR 25 , -SR 1 QR 25 + , X * or combinations thereof, which can also contain oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus,
wobei R^q und Rp, die zuvor angegebene Bedeutung besitzen,where R ^ q and Rp have the meaning given above,
Qn, ng und nq unabhängig voneinander ganze Zahlen von etwa 0-500 000, wobei n^+no+nQ ^ 3 ist, undQn, ng and nq are independently integers of about 0-500,000, where n ^ + no + nQ ^ 3, and
wobei die anderen geeigneten Bedingungen für Klasse I auch auf die Polymerisateinheiten der Klasse III zutreffen.the other suitable conditions for class I also applying to the polymer units of class III.
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Klasse IV: Polymerisateinheiten vom Amidtyp können definiert werden als: Class IV: Amide-type polymer units can be defined as:
N-R41-C-R47 NR 41 -C- R 47
1010
5050
52 '5352 '53
5454
1212th
worin bedeuten:where mean:
^/l6» ^4-7» ^4Q* ^5O* ^S2 un<^ ^53 una^nängig voneinander die gleiche Bedeutung wie R^ mit der Ausnahme für -OR19, -M19R20, -SR19, -SR19R20 + und XA, wobei sie unabhängig voneinander auch nicht vorhandene Reste sein können,^ / l6 »^ 4-7» ^ 4Q * ^ 5O * ^ S2 un < ^ ^ 53 una ^ n ängig each other the same meaning as R ^ with the exception for -OR 19 , -M 19 R 20 , -SR 19 , -SR 19 R 20 + and X A , where they can also be radicals that are not present independently of one another,
R^jQ, R^1 und Rr/, unabhängig voneinander die gleiche Bedeutung wie R,, jedoch vorausgesetzt, daß nicht alle drei Reste R nichtvorhandene Reste sein können,R ^ jQ, R ^ 1 and Rr /, independently of one another, have the same meaning as R ,, but provided that not all three radicals R can be non-existent radicals,
n10, n^ und n12 unabhängig voneinander ganze Zahlen von etwa 0-500 000, wobei n10+n11+ni2 £ 3 ist, undn 10 , n ^ and n 12 are independently integers from about 0-500,000, where n 10 + n 11 + n i2 £ 3, and
worin die anderen geeigneten Bedingungen für Klasse I auch auf die Polymerisateinheiten der Klasse IV zutreffen.wherein the other suitable conditions for class I also apply to the polymer units of class IV.
030015/0842030015/0842
Klasse V: Saccharic!- und Saccharidderivat-einheiten können definiert werden als: Class V: Saccharic! And saccharide derivative units can be defined as:
*13* 13
worin bedeuten:where mean:
R56, R57,R 56 , R 57 ,
R61* R62R 61 * R 62
5 58, R59, R60I R61* R62 ^ R63 ^abhängig 5 58 , R 59 , R 60 IR 61 * R 62 ^ R 63 ^ dependent
voneinander ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl-, Alkenyl-, Alinyl-, Aryl-, Acyl-, Carboxyl-, Carbonyl-, cyclischen Kohlenwasserstoff-, heterocyclischen Kohlenwasserstoffrestfrom each other a hydrogen atom or an alkyl, alkenyl, Alinyl, aryl, acyl, carboxyl, carbonyl, cyclic hydrocarbon, heterocyclic hydrocarbon radical
oder die Reste Mor the remnants of M
+1+1
+2 M+3 + 2 M + 3
, eine Pentoseeinheit, η oder Kombinationen, a pentose unit, η, or combinations
eine Hexoseeinheit, den Rest -OR^q hiervon, welche weiterhin Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder Phosphor enthalten können,a hexose unit, the remainder -OR ^ q of which, which may also contain oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus,
M die zuvor angegebene Bedeutung besitzt,M has the meaning given above,
η^.χ, n^ und n.r unabhängig voneinander ganze Zahlen von etwa 0-500 000, wobei n.-z+n^^+n^c- £ 3 sind, undη ^ .χ, n ^ and nr are independently integers from about 0-500,000, where n. -z + n ^^ + n ^ c- £ 3, and
worin die anderen geeigneten Bedingungen für Klasse I auf die Polymerisateinheiten der Klasse V zutreffen.wherein the other suitable conditions for Class I apply to the Class V polymer units.
Wie zuvor gezeigt, wird die konventionelle chemische Terminologie angev/andt, so daß die Kohlenstoff atome an der Schnittstelle der Linien der sechsgliedrigen Ringe mit der Ausnahme, wo das Sauerstoffatom (O) angezeigt ist, gezeigt sind. Keine spezifische Stereochemie oder Stereostruktur soll durch die angegebenen Strukturformeln festgelegt werden. Dies bedeutet, daß die gezeigten Strukturformeln alle anwendbaren Variationen und Äquivalente einschließen.As previously indicated, conventional chemical terminology is used so that the carbon atoms are at the interface of the lines of the six-membered rings except where the oxygen atom (O) is indicated are shown. No specific stereochemistry or stereostructure should be determined by the structural formulas given. This means, that the structural formulas shown include all applicable variations and equivalents.
0300 1 5/08420300 1 5/0842
29391U29391U
Klasse VI; Äther- und Sulfid-polymerisateinheiten können definiert werden als: Class VI ; Ether and sulfide polymer units can be defined as:
I l64~f~"XB"I l 64 ~ f ~ " X B"
k66 k 66
1616
f68f68
R67 y xc R 67 y x c
R69 R 69
1717th
7272
worin bedeuten:where mean:
^64» ^67 un<^ ^70 una^>nänsi6 voneinander die gleiche Bedeutung wie R,,^ 64 »^ 67 un < ^ ^ 70 una ^ > n änsi6 each other the same meaning as R ,,
^6S1 ^66» ^68» ^69» ^71 un(^ ^72 una^nängig voneinander die gleiche Bedeutung wie R,- mit Ausnahme von einem Hydroxylrest,^ 6S 1 ^ 66 »^ 68» ^ 69 »^ 71 un ( ^ ^ 72 una ^ n ängig each other the same meaning as R, - with the exception of a hydroxyl radical,
Xg, XQ und Xjj unabhängig voneinander Sauerstoff oder Schwefel,Xg, X Q and Xjj independently of one another are oxygen or sulfur,
n^jg, n^r; und n^o unabhängig voneinander ganze Zahlen von etwa 0-500 000, wobei tli6+ni7+n'i8 ~ ^ ist, undn ^ jg, n ^ r; and n ^ o are independently integers from about 0-500,000, where tl i6 + n i7 + n 'i8 ~ ^, and
worin die anderen geeigneten Bedingungen für Klasse I auf die Polymerisateinheiten von Klasse VI zutreffen.wherein the other suitable conditions for Class I apply to the polymer units of Class VI.
030015/0842030015/0842
29391U29391U
Klasse VII; Carbonatpolymerisateinheiten können definiert werden als: Class VII; Carbonate polymer units can be defined as:
-C-O-C-O
-R71-O-C-O-R 71 -OCO
2020th
O=C-O- -O = C-O- -
O I R.O I R.
C-O-C-O-
2121st
worin bedeuten:where mean:
undand
R^
Bedeutung wieR ^
Meaning like
unabhängig voneinander die gleicheindependently the same
n1°/» n20 und n21 unakhängig voneinander ganze Zahlen von etwa 0-500 000, wobei n^g+n^Q+np^ > 3 ist, und n ° 1 / "n 20 and n 21 una khängig are integers from about 0 to 500,000, where n ^ + n ^ g ^ np + Q> 3, and
worin die anderen geeigneten Bedingungen für Klasse I auf die Polymerisateinheiten von Klasse VII zutreffen.wherein the other suitable conditions for Class I apply to the polymer units of Class VII.
Wie zuvor gezeigt, können die nichtverbundenen Bindungen der Polymerisateinheit vom Typ np, mit einer anderen, ähnlichen Polymerisateinheit verbunden sein, oder jede Bindung kann unabhängig voneinander mit einem anderen Typ von Rest oder Polymerisateinheit verbunden sein.As previously shown, the unbonded bonds the polymer unit of type np, with another, be connected similar polymer unit, or each bond can be independently of one another with another Type of residue or polymer unit to be connected.
030015/0842030015/0842
29391H29391H
Klasse VIII: Urethan- oder Harnstoff-polymerisateinheiten können definiert werden als: Class VIII: urethane or urea polymer units can be defined as:
2222nd
O=C-NH-R01-UX O = C-NH-R 01 -UX
worin bedeuten:where mean:
R76» R77» R78» R79» R80 und R81 unabnänSiS voneinander die gleiche Bedeutung wie R,, R 76 » R 77» R 78 » R 79» R 80 and R 81 independently SiS have the same meaning as R ,,
• Xc, X6, X7 und Xq unabhängig voneinander die Gruppierungen:• Xc, X 6 , X 7 and Xq independently of one another the groupings:
-0-, =HH19, =HI19 oder -S-,-0-, = HH 19 , = HI 19 or -S-,
ripp und up, unabhängig voneinander ganze Zahlen von etwa 0-500 000, wobei ^P^i - ^ "5^ un(^ ripp and up, independently of one another, integers from about 0-500,000, where ^ P ^ i - ^ " 5 ^ un ( ^
worin die anderen geeigneten Bedingungen für Klasse I und Klasse VII auf die Polymerisateinheiten der Klasse VIII zutreffen.wherein the other suitable conditions for Class I and Class VII are based on the Class VIII polymer units hold true.
Das an die Stickstoffatome gebundene Wasserstoffatom kann mit einem anderen Rest wie einem Keton, Isocyanat, SäurehalogenLd, Epoxid und dergleichen für eine weitere Verzweigung oder Vernetzung des verzweigten Polymerisates umgesetzt werden.The hydrogen atom bound to the nitrogen atoms can with another residue such as a ketone, isocyanate, acid halide, Epoxy and the like are reacted for further branching or crosslinking of the branched polymer.
030015/0842030015/0842
29391H29391H
Beispiele für Polymerisateinheiten innerhalb der A.Examples of polymer units within A.
fH3f H 3
I NHI. NH
CH2 f»2CH 2 f »2
C2H5 C2H5 C 2 H 5 C 2 H 5
n.n.
C=OC = O
LhLh
N ( CHN (CH
HO-CH CHHO-CH CH
CH CHCH CH
2 X,2 X,
OCH.OCH.
fH3f H 3
-c—c-c-c
H C=O OH C = O O
HO-HO-
-"2- "2
:h:H
n.n.
worin sind:where are:
, R2, R7, R8, R13,, R 2 , R 7 , R 8 , R 13 ,
= Wasserstoff,= Hydrogen,
R4, R10 undR 4 , R 10 and
-CH3;-CH 3 ;
R3, R6, R9, R12, R15 und R18 = nichtvorhandener Rest R5 = nichtvorhandener Rest R11 und R7 = CarbonylrestR 3 , R 6 , R 9 , R 12 , R 15 and R 18 = nonexistent radical R 5 = nonexistent radical R 11 and R 7 = carbonyl radical
G1 = - -C-NR19R20 mit = H und R,G 1 = - -C-NR 19 R 20 with = H and R,
l20 l 20
mitwith
R1 =nichi7VOrhan doner Rest, R30 = H und R R 1 = no presence of the remainder, R 30 = H and R
= 20-700 ist und = 20-700 and
2121st
worinwherein
-OCH.-OH.
2323
worin X2 = 20-700 und ηχ = 10-5.000; n2 = 0-20 n3 = 0-20, wobei jedoch n^ und n, nicht beide den Wert Null haben können. wherein X 2 = 20-700 and η χ = 10-5,000; n 2 = 0-20 n 3 = 0-20, but n ^ and n, not both, can have the value zero.
030015/0842030015/0842
-29391U-29391U
ffff
-C-C--C-C-
klkl
CH.CH.
worin sind:where are:
R3' R5' R6'
dene Reste,
4, R 3 ' R 5' R 6 '
dene leftovers,
4 ,
~0CH ~ 0CH
R9' R 9 '
, R2, R4, R7,, R 2 , R 4 , R 7 ,
-C- -(OCH2CH-C- - (OCH 2 CH
-CH-.C=O-CH-.C = O
n.n.
H HH H
r;r;
15' R1715 ' R 17
und R18 and R 18
3 H,3 H,
n.n.
nichtvorhan-not available
OR- nit R- = Carbonylrest (-C-) ;OR- nit R- = carbonyl radical (-C-);
2CH2^OCH3 mit ; X3 S 10-1.000; n2 ^3IO-LOOO; und n 2 CH 2 ^ OCH 3 with; X 3 S 10-1,000; n 2 ^ 3 IO-LOOO; and n 20-700; und , =" 2-1.000.20-700; and, = "2-1,000.
030015/0642030015/0642
-CH2CH-CH 2 CH
_J ni_Y n i
worin sind:where are:
- 152 -29391U- 152 -29391U
CH2CHCH 2 CH
CH, =0 CH, = 0
-CH2J n2 -CH 2 Y n 2
, R2, R4, R7, R8, R10, R13, und , R 2 , R 4 , R 7 , R 8 , R 10 , R 13 , and
CH2CHCH 2 CH
= H,= H,
R3, R6, Rg, R12, R15, fieste, R 3 , R 6 , R g , R 12 , R 15 , solid,
, G1, R11 und R3 = nichtvorhandene, G 1 , R 11 and R 3 = nonexistent
o-O-
G2 = NG 2 = N
-CH CHOHCH (OCH CH^ OCH,;-CH CHOHCH (OCH CH ^ OCH ,;
/ ί / ί ΔΔ X4 JX 4 y
η,, n~, η ,, n ~,
0-500 mit0-500 with
nicht Null ist, X4 = 20-700.is not zero, X 4 = 20-700.
- 10-600, wobei jedoch- 10-600, however
030015/0842030015/0842
Beispiele für Polymerisateinheiten der Klasse II sind:Examples of class II polymer units are:
worin sind:where are:
>' R26' R26'>' R 26' R 26 '
31 ' "3231 '"32
= H,= H,
G4 und G5 G 4 and G 5
CH-CH(OH)CH mit x_ und χ = 0-3,000; n4 = 10-5.000; n5 undn6 = 0-2.500, wobei jedoch nc nicht beide Null sind,/n4+n5+n6 = 10-10.000.CH-CH (OH) CH with x_ and χ = 0-3,000; n 4 = 10-5,000; n 5 and n 6 = 0-2,500, but where n c are not both zero, / n 4 + n 5 + n 6 = 10-10,000.
undand
030016/08A2030016 / 08A2
Beispiele von Polymerisateinheiten innerhalb der Klasse III sind:Examples of polymer units within class III are:
H
N-CH2CH2 H
N-CH 2 CH 2
n.n.
worin sind: R , r where are: R , r
N-CH2CH2 N-CH 2 CH 2
'2'2
C8 ^ C 8 ^
R42 = nichtvorhandene Reste,R 42 = nonexistent residues,
35 l37 35 l 37
R39 und R43 = H-,R 39 and R 43 = H-,
R41 und R45 = -CH2CH2- (Äthylen );R 41 and R 45 = -CH 2 CH 2 - (ethylene);
R36 = -(CH2CH2-NR 36 = - (CH 2 CH 2 -N
mit. x. 10-200;with. x. 10-200;
mitwith
10-200;10-200;
2222x32222x3
-(CH CH9-N+* mit xQ = 10-200; und 9 ander- (CH CH 9 -N + * with x Q = 10-200; and 9 others
nn, no und no jew.eils unabhängig -vonein/= 10-1500 / 0 y ' n n , no and no each independent -of a / = 10-1500 / 0 y '
030015/0842030015/0842
2939ΊΗ2939ΊΗ
CHn CH n
--N-CH2CH(OH)CH2---N-CH 2 CH (OH) CH 2 -
n7 n 7
CH.CH.
-N-CH-CH (OH) CH9 -N-CH-CH (OH) CH 9
I 2 2 I 2 2
Γ2 Γ 2
CH(OH)CH (OH)
CH9-(OCH9CH-*-- OCH ζ δ i X10 CH 9 - (OCH 9 CH - * - OCH ζ δ i X 10
CH,CH,
I * CH, 0 HI * CH, 0H
3 I I 3 II
(CH2-Ch-CH-2 j X11J 2 (CH 2 -Ch-CH- 2 j X 11 J 2
O=QO = Q
NH2 C=ONH 2 C = O
NHNH
2j2y
worin sind:where are:
34, R38 ipd R42 s nichtvorhandene Reste, 34 , R 38 ipd R 42 s non-existent residues,
ν R34,ν R 34 ,
35'35 '
· R · R
4444
-CH3;-CH 3 ;
R40 = -CH2CH(OH)CH2-(OCH2CH2^-OCh3 mit X10 ~ 10-700; R37 und R41 β -CH2CH(OH)CH2-;R 40 = -CH 2 CH (OH) CH 2 - (OCH 2 CH 2 ^ -OCh 3 with X 10 ~ 10-700; R 37 and R 41 β -CH 2 CH (OH) CH 2 -;
:2-CH-CH2-: 2 -CH-CH 2 -
R45 =R 45 =
CH2CH2-C-NH2 CH 2 CH 2 -C -NH 2
X11 = 20-20.000; und X 11 = 20-20,000; and
n?/ n- tnd ng = '^ 0-500, wobei jedoch nQ und n^ nicht beide Null sind.n ? / n- tnd n g = '^ 0-500, but where n Q and n ^ are not both zero.
030015/0842030015/0842
29391U29391U
Eine bevorzugte Gruppe von Polymerisateinheiten oder Monomer eneinheit en umfaßt die Alkylgruppe von Alkyleniminen, in denen die Alkyl- oder Alkylengruppe etwa 2-4 Kohlenstoffatome enthält, z.B. Polyäthylenimin. Dieser Typ von Polymerisat kann durch Homopolymerisation oder Copolymerisation zu entweder praktisch linearen oder statistisch verzweigten Polymerisaten hergestellt werden. Jeder Polymerisattyp kann mit verzweigten Ketten unter Verwendung desselben oder eines unterschiedlichen Alkylenimin- oder Alkyliminmonomeren oder von Polyalkyleniminpolymeren gepfropft werden. Andere Typen von Verzweigungsiaonomeren oder -polymerisaten können ebenfalls an die Rückgratpolymerisatkette gebunden werden, beispielsweise sauerstoffhaltige Monomere oder Polymerisate, z.B. -fO-R·)- oder -4N-R^-, worin R ein Alkyl-, Aryl-, Alkenyl-, Cycloalkylrest oder Kombinationen hiervon ist, wobei jeder Kohlenwasserstoffrest 1-10 Kohlenstoffatome in einer Struktur angeordnet auf v/eist und wobei die Kombination oder das Verhältnis so ist, daß die gewünschten Hydrophil-hydrophob-Eigenschaften erzeugt werden. Das statistisch verzweigte Polyalkylimin kann als verzweigtes Polymerisat als solches verwendet werden, oder es kann weiter verzweigt oder substituiert werden. Für diese und die meisten bevorzugten Polymerisate und Anwendungen sollte der Verzweigungsgrad im Bereich von etwa 1-99 % und vorzugsweise 10-35 % liegen, anders ausgedrückt, 1 bis 99 von jeweils 100 potentiellen Verzweigungsplätzen sollte eine gebundene, verzweigte Kette aufweisen. Für das Polyalkylimin würde dies weiterhin bedeuten, daß das Stickstoffatom, an welches jede Verzweigung gebunden wurde, quaternisiert oder protoniert wäre, wie dies im folgenden für PEI gezeigt ist:A preferred group of polymer units or monomer units comprises the alkyl group of alkyleneimines in which the alkyl or alkylene group contains about 2-4 carbon atoms, for example polyethyleneimine. This type of polymer can be prepared by homopolymerization or copolymerization to give either virtually linear or randomly branched polymers. Each type of polymer can be grafted with branched chains using the same or a different alkyleneimine or alkylimine monomer or polyalkyleneimine polymers. Other types of branching monomers or polymers can also be bound to the backbone polymer chain, for example oxygen-containing monomers or polymers, for example -fO-R ·) - or -4N-R ^ -, in which R is an alkyl, aryl, alkenyl, cycloalkyl radical or combinations thereof, wherein each hydrocarbon radical is 1-10 carbon atoms arranged in a structure on v / e and wherein the combination or ratio is such that the desired hydrophilic-hydrophobic properties are produced. The randomly branched polyalkylimine can be used as a branched polymer as such, or it can be further branched or substituted. For these and most preferred polymers and applications, the degree of branching should be in the range of about 1-99 % and preferably 10-35 % , in other words, 1 to 99 of every 100 potential branching sites should have a bound, branched chain. For the polyalkylimine this would also mean that the nitrogen atom to which each branch was attached would be quaternized or protonated, as shown below for PEI:
H CH0CH0-NH CH 0 CH 0 -N
N ' + +I HN '+ + I H
N
CN
C.
H0CH0-NH0 2 2,2H 0 CH 0 -NH 0 2 2.2
030015/0842030015/0842
29391U29391U
Bevorzugte Molekulargewichtsbereiche für diese Klasse von Polymerisaten sind etwa 800-50 000 000 und vorzugsweise etwa 1000-1 000 000 für die WOR-Kontrolle, für Viskositätsmittel und für die Mobilitätskontrolle von wässrigen Flüssigkeiten.Preferred molecular weight ranges for this class of polymers are about 800-50,000,000 and preferably about 1000-1,000,000 for the WOR control, for viscosity agents and for the mobility control of aqueous ones Liquids.
Beispiele von Polymerisateinheiten innerhalb der Klasse IVExamples of polymer units within Class IV
H
IH
I.
Π SΠ p
1212th
1010
HHO O HHO O
JIM IlJIM Il
— -N-{CH2>6N-C-CH2-N-CH2-C - -N- {CH 2 > 6 NC-CH 2 -N-CH 2 -C
CH2CH (OH) CH2-(O-CH2CH2)-^- OCH3 CH 2 CH (OH) CH 2 - (O-CH 2 CH 2 ) - ^ - OCH 3
13 _13 _
1111
H OHO
worin sind: , ^where are:, ^
R47' R50 unci R53 = nicht vo-rhandene Reste, R 47 ' R 50 and R 53 = nonexistent residues,
R46' R49 und R52 = H R 46 ' R 49 and R 52 = H
-CH2CH2-N-CH2CH2--CH 2 CH 2 -N-CH 2 CH 2 -
CH3CH (OH) CH2-(OCH2CH2^—OCH3 CH 3 CH (OH) CH 2 - (OCH 2 CH 2 ^ - OCH 3
mit X12 = 20~700»
R1,. = --(CHo>cNH-C-CHo-N-CH.c with X 12 = 20 ~ 700 »
R 1,. = - (CH o > c NH-C-CH o -N-CH.c
OL ZO Zi ZOL ZO Zi Z
mit R„.with R “.
= 0-700; = 0-700;
Γ 9Γ 9
L 2 6 L 2 6
CH CH (OH) CH9-(OCH CH ) OCH CH CH (OH) CH 9 - (OCH CH ) OCH
n10 und n,, = 0-1500; n,2 = 10-3000, wobei jedochn 10 and n i = 0-1500; n, 2 = 10-3000, however
nicht beide Null sind.not both are zero.
030015/08A2030015 / 08A2
29391U29391U
B.B.
NH-CH-C ANH-CH-C A
1010
-NH-CH-C-I CHn -NH-CH-CI CH n
CH.,CH.,
CHCONHn CHCONH n
IlIl
-NH-CH-C--NH-CH-C-
CHCH
worin sind:where are:
, R1-Q und Rcx = nichtvorhandene Reste, R/jQ = -OH- , worin A ein beliebiger der in natürlich vor-, R 1 -Q and Rcx = nonexistent radicals, R / jQ = -OH-, where A is any of the naturally present
kommenden Aminosäuren vorhandenen alpha-Substituenten ist, wobei diese in den im allgemeinen als Proteine bekannten, polymeren Polyamiden vorkominen. Eine ins einzelne gehende Erläuterung der chemischen Natur der alpha-Substituenten und der Strukturen der polymeren Proteine finden sich in Büchern der Biochemie.coming amino acids is present alpha substituents, these occur in the polymeric polyamides commonly known as proteins. One that goes into detail Explanations of the chemical nature of the alpha substituents and the structures of the polymeric proteins can be found in Books of biochemistry.
R51 R 51
mitwith
= 10-50-000;= 10-50-000;
R54 = -(CH2^4NH-CH2CH(OH)CH2-(OCH2CH2^-CCH3 mit X15 = 10-50-000; undR 54 = - (CH 2 ^ 4 NH-CH 2 CH (OH) CH 2 - (OCH 2 CH 2 ^ -CCH 3 with X 15 = 10-50-000; and
n10= 10-3000; ηχι und ηχ2 « = 0-1500 , wobei jedoch nicht beide gleichzeitig Null sind.n 10 = 10-3000; η χι and η χ2 «= 0-1500, although not both are zero at the same time.
und·and·
030015/0842030015/0842
29391U29391U
Beispiele für Polymerisateinheiten innerhalb der Klasse VExamples of polymer units within class V.
sind:
A.are:
A.
worin sind:where are:
OCH2CH (OH) CH2-(OCH2CH2>—OCH3 OCH 2 CH (OH) CH 2 - (OCH 2 CH 2 > -OCH 3
GO2NaGO 2 Well
R56 und R59 = R 56 and R 59 =
n^5 = O oder nicht vorhanden, R55 = -CH2CH2(OCH2CH2^Oh UDdR60 -CH^ (OCH^^Ofl mitn ^ 5 = O or absent, R 55 = -CH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2 ^ Oh UDdR 60 -CH ^ (OCH ^^ Ofl with
16 Π 16 Π
und X17 = unabhängig. voneinander 0-100, R57 = -CH2CO2Na;and X 17 = independent. one another 0-100, R 57 = -CH 2 CO 2 Na;
R1-O = -CH_CH(0H)CH_-(OCH„CH_i OCH- mit X1Q = 10-700; undR 1 -O = -CH_CH (0H) CH _- (OCH "CH_i OCH- with X 1Q = 10-700; and
JO Δ JO Δ ΔΔ ί C X. η ί C X. η J ίο J ίο
η13 = 5-5000 undη 13 = 5-5000 and
1-1000.1-1000.
030015/0842030015/0842
B. \— B. \ -
*13* 13
worin R56* R58/ R59/wherein R 56 * R 58 / R 59 /
R55 =R 55 =
29391U29391U
,CHCONH-,ί H, CHCONH-, ί H
27X.2 7 X.
Eine polysubstituierte Hexoseeinheit mit x.g = etwa 0-1000; R57 = -CH2CH(OH)CH2-(OCH2CH2^OCh3 mit X20 S !0-700; A polysubstituted hexose unit with xg = about 0-1000; R 57 = -CH 2 CH (OH) CH 2 - (OCH 2 CH 2 ^ OCh 3 with X 20 S! 0-700;
R60 ^ R63 - R 60 ^ R 63 -
H 1^ H 1 ^
X22 " ^5000' und X 22 "^ 5000 ' and
030015/08Λ2030015 / 08Λ2
Beispiele von Polymer!sateinheiten innerhalb der Klasse Vl sind: ! Examples of polymer sateinheiten are within the class VI:
CH2-C-CH2 CH 2 -C-CH 2
-O-O
CH9OfCH0CH-O)-- \ X24 CH 9 OfCH 0 CH-O) - \ X24
_Jn16_Y n 16
-CH2-CH-O--CH 2 -CH-O-
1717th
-CH2CH2--CH 2 CH 2 -
1818th
worin: R55, R66, R69, R67 uri. R70 = -CH2-; R68 wherein: R 55 , R 66 , R 69 , R 67 uri. R 70 = -CH 2 -; R 68
mit X24 with X 24
= etwa 0-3000,= about 0-3000,
wobei jedoch X25 und X24 nicht beide Null sind, Xg, xc und X0 .= -O-; undhowever, X 25 and X 24 are not both zero , Xg, x c and X 0. = -O-; and
n16 = 1-5000; n1? = 0-5000; und n18 = 0-5000;n 16 = 1-5000; n 1? = 0-5000; and n 18 = 0-5000;
NH2
C=ONH 2
C = O
CH2OfCH2CH^x-H CH2C-CH2-O-CH 2 OfCH 2 CH ^ x -H CH 2 C-CH 2 -O-
CH^CKCH9CH9O) (CH CH-O) HCH ^ CKCH 9 CH 9 O) (CH CH-O) H
* X26 ^l X27 * X 26 ^ l X 27
-CH2-CH-O--CH 2 -CH-O-
1717th
1616
1818th
worin: R65, R
R67 undwherein: R 65 , R
R 67 and
R71 und R73 = H, R 71 and R 73 = H,
-(CH2)-; = -CH3;- (CH 2 ) -; = -CH 3 ;
CH0OfCH0CHCONH-I 2 2 2 CH 0 OfCH 0 CHCONH-I 2 2 2
RC/f = -CH0-C-64 2 ιR C / f = -CH 0 -C-64 2 ι
mit X25 = 0-5000 undwith X 25 = 0-5000 and
CH9OfCH CH O>-—(CH9CHOh-HCH 9 OfCH CH O> - (CH 9 CHOh-H
2626th
Cn,Cn,
X27 X 27
X96 und X97 = 0-3000, wobei jedoch x^ Xg, xcundxD = -ο-; und η, ^ = 1-5000; η, n und n1Q = 0-5000.X 96 and X 97 = 0-3000, but where x ^ Xg, x c and x D = -ο-; and η, ^ = 1-5000; η, n and n 1Q = 0-5000.
XO X / XoXO X / Xo
^ und X^1n nicht 6^ and X ^ 1n not 6
/alle Null sind,/ all are zero,
030015/08A2030015 / 08A2
29391H29391H
Eine bevorzugte Klasse von Polymerisateinheiten aus einer oder mehreren der zuvorgenannten Klassen ist diejenige, in welche die verzweigtkettigen Polymerisate Polymerisateinheit en der folgenden Formeln enthalten:A preferred class of polymer units from a or more of the aforementioned classes is that in which the branched-chain polymer polymer unit s of the following formulas:
und Kombinationen hiervon, worin RQ2 unabhängig voneinander in jeder Stellung die gleiche Bedeutung wie R^ besitzt und Rg, unabhängig in jeder Stellung die gleiche Bedeutung wie Ry. hat. Innerhalb dieser Klasse besteht eine bevorzugte Gruppe von Polymerisaten aus Substanzen, in welchen die Reste RQ2 überwiegend Cg-rO^-Alkylidenreste sind wie Äthylen-, Propylen- und/oder Butylenreste. Diese Verzweigungekstten sollten vorzugsweise ein Molekulargewicht bis zu etwa 50 besitzen, beispielsweise etwa 800-30 000. Diese verzweigten Ketten können einen Durchschnittswert von etwa 2-25 000 oder sogar bis hinauf zu 50 000 Polymerisateinheiten enthalten. Die verzweigten Ketten eines beliebigen Polymerisates können im wesentlichen gleichförmig sein oder es kann sich um Mischungen mit unterschiedlichen Kettenlängen und/oder Konfigurationen handeln. Bestimmte PolyäthyIeniminpolymerisate, wie sie hier beschrieben werden, können für die Stabilisierung von Tonen oder die Veränderung der WOR-Werte verwendet werden. Für andere Anwendungszwecke sollten diese Polymerisate und insbesondere die mit niedrigeren Molekulargewichten und Bereichen eine zusätzliche Verzweigung oder Vernetzung aufweisen. Bestimmte andere bevorzugte Polymerisate dieser Klassen sind brauchbar in Zementen, wässrigen Flüssigkeiten mit einem pH-Wert von weniger als etwa 10 und insbesondere in sauren Medien mit einem pH-Wert von weniger als etwa 6,5 oder sogar 3,0.and combinations thereof, in which R Q2, independently of one another, has the same meaning as R ^ in each position and Rg, independently in each position, has the same meaning as Ry. Has. Within this class, a preferred group of polymers consists of substances in which the radicals R Q2 are predominantly Cg-rO ^ -alkylidene radicals, such as ethylene, propylene and / or butylene radicals. These branching chains should preferably have a molecular weight of up to about 50, for example about 800-30,000. These branched chains can contain an average value of about 2-25,000 or even up to 50,000 polymer units. The branched chains of any polymer can be essentially uniform or they can be mixtures with different chain lengths and / or configurations. Certain polyethylene imine polymers, as described here, can be used to stabilize clays or to change WOR values. For other purposes of use, these polymers, and in particular those with lower molecular weights and regions, should have additional branching or crosslinking. Certain other preferred polymers of these classes are useful in cements, aqueous liquids with a pH of less than about 10, and especially in acidic media with a pH of less than about 6.5 or even 3.0.
030015/0842030015/0842
Diese verzweigten Ketten können an verschiedene !typen von Rückgratpolymerisaten gebunden sein. Die Rückgratkette und die verzweigte Kette können beide im wesentlichen den gleichen Typ von Polymerisat einheit en oder Kombinationen von Polymerisateinheiten aufweisen. Das verzweigte Polymerisat kann eine Rückgratpolymerisatkette und Polymerisateinheiten der verzweigten Kette aufweisen, welche wesentlich voneinander verschieden sind und jeweils wesentlich unterschiedliche Eigenschaften wie hydrophile-hydrophobe Eigenschaften, ionischen Charakter oder Löslichkeit in verschiedenen Pluiden bzw. Flüssigkeiten aufweisen. Beispielsweise kann die Rückgratkette stark ionisch sein, z.B. entweder anionisch, kationisch,·amphoter oder ein Gemisch hiervon, und die verzweigte Kette kann im wesentlichen nichtionisch sein, wobei sie dennoch hoch hydrophil oder solvatisierbar in Anwesenheit von wässrigen Flüssigkeiten ist. Die ionischen Gruppen können in linearen Rückgratketten, in anhängenden Gruppen der Rückgratkette oder in beiden vorliegen. Ein weiteres bevorzugtes Polymerisat kann eine stärker hydrophile Rückgratkette aufweisen, und die ionischen Gruppen können in den verzweigten Ketten vorliegen. Bei einem weiteren bevorzugten Polymerisat kann dieses Abschnitte der Rückgratketten und/oder der verzweigten Ketten entsprechend den zuvor gegebenen Beschreibungen aufweisen. Die Insgesamteigenschaften des verzweigten Polymerisates können dieses in Wasser stark oder auch nur schwach löslich machen. Ebenso kann es in anderen Fluiden wie organischen Fluiden oder substituierten organischen Fluiden einschließlich polaren Lösungsmitteln wie Alkoholen (C-i-C/io)» organischen Säuren, sulfonierten Kohlenwasserstoffen, sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffen oder Polyolkohlenwasserstoffen löslich sein. ·These branched chains can be attached to different types of Be bound backbone polymers. The backbone chain and the branched chain can both be essentially the same Type of polymer units or combinations of Have polymer units. The branched polymer can have a backbone polymer chain and polymer units of the branched chain, which are substantially different from one another and are each essential different properties such as hydrophilic-hydrophobic properties, ionic character or solubility in different Have pluids or liquids. For example, the backbone chain can be strongly ionic, e.g., either anionic, cationic, amphoteric or a mixture thereof, and the branched chain can be essentially nonionic, while still being highly hydrophilic or solvatable is in the presence of aqueous liquids. The ionic groups can be in linear backbone chains, in pendent Groups of the backbone chain or both. Another preferred polymer can be a stronger one have hydrophilic backbone chain, and the ionic groups can be in the branched chains. At a This section of the backbone chains and / or the branched chains can accordingly be another preferred polymer the descriptions given above. The overall properties of the branched polymer can do this make it strongly or only slightly soluble in water. The same can be said of other fluids such as organic fluids or substituted organic fluids including polar solvents such as alcohols (C-i-C / io) »organic Acids, sulfonated hydrocarbons, oxygenated Soluble hydrocarbons or polyol hydrocarbons be. ·
Eine weitere bevorzugte Klasse von Polymerisaten aus den zuvorgenannten Klassen sind solche Substanzen, welche mehr als einen Typ von Polymerisateinheit aufweisen. Diese PoIy-Another preferred class of polymers from the aforementioned classes are those substances which are more as one type of polymer unit. This poly-
030015/0842030015/0842
merisate können Substanzen sein, wie sie zuvor durch eine einzelne Formel der zuvorgenannten acht Klassen definiert wurden oder eine Kombination von zwei oder mehr Formeln aus unterschiedlichen Klassen. Diese Klasse von Polymerisaten umfaßt solche, bei denen wenigstens ein Typ von Polymerisateinheit aus Alkylacrylat, Arylacrylat, Alkylacrylamid, Arylacrylamid, Alkylaziriden, Arylaziriden, Alkoxid, Alkylepoxid, dem Reaktionsprodukt von Ammoniak oder Alkylamin umgesetzt mit Alkyldihalogenid, einem Alkyldiepoxid oder Kombinationen hiervon oder Kombinationen dieser Polymerisateinheiten aufweisen. In diesen Einheiten können die Kohlenv/asserstoffreste 1-10 Kohlenstoff atome enthalten. In bestimmten Einheiten wie Acrylat und Acrylamid besitzt der Kohlenwasserstoff 0 Kohlenstoffatome und ist damit nichtvorhanden. In anderen Einheiten kann mehr als ein Kohlenwasserstoff substituent vorliegen, und der Substituent kann in einer von verschiedenen Stellungen in jeder Einheit vor liegen. Ein besonders bevorzugtes und überraschend stabiles und leistungsfähiges Polymerisat zun Gelieren von wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere von sauren, wässrigen Flüssigkeiten wie auch zur Herabsetzung des WOR-Wertes umfaßt Polymerisate und Copolymerisate, welche wesentliche Mengen an Methacrylateinheiten in der Rückgratkette besitzen. Diese Polymerisate mit Alkylidenoxidverzwoigungen sind bei hohen Temperaturen selbst in Hochdruckdampf praktisch dauerbeständig und stabil. Diese Polymerisate sind ebenfalls zur Steuerung des Fluidverlustes aus wässrigen Flüssigkeiten wie Zementaufschlämmungen, Behandlungsflüssigkeiten, Aufbrechfluiden und Ansäuerungsfluiden, zur Stabilisierung von Tonen in Anwesenheit von wässrigen Flüssigkeiten und zur Reduzierung des Reibungsverlustes beim Pumpen verschiedener Flüssigkeiten bzw. Fluide wirksam. Der hier verwendete Ausdruck "Stabilität" bezieht sich auf die Verwendung der Polymerisate zur Erhöhung der Viskosität von wässrigen Flüssig- Merisates can be substances as previously defined by a single formula from the eight classes mentioned above or a combination of two or more formulas from different classes. This class of polymers includes those in which at least one type of polymer unit is made from alkyl acrylate, aryl acrylate, alkyl acrylamide, arylacrylamide, alkyl azirides, arylazirides, alkoxide, alkyl epoxide, the reaction product of ammonia or alkylamine reacted with alkyl dihalide, an alkyl diepoxide or combinations thereof or combinations of these polymer units exhibit. The carbon residues in these units can contain 1-10 carbon atoms. In certain units such as acrylate and acrylamide, the hydrocarbon has 0 carbon atoms and is therefore absent. More than one hydrocarbyl substituent can be present in other units, and the substituent can be present in one of several positions in each unit. A particularly preferred and surprisingly stable and efficient polymer for gelling aqueous liquids, especially acidic, aqueous liquids, and also for reducing the WOR value, comprises polymers and copolymers which have substantial amounts of methacrylate units in the backbone chain. These polymers with alkylidene oxide branches are practically permanent and stable at high temperatures, even in high pressure steam. These polymers are also effective in controlling fluid loss from aqueous liquids such as cement slurries, treatment fluids, breaking fluids and acidifying fluids, stabilizing clays in the presence of aqueous liquids, and reducing friction loss when pumping various liquids or fluids. The term "stability" used here relates to the use of the polymers to increase the viscosity of aqueous liquids
030015/0842030015/0842
_ 165 - 29391U_ 165 - 29391U
keiten, insbesondere zum Gelieren von Säuren zum Aufbrechen und/oder zur Säurebehandlung und bedeutet, daß das Gemisch aus Polymerisat/Pluid den größeren Teil seiner Viskosität für zwei Stunden bei etwa 60,O0G in 5 %iger Salzsäure ohne signifikanten Verlust an Viskosität oder Bildung eines Niederschlages beibehält.possibilities, in particular for gelling acids for breaking and / or acid treatment and means that the mixture of polymer / Pluid the greater part of its viscosity for two hours at about 60 O 0 G in 5% hydrochloric acid without significant loss of viscosity or Formation of a precipitate maintains.
Weitere Beispiele von Polymerisateinheiten innerhalb einer oder mehrere der zuvorgenannten Klassen sind:Further examples of polymer units within one or more of the aforementioned classes are:
030015/0842030015/0842
CC.
CH.CH.
NH,NH,
29391U29391U
CH-,-N -CH.
I
CH,CH -, - N -CH.
I.
CH,
"CH"CH
CH3 CH3 CH 3 CH 3
-CH-CH
II.
p-op-o
CHCH
ζ -N+-CH ζ -N + -CH
CH,CH,
-CH:-CH:
SO3HSO 3 H
CH CH
C = OC = O
f«2
CH2 f «2
CH 2
CH3-N+-CH3
CH3 CH 3 -N + -CH 3
CH 3
CHCH fcfc
:h:H
N^-CH3 N ^ -CH 3 CH3 CH 3
CH2-CCH 2 -C
C=OC = O
CH,CH,
η η
und nd -CH2-C-CH 2 -C
P'3P'3
C=O 0C = O 0
CH-,CH-,
CH3 CH3 CH 3 CH 3
030015/0842030015/0842
- 16? -- 16? -
Einige dieser Formeln können in allgemeinerer Form wie folgt geschrieben werden:Some of these formulas can be written in more general terms like this:
Γ 84 CH-Γ 84 CH-
oderor
worinwherein
f.,f.,
C C.
C = OC = O
X-X-
I •cI • c
R86 R87 R 86 R 87
C = O X6 R95C = O X 6 R 95
*96* 96
C7 R98 C 7 R 98
l99 ' l 99 '
, R95,, R 95 ,
unabhängig voneinander die gleiche Bedeutung wie besitzen,independently of one another have the same meaning as,
^9» Rg5» £96» R97> 1^s und ^9 unabhänGiC vonein ander die gleiche Bedeutung wie R^ besitzen, und Xt-, Xg und X7 unabhängig voneinander die gleiche Bedeutung wie G^ besitzen.^ 9 »Rg5» £ 96 » R 97> 1 ^ s and ^ 9 independently of one another have the same meaning as R ^, and Xt-, Xg and X 7 independently of one another have the same meaning as G ^.
030015/0042030015/0042
Mehrere bevorzugte Polymerisateinheiten umfassen die Alkylacrylate und Acrylamide und substituierten Alkylacrylate und Acrylamide und können durch die folgende allgemeinere Formel definiert werden:Several preferred polymer units comprise the alkyl acrylates and acrylamides and substituted alkyl acrylates and acrylamides and can be more generalized by the following Formula to be defined:
100100
CH2- C-CH 2 - C-
C = O OC = O O
R101 R 101
undand
v102 v 102
-CH2-C C-CH 2 -CC
103103
'104'104
worin sind:where are:
■^100 un^ ß102 e^"n Wasserstoffatom, eiQ Alkylrest, Arylrest, Heterogruppen oder Kombinationen hiervon, wobei jeder Kohlenwasserstoffrest etwa .1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist,■ ^ 100 un ^ ß 102 e ^ " n hydrogen atom, e i Q alkyl radical, aryl radical, hetero groups or combinations thereof, each hydrocarbon radical having about 1 to 6 carbon atoms,
^101' R103 und R104 e^n ^assers"tojE>fatom, einen Isoalkyl rest oder n-Alkylrest, Arylrest, Heterogruppen oder Kombinationen hiervon, wobei jeder Kohlenvrasserstoffrest unabhängig voneinander ausgewählt werden kann und etwa 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweist.^ 101 ' R 103 and R 104 e ^ n ^ aster "t ojE> f atom, an isoalkyl radical or n-alkyl radical, aryl radical, hetero groups or combinations thereof, each hydrocarbon radical being selected independently of one another and having about 1 to 6 carbon atoms .
Bevorzugte Verzweigungsketten oder Reate R für diese Polymerisateinheiten umfassen die RestePreferred branch chains or reagents R for these polymer units include the leftovers
oderor
worin R^qc und R^06 ein Alkylenrest mit etv/a 1-10 Kohlenstoffatomen pro Kohlenwasserstoffrest sind und η eine ganze Zahl bi3 zu etwa 50 000 und vorzugsweise bis zu etwa 2000 ist.where R ^ qc and R ^ 06 are an alkylene radical with etv / a 1-10 carbon atoms per hydrocarbon radical and η is an integer bi3 of about 50,000 and preferably up to about 2000.
030015/0842030015/0842
Eine besonders bevorzugte Klasse von Polymerisaten zur Veränderung der Eigenschaften wässriger Flüssigkeiten wie der Reduzierung des WOR-Wertes, zum Gelieren von wässrigen Flüssigkeiten, zur Fluidverlustkontrolle und zur Steigerung der Urproduktion sind solche, welche Alkylacrylatrückgrateinheiten und Äthylenoxidverzweigungen enthalten, wie sie durch die folgende Formel definiert sind:A particularly preferred class of polymers for modification the properties of aqueous liquids such as the reduction of the WOR value, for the gelling of aqueous liquids, for fluid loss control and for increasing the primary production are those which are alkyl acrylate backbone units and contain ethylene oxide branches as defined by the following formula:
C=OC = O
CH0 CH 0
CHCH
CH.CH.
L 3 L 3
OHOH
CHCH
worin χ etwa 10 bis 60 000 und vorzugsweise 10 bis 15 000 ist, y etwa 1 bis 90 000 und vorzugsweise 1 bis 5 000 ist und ζ etwa 2 bis 25 000 und vorzugsweise 2 bis 10 000 ist und A" ein mit dem quaternären Stickstoffatom verbundenes Anion bedeutet.wherein χ is about 10 to 60,000, and preferably 10 to 15,000 y is about 1 to 90,000 and preferably 1 to 5,000 and ζ is about 2 to 25,000 and preferably 2 to 10,000 and A "is connected to the quaternary nitrogen atom Means anion.
Diese bevorzugten Polymerisateinheiten können weiterhin
andere Substituenten, insbesondere an den Kohlenstoff-
und Stickstoffatomen aufweisen. Die Polyäthylenoxidkette, 40CH2GH2>z, kann ebenfalls durch Wasserstoff, Ifydroxyl-,
C1-C6-Oxyalkyl-, Og-Og-Oxyaryl-, 0xy-(2~hydroxy-3-chlorpropan)-
oder Oxy-0-2,3-oxopropan)-Reste sowie auch durch
die gezeigte Methoxygruppe am Ende abgeschlossen sein.These preferred polymer units can also
other substituents, especially on the carbon
and have nitrogen atoms. The polyethylene oxide chain, 40CH 2 GH 2 > z , can also be replaced by hydrogen, Ifydroxyl-,
C 1 -C 6 -oxyalkyl, Og-Og-oxyaryl, oxy (2 ~ hydroxy-3-chloropropane) or oxy-0-2,3-oxopropane) radicals and also terminated by the methoxy group shown at the end be.
030015/0842030015/0842
29391U29391U
Eine besonders bevorzugte Klasse von Polymerisaten zur Veränderung der Eigenschaften von wässrigen Flüssigkeiten wie der Reduzierung des WOR-Wertes, zum Gelieren von wässrigen Flüssigkeiten und zur Förderung der Urproduktion sind solche, welche 2-Hydroxypropyl-lT,N-dialkylaiiiin-rückgrateinheiten und Acrylamidverzweigungen und/oder mit Epichlorhydrin umgesetzte Polyalkoxidverzweigungen besitzen, wie dies durch die folgenden Formeln gezeigt wird:A particularly preferred class of polymers for modification the properties of aqueous liquids such as the reduction of the WOR value, for the gelling of aqueous liquids Liquids and for promoting primary production are those which contain 2-hydroxypropyl-IT, N-dialkylaiiiin-backbone units and acrylamide branches and / or polyalkoxide branches reacted with epichlorohydrin, as shown by the following formulas is shown:
CHCH
OH IOH I
N-CH2CH-CH2-N-CH 2 CH-CH 2 -
CH.CH.
N -CH0CH-CH^ I 2 2 N -CH 0 CH-CH ^ I 2 2
f-2f-2
CHOHCHOH
(OCH2CH2^-OCH3 (OCH 2 CH 2 ^ -OCH 3
worin sind:where are:
ν =» etwa 0-60 000 und vorzugsweise 0-2 000, w β etwa 2-10 000 und vorzugsweise 2-1 000, χ =» etwa 10-60 000 und vorzugsweise 10-10 000, y = etwa 0-60 000 und vorzugsweise 0-2 000, ζ =» etwa 3-100 000 und vorzugsweise 3-30 000, und A" ein mit dem quaternären Stickstoffatom verbundenes Anion.ν = »about 0-60,000 and preferably 0-2,000, w β about 2-10,000 and preferably 2-1,000, χ = »about 10-60,000 and preferably 10-10,000, y = about 0-60,000 and preferably 0-2,000, ζ = »about 3-100,000 and preferably 3-30,000, and A "is an anion linked to the quaternary nitrogen atom.
Diese bevorzugten Polymerisateinheiten können weiterhin andere Substituenten, insbesondere an den Kohlenstoff- und Stickstoffatomen, aufweisen.These preferred polymer units can also other substituents, especially on the carbon and nitrogen atoms.
030015/0842030015/0842
Die Polyalkyloxidkette (OR) , kann weiterhin durch Wasserstoff, hydroxyl-, O1-C6-AIlCyI-, 06-010-Aryl-, 0xy-(2-hydroxy-3-chlorpropan)- oder Oxy-(2,3 -oxopropan)-Reste wie auch durch den gezeigten Methoxyrest am Ende abgeschlossen sein.The polyalkyloxide chain (OR) can also be replaced by hydrogen, hydroxyl, O 1 -C 6 -AIlCyI-, 0 6 -0 10 -aryl, oxy- (2-hydroxy-3-chloropropane) - or oxy- (2, 3 -oxopropane) residues as well as the methoxy residue shown at the end.
Eine "besonders "bevorzugte Klasse von Polymerisaten zur Veränderung der Eigenschaften von wässrigen Fluiden wie der Reduzierung des WOR-Wertes, zum Gelieren von wässrigen Flüssigkeiten und zur Förderung der Ölproduktion sind solche, welche Methylenpiperidiniumrückgrateinheiten und mit Epichlorhydrin umgesetzte Polyalkoxidverzweigungen aufweisen, wie dies durch die folgenden Formeln gezeigt wird:A "particularly" preferred class of modification polymers the properties of aqueous fluids such as the reduction of the WOR value, for the gelling of aqueous fluids Liquids and promoting oil production are those which have methylenepiperidinium backbone units and contain epichlorohydrin have reacted polyalkoxide branches as shown by the following formulas:
"CH."CH.
CHCH
CH3 XIHCH 3 XIH
worin sind:where are:
χ = etwa 10-50 000 und vorzugsweise 10-3 000, y = etwa 1-10 000 und vorzugsweise 2-1 000, und ζ = etwa 2-10 000 und vorzugsweise 2-1 000.χ = about 10-50,000 and preferably 10-3,000, y = about 1-10,000 and preferably 2-1,000, and ζ = about 2-10,000 and preferably 2-1,000.
Diese bevorzugten Polymerisateinheiten können weiterhin andere Substituenten, insbesondere an den Kohlenstoff- und Stickstoffatomen, aufweisen.These preferred polymer units can also other substituents, especially on the carbon and nitrogen atoms.
Die Polyalkyloxidkette, (0R)z, kann weiterhin durch Wasserstoff, Hydroxyl-, O1-G6-Alkyl-, G6-C10-Aryl-, Oxy-(2-hydroxy-3-chlorpropan)- oder Oxy-(2,3-oxopropan)-Reste wie auch durch die gezeigte Methoxygruppe am Ende abgeschlossen sein.The polyalkyloxide chain, (0R) z , can furthermore be replaced by hydrogen, hydroxyl, O 1 -G 6 alkyl, G 6 -C 10 aryl, oxy (2-hydroxy-3-chloropropane) or oxy ( 2,3-oxopropane) residues as well as by the methoxy group shown at the end.
030015/0842030015/0842
29391U29391U
Eine besonders bevorzugte Klasse von Polymerisaten zur Veränderung der Eigenschaften von wässrigen Fluiden wie der Reduzierung des WOR-Wertes, zum Gelieren von wässrigen Fluiden und zur Förderung der Urproduktion sind solche, welche Alkyläther- und Butandicarboxylat-rückgrateinheiten und als Verzweigungsketten mit Epichlorhydrin umgesetzte Polyalkoxideinheiten und/oder Polyalkoxideinheiten aufweisen, wie dies durch die folgenden Formeln gezeigt ist:A particularly preferred class of polymers for modification the properties of aqueous fluids like the Reduction of the WOR value, for the gelling of aqueous Fluids and those used to promote primary production are those which have alkyl ether and butanedicarboxylate backbone units and reacted as branching chains with epichlorohydrin Have polyalkoxide units and / or polyalkoxide units as shown by the following formulas is:
OCH3 OCH 3
CH2-CH-CH 2 -CH-
,-CH., -CH.
C=O C=OC = O C = O
Jo 'οJo 'ο
(CH2CH; (CH 2 CH ;
-CH2-CH--CH 2 -CH-
! _l
CO2 CO2 ! _l
CO 2 CO 2
worin sind:where are:
u = etwa 10-60 000 und vorzugsweise 10-10 000, ν = 0-10 000 und vorzugsweise 0- 2 000, w = 2-10 000 und vorzugsweise 2- 1 000, χ = etwa 10-60 000 und vorzugsweise 10-10 000, y = 0-10 000 und vorzugsweise 0- 2 000, und ζ = etwa 2-10 000 und vorzugsweise 2- 1 000.u = about 10-60,000 and preferably 10-10,000, ν = 0-10,000 and preferably 0-2,000, w = 2-10 000 and preferably 2- 1000, χ = about 10-60 000 and preferably 10-10 000, y = 0-10,000 and preferably 0-2,000, and ζ = about 2-10,000 and preferably 2-,000.
Diese bevorzugten Polymerisateinheiten können weiterhin andere Substituenten, insbesondere an den Kohlenstoff- und Stickstoffatomen aufweisen.These preferred polymer units can also other substituents, especially on the carbon and have nitrogen atoms.
Die Polyalkyloxidkette, (OR)1 , kann weiterhin durch Wasserstoff-, Hydroxyl-, C^j-O^-Alkyl-, Cg-C10-Aryl-, Oxy-(2-hydroxy-3-chlorpropan)- oder Oxy-(2,3-oxopropan)-Reste wie auch durch die gezeigte Methoxygruppe am Ende abgeschlossen sein.The polyalkyloxide chain, (OR) 1 , can furthermore be replaced by hydrogen, hydroxyl, C ^ iO ^ -alkyl, Cg-C 10 -aryl, oxy- (2-hydroxy-3-chloropropane) - or oxy- (2 , 3-oxopropane) residues as well as by the methoxy group shown at the end.
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29391H29391H
Im folgenden wird die Herstellung von verzweigten Polymerisaten anhand von Herstellungsweisen näher erläutert.The production of branched polymers is explained in more detail below with the aid of production methods.
Herstellung eines verzweigten Polymerisates mit PolyacrylamidverzweigungenProduction of a branched polymer with polyacrylamide branches
1. In einen mit einem Kühler, einer Rühreinrichtung, einem Gaseinlaßrohr und einer Temperaturmeßvorrichtung versehenen 250 ml Dreihalskolben wurden 50 ml destilliertes Uasser und 30 g eines im Handel erhältlichen Polymerisates, hergestellt aus Epichlorhydrin und Dimethylamin, gegeben.1. In one provided with a cooler, a stirring device, a gas inlet pipe and a temperature measuring device 250 ml three-necked flasks were distilled 50 ml Uasser and 30 g of a commercially available polymer, made from epichlorohydrin and dimethylamine.
2. Der Kolben wurde mit Stickstoffgas gespült, während dessen wurden 0,4- g Isopropylalkohol und 20 g Acrylamidmonomeres (in Form einer 4O %igen wässrigen Lösung) zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde auf 64-0C erwärmt.2. The flask was purged with nitrogen gas, during which time 0.4 g of isopropyl alcohol and 20 g of acrylamide monomer (in the form of a 40% strength aqueous solution) were added. The reaction mixture was heated to 64 0 C.
3. Es wurden 0,27 g eines Azobisisobutyronitrilinitiators für die radikalische Polymerisation zugesetzt und die Temperatur 3 Stunden auf 85°0 gehalten. Das Produkt bestand aus einer blaßgelben bis bernsteinfarbigen Flüssigkeit mit einer Viskosität von 2000 bis 8000 cP, gemessen mit einer Brookfield-Spindel Nr. 3 bei 12 Upm, 250C3. 0.27 g of an azobisisobutyronitrile initiator for the free radical polymerization were added and the temperature was kept at 85.degree. C. for 3 hours. The product consisted of a pale yellow to amber colored liquid having a viscosity cP 2000-8000, measured with a Brookfield spindle no. 3 at 12 rpm, 25 0 C
Herstellung eines Rückgratpolymerisates und anschließendes Aufpfropfen von Ketten auf das PolymerisatProduction of a backbone polymer and subsequent grafting of chains onto the polymer
1. In einen mit einem Kühler, einer Rühreinrichtung, einem Gaseinlaßrohr und einer Temperaturmeßvorrichtung sowie einem Heizmantel und einem Tropftrichter versehenen 5OO ml Dreihalskolben wurden 160 g Dimethyldiallylaminmononeres (als 4O %ige wässrige Lösung) und 40 g Diallylaminmonomeres gegeben. Der pH-Uert des Reaktionsgemisches wurde auf annähernd 4-,O eingestellt.1. In one with a cooler, a stirring device, a gas inlet pipe and a temperature measuring device as well 5OO ml provided with a heating mantle and a dropping funnel Three-necked flasks were 160 g of dimethyldiallylamine monomer (as a 40% strength aqueous solution) and 40 g of diallylamine monomer given. The pH of the reaction mixture was adjusted to approximately 4.0.
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2. Der Kolben wurde mit Stickstoffgas gespült, während dessen wurde der Inhalt auf 700G erwärmt.2. The flask was purged with nitrogen gas, during which time the contents were heated to 70 ° G.
3. 10 g Ammoniumpersulfatkatalysator wurden in 100 g Wasser aufgelöst und in den Tropftrichter gegeben. Der Katalysator wurde in 5 gleichen Portionen alle 30 Minuten zugesetzt, während die Temperatur auf 70°C gehalten wurde. Das Realctionsgemisch wurde dann für weitere 2 Stunden auf 800G gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde abgekühlt, und die Stickstoff spülung wurde unterbrochen. Das Reaktionsprodukt war eine viskose, gelbe Flüssigkeit.3. 10 g of ammonium persulfate catalyst was dissolved in 100 g of water and added to the dropping funnel. The catalyst was added in 5 equal portions every 30 minutes while maintaining the temperature at 70 ° C. The Realctionsgemisch was then held for a further 2 hours at 80 0 G. The reaction mixture was cooled and the nitrogen purge was stopped. The reaction product was a viscous, yellow liquid.
4·. Eine Teilmenge des Produktes aus Stufe 3 wurde entfernt, sie entsprach 1,76 g aktivem Gopoly-(dimethyldiallyldiallyl)-ammoniumchlorid. Hierzu wurden 2,6 g aktives MPEO-Epichlorhydrinadduktprodukt, hergestellt wie unter der folgenden Herstellungsweise G beschrieben, zugesetzt. Dieses Gemisch wurde mit Wasser auf eine Konzentration von etwa 4 % aktivem Polymerisat verdünnt.4 ·. A portion of the product from stage 3 was removed; it corresponded to 1.76 g of active gopoly (dimethyldiallyldiallyl) ammonium chloride. To this, 2.6 g of active MPEO-epichlorohydrin adduct product, prepared as described under the following preparation method G, were added. This mixture was diluted with water to a concentration of about 4 % active polymer.
5. Der pH-Wert wurde auf etwa 9,5 mit 50 %iger Natriumhydroxidlösung eingestellt. Zur Herabsetzung der Viskosität kann Salz zugesetzt werden.5. The pH was adjusted to about 9.5 with 50% sodium hydroxide solution set. Salt can be added to reduce viscosity.
6. Das Polymerisatgemisch wurde in einen verschlossenen Behälter gegeben und in ein Wasserbad bei 60°G für 2 Stunden eingesetzt, um den Ablauf der Reaktion zu ermöglichen. Hierbei kann gerührt werden, um es pumpfähig zu halten, jedoch kann das Rühren die Zeitspanne zur Gewinnung eines Produktes mit vorgegebener Viskosität beeinflussen.6. The polymer mixture was placed in a sealed container and placed in a water bath at 60 ° G for Used for 2 hours to allow the reaction to proceed. This can be stirred to make it pumpable to maintain, however, the agitation can increase the amount of time required to obtain a product with a given viscosity influence.
7. Das verzweigte oder gepfropfte Copolymerisat wurde auf eine Konzentration von etwa 2 % mit Wasser oder Salzlösungen verdünnt, und die Flüssigkeit wurde in einen7. The branched or grafted copolymer was diluted to a concentration of about 2% with water or saline solutions and the liquid was poured into a
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Nischer, z.B. einem Hochgeschwindigkeis-Hamilton-Beach-Mischer, bis zu einer konstanten Viskosität einer Scherbehandlung unterzogen.Niche, e.g. a high-speed Hamilton Beach mixer, Sheared to constant viscosity.
8. Die Viskosität wurde bestimmt und das erhaltene Produkt wurde zum Testen der Effektivität als Produkt zur WOR-Veränderung oder als Säuregelierungsmittel wie unter den folgenden Arbeitsweisen E bis 0 beschrieben, eingesetzt.8. The viscosity was determined and the product obtained was used to test effectiveness as a WOR alteration product or as an acid gelling agent as under the The following working methods E to 0 are used.
Herstellung eines Verzweigungsmittels oder einer polymeren VerzweigungsketteManufacture of a branching agent or a polymeric branch chain
1. Es wurde ein Methoxypolyäthylenglykol oder -oxid, im folgenden mit MPEG oder KPEO bezeichnet, wie sie im Handel erhältlich sind, beispielsweise das Produkt mit der Handelsbezeichnung CARBOWAX^ MPEG 5000 in einer Menge von 0,04 Mol oder 200 g,in einen mit einen Kühler, einer Rühreinrichtung, einem Gaseinlaßrohr und einer Temperaturmeßeinrichtung ausgerüsteten 500 ml Dreihalskolben eingegeben.1. It was a methoxypolyethylene glycol or oxide, im hereinafter referred to as MPEG or KPEO, as they are commercially available, for example the product with the trade name CARBOWAX ^ MPEG 5000 in an amount of 0.04 mol or 200 g, in one having a condenser, a stirrer, a gas inlet pipe and a temperature measuring device equipped 500 ml three-necked flask entered.
2. Der Kolben wurde mit Stickstoffgas gespült, während das Glykol unter Anwendung eines Wasserbades mit 65-75°C geschmolzen wurde.2. The flask was purged with nitrogen gas while the Glycol was melted using a 65-75 ° C water bath.
3. Das Wasserbad wurde entfernt, und es wurden 0,12 mol3. The water bath was removed and 0.12 mol
= 11,1 g Epichlorhydrin hinzugesetzt und während 15 min unter Rühren eingemischt.= 11.1 g of epichlorohydrin added and for 15 min mixed in with stirring.
4. Es wurde Bortrifluoridätherat zugesetzt, und die Temperatur wurde zwischen 65-75°C je nach Bedarf durch Kühlen oder Erhitzen gehalten.4. Boron trifluoride etherate was added and the temperature was kept between 65-75 ° C by cooling or heating as required.
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5. Das MIEO-Epichlorhydrinreaktionsprodukt, d.h. das MEEG- oder MEEO-Addukt, wurde für 1 Stunde gerührt.5. The MIEO-epichlorohydrin reaction product, i.e. the MEEG- or MEEO adduct, was stirred for 1 hour.
6. Überschüssiges Epichlorhydrin wurde in einem Rotationsverdampfer entfernt, und das Verzweigungsaddukt oder Verzweigungsmittel wurde mit einer gleichen Menge von Wasser verdünnt.6. Excess epichlorohydrin was removed on a rotary evaporator removed, and the branching adduct or branching agent was added with an equal amount of Water diluted.
Herstellung eines verzweigten Copolymerisates aus einem im Handel erhältlichen Copoly-(methylvinyläther/maleinsäureanhydrid)-RückgratpolymerisatProduction of a branched copolymer from a commercially available copoly (methyl vinyl ether / maleic anhydride) backbone polymer
1. In einen mit einem Rührer, einer Rühreinrichtung, einem Heizmantel und einer Tenperaturmeßeinrichtung versehenen 250 ml Dreihalskolben wurden 90 ml V/asser, 7»3 g eines gemischten Oxidpolyglykols mit hohen Molekülargewicht und 1,4 g Nonylphenol als grenzflächenaktives Mittel zugesetzt. Das Reaktionsgeraisch wurde auf 500C erwärmt.1. In a 250 ml three-necked flask equipped with a stirrer, a stirring device, a heating mantle and a temperature measuring device, 90 ml v / water, 7-3 g of a mixed oxide polyglycol with high molecular weight and 1.4 g of nonylphenol as a surface-active agent were added. The reaction device was heated to 50 ° C.
2. Zu den gerührten, erhitzten Inhalten des Reaktionskolbens wurden 1,3 g im Handel erhältliches Methylvinyläther/ Maleinsäureanhydrid-polymerisat zugesetzt, und das Reaktionsgemisch wurde für 4 Stunden erhitzt. Hierbei wurde eine schmutzig-weiße Flüssigkeit mit einer Viskosität2. To the stirred, heated contents of the reaction flask 1.3 g of commercially available methyl vinyl ether / Maleic anhydride polymer added, and the reaction mixture was heated for 4 hours. This turned out to be an off-white liquid with a viscosity
von 5800 cP bei 25°C, gemessen mit einer Brookfield-Spindel ITr. 3 bei 12 Upm erhalten.of 5800 cP at 25 ° C, measured with a Brookfield spindle ITr. 3 at 12 rpm.
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Herstellung eines verzweigten Copolymerisates aus einem im Handel erhältlichen Polydimethylaminoäthylmethacrylat (PDMAEM)Production of a branched copolymer from a commercially available polydimethylaminoethyl methacrylate (PDMAEM)
1. Es wurde die in der folgenden Tabelle XII angegebene Menge an kationischem Rückgratpolymerisat in einen Behälter gegeben, die angegebene Wassermenge zugesetzt und bis zur Auflösung des Polymerisates gerührt. Dann wurde die angegebene Menge an Verzweigungskettenadduktpolymerisat zugesetzt und für 3 Minuten gerührt.1. The amount of cationic backbone polymer given in Table XII below was placed in a container, the specified amount of water was added and the mixture was stirred until the polymer had dissolved. Then the specified Amount of branching chain adduct polymer added and stirred for 3 minutes.
2. Der pH-Wert wurde auf etwa 9,5 mit 50 %iger Natriumhydroxidlösung zugesetzt. Zur Herabsetzung der Viskosität kann Salz zugesetzt werden.2. The pH was adjusted to about 9.5 with 50% sodium hydroxide solution added. Salt can be added to reduce viscosity.
3. Der verschlossene Behälter wurde in ein Wasserbad von 600C 'während 2 Stunden eingesetzt, um den Ablauf der Reaktion zu ermöglichen. Um das Gemisch pumpfähig zu halten, kann gerührt werden, jedoch kann das Rühren die Zeitspanne zur Erzielung eines vorgegebenen Molekulargewichts oder einer vorgegebenen Viskosität beeinflussen.3. The closed container was placed in a water bath at 60 ° C. for 2 hours in order to allow the reaction to proceed. In order to keep the mixture pumpable, stirring can be carried out, but the stirring can affect the time taken to achieve a given molecular weight or viscosity.
4·. Die Flüssigkeit des verzweigten oder gepfropften Copolymerisates wurde mit 15 ml Wasser verdünnt und die Flüssigkeit wurde in einem Mischer, z.B. in einem Hochgeschwindigkeits-Hamilton-Beach-Mischer, bis zu einer konstanten Viskosität einer Scherbehandlung unterzogen.4 ·. The liquid of the branched or grafted copolymer was diluted with 15 ml of water and the liquid was sheared in a mixer, for example in a high-speed Hamilton-Beach mixer, to a constant viscosity.
5. Die Viskosität wurde unter Verwendung eines Fann-Viskosimeters, Modell 35, bei 300 Upra, einer Standardspindel und Hülse in cP bestimmt.5. Viscosity was determined in cps using a Fann Model 35 Viscometer at 300 Upra with a standard spindle and sleeve.
6. Zur Untersuchung der Leistungsfähigkeit des Polymerisates zum Gelieren von vfässriger Säure wurde die erforderliche Menge an konzentrierter Säure, siehe die folgenden Tabel-6. To investigate the performance of the polymer for gelling aqueous acid, the necessary Amount of concentrated acid, see the following table-
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len XII, XIII, XIV, XV und XVI, zu dem konzentrierten, wässrigen Polymerisatgemisch zugesetzt. Dann wurde gegebenenfalls auf die gewünschte Konzentration an Säure und Polymerisat unter Rühren verdünnt. Die Viskosität des Gemisches wurde mit dem Fann-Viskosimeter wie zuvor bestimmt, z.B. bei einer 1,5 %igen Konzentration an aktiven Polymerisatfeststoffen in 5 %iger Salzsäure.len XII, XIII, XIV, XV and XVI, to the concentrated, aqueous polymer mixture added. Then, if necessary, to the desired concentration of acid and polymer diluted with stirring. The viscosity of the mixture was determined with the Fann viscometer as before determined, e.g. at a 1.5% concentration of active polymer solids in 5% hydrochloric acid.
Herstellung eines modifiziert-verzweigten Polymerisates (PEI)Production of a modified-branched polymer (PEI)
1. Es wurde die gewünschte Menge eines im Handel erhältlichen, verzweigten Polyäthyleniminpolymerisates mit einem Molekulargewicht von etwa 40 000 bis 100 000 zu Wasser zugesetzt, um eine 6 %ige Konzentration an aktivem Polymerisat des PEI zu erhalten.1. It was the desired amount of a commercially available, branched Polyäthyleniminpolymerisates with a molecular weight of about 40,000 to 100,000 added to water to give a 6% concentration to obtain active polymer of PEI.
2. Es wurde ein Verlängerungsmittel oder Verzweigungsmittel, wie in der Tabelle XIX angegeben, (6 %ige Konzentration) zugesetzt und unter Erwärmen bei pH > 9-10 bei 60,00O bis zum Auftreten einer Gelierung gerührt.2. It has an extending agent or a branching agent as indicated in Table XIX (6% concentration) was added and stirred under heating at pH> 60.0 at 9-10 0 O until the occurrence of gelation.
3. Das viskose Gel wurde mit Salzsäure auf die gewünschte Säurekonzentration verdünnt.3. The viscous gel was diluted to the desired acid concentration with hydrochloric acid.
4. Die scheinbare Viskosität wurde auf einem Fann-Viskosimeter, Modell 55A, Feder Nr. 1, Standardspindel und -hülse bestimmt.4. Apparent viscosity was measured on a Fann Viscometer, Model 55A, Spring # 1, standard spindle and sleeve certainly.
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Bestimmung der Leistungsfähigkeit eines verzweigten Polymerisates zur Herabsetzung der Strömung einer wässrigen FlüssigkeitDetermination of the performance of a branched Polymer to reduce the flow of an aqueous liquid
1. Es wurde eine geringe Menge Glaswolle auf den Boden einer 100 ml Bürette angeordnet.1. A small amount of glass wool was placed on the bottom of a 100 ml burette.
2. Es wurden 50 ml entionisiertes Wasser in die geschlossene Bürette eingegossen.2. There were 50 ml of deionized water in the closed Poured in burette.
3. Es wurden 5>0 g eines Sandes mit einer Korngröße von 2,38-1,68 mm auf den Boden der Bürette gegeben, anschließend 25 g Sand mit einer Korngröße von 0,84-0,42 mm. Dann wurden weitere 5>0 6 Sand mit einer Korngröße von 2,38-1,68 mm3. There were 5> 0 g of a sand with a grain size of 2.38-1.68 mm on the bottom of the burette, then 25 g of sand with a grain size of 0.84-0.42 mm. Then were another 5> 0 6 sand with a grain size of 2.38-1.68 mm
oben auf den Sand mit einer Korngröße von 0,84-0,42 mm gefüllt.on top of the sand filled with a grain size of 0.84-0.42 mm.
4. Die Bürette wurde vorsichtig geklopft, um eine Packungslänge des Sandes mit einer Korngröße von 0,84-0,42 mm von 8-9 cm zu erhalten.4. The burette was gently tapped to remove a pack length of sand with a grain size of 0.84-0.42 mm 8-9 cm.
5. Das überschüssige, entionisierte Wasser wurde zu dem Oberteil der Packung mit einer Korngröße von 2,38-1,68 mm ablaufen gelassen und die Höhe des Meniskus in der Bürette wurde bestimmt und als"Nullpegel" aufgezeichnet.5. The excess deionized water would drain to the top of the packing with a particle size of 2.38-1.68 mm and the height of the meniscus in the burette was determined and recorded as the "zero level".
6. Es wurden 25 ml entionisiertes Wasser in die Bürette unter Verwendung einer Spritze oder Pipette eingefüllt und die erforderliche Zeitspanne bestimmt, die zum Durchtreten durch die Packung und zum Erreichen des Nullpegels erforderlich war. Dies ist die "Anfangszeit". -6. There were 25 ml of deionized water taking into the burette Use a syringe or pipette to fill it and determine the length of time required to pass through the pack and required to reach the zero level was. This is the "beginning time". -
7. Es wurde eine Lösung des verzweigten Polymerisates mit 1000 Tpm Polymerisatfeststoffen in entionisiertem Wasser hergestellt und auf einen pH-Wert unterhalb etwa 5,0 mit einer Säure wie Salzsäure eingestellt.7. A solution of the branched polymer having 1000 ppm polymer solids in deionized water was obtained and adjusted to a pH below about 5.0 with an acid such as hydrochloric acid.
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8. Es wurden 100 ml dieser Behandlungslösung mit verzweigtem Polymerisat eingeführt und durch die Burette bis zum FuIlpegel strömen gelassen.8. 100 ml of this branched polymer treatment solution was introduced and through the burette to the fill level let flow.
9. Die Behandlung wurde mit 75 ml entionisiertem Wasser weitergeführt .9. The treatment was continued with 75 ml of deionized water .
10. Die Stufe 6 wurde wiederholt, der erhaltene Wert ist die
"Endzeit".10. Step 6 was repeated, the value obtained is this
"End Times".
11. Die Anfangszeit wurde durch die Endzeit dividiert und mit 100 multipliziert, um den Wert in % der Anfangsströmungsrate zu erhalten.11. The start time was divided by the end time and multiplied by 100 to get the value in % of the start flow rate.
Herstellung eines verzweigten Polymerisates
in situ Production of a branched polymer
in situ
Ein Teil eines Rückgratpolymerisates wie Polyäthylenimin mit einem Molekulargewicht von ~ 40 000 - 100 000 g /mol (g/m) in einer wässrigen Flüssigkeit wurde mit einem gleichen Aktivgewicht von IiFEO-Epichlorhydrinaddukt (etwa 5000 g/m) hergestellt entsprechend den Angaben und der Herstellungsweise C, zusammengegeben und mit Wasser auf eine Gesamtpolymerisatkonzentration von etwa 5000 Tpm verdünnt. Der pH-Wert wurde auf oberhalb etwa 7 bis 8 eingestellt. Diese Lösung wurde dann entweder in den Testkern oder die zu behandelnde Formation injiziert.Part of a backbone polymer such as polyethyleneimine with a molecular weight of ~ 40,000 - 100,000 g / mol (g / m) in an aqueous liquid with an equal active weight of IiFEO-epichlorohydrin adduct (about 5000 g / m) prepared according to the information and the preparation method C, combined and with water to a total polymer concentration diluted by about 5000 tpm. The pH was adjusted to above about 7-8. These Solution was then injected into either the test core or the formation to be treated.
Bei der Behandlung eines Testkernes sollte die Arbeitsweise I angewandt werden, bei der Behandlung einer Formation sollte die Arbeitsweise N mit der Ausnahme angewandt werden, daß nach demAbschluß der Behandlungsstufe das System für eine durch die Temperatur bestimmte Zeitspanne, z.B. 24· Stunden bei 71i1°G, statisch belassen wird. Nach Ablauf dieser Aushärtzeit wird das Testmedium zu der Produktion zurückgeführt und es werden die Änderungen der Ströraungsraten bestimmt.Procedure I should be used when treating a test core, and when treating a formation Operation N may be used with the exception that after the treatment stage is complete, the system will run for one is left static for a period of time determined by the temperature, e.g. 24 hours at 71i1 ° G. After this curing time has elapsed the test medium is returned to production and the changes in flow rates are determined.
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Methode zur Bestimmung der Effektivität von verzweigtem Polymerisat zur Reduzierung; der Strömung einer wässrigen Flüssigkeit durch eine tonhaltige SandpackungMethod for determining the effectiveness of branched polymer for reduction; the Flow of an aqueous liquid through a clay packing of sand
Eine Trockenmischung von Sand wurde durch Vermischen von 88 Teilen eines Sandes mit einer Korngröße von etwa 0,21-0,088 mm mit 10 Teilen feinem Siliziumdioxidmehl (Teilchengröße kleiner als etwa 0,074 mm) und 2 Teilen eines smektischen Tons hergestellt. 100 g dieser Mischung wurde in eine mit Polytetrafluoräthylenpolymerisat ausgekleidete Testkammer mit einem Innendurchmesser von 2,38 cm oder in eine Hassler-Hülsentestkammer mit einem Innendurchmesser von 2,38 cm gegeben. Es wurden etwa 25 ml einer 6,7 zeigen Salzlösung durch die Sandpackung gefördert , und die Testkammer war entweder über Nacht oder für 2 Stunden bei 80°C abgeschlossen, um eine vollständige Hydratation der Tone sicherzustellen. Dann wurde eine 6,7 %ige Natriumchloridsalzlösung durch die Sandpackung gefördert, bis Gleichgewichtsbedingungen erreicht waren, d.h. keine Änderung im Differentialdruck (ΔΡ.) und Strömungsrate (Q1) mehr auftraten. Eine Lösung der zu untersuchenden Chemikalie wurde dann durch die Sandpackung in entgegengesetzter Richtung injiziert. Dann wurde die Förderung weitergeführt, bis wiederum Gleichgewichtsbedingungen vorhanden waren und es wurden die Strömungsrate (Qf) und der Differentialdruck (ÄPf) notiert. Die prozentuale Retention (%K.) der Anfangspermeabilität wurde dann durch folgende Gleichung erhalten:A dry mix of sand was made by mixing 88 parts of a sand with a grain size of about 0.21-0.088 mm with 10 parts of fine silica flour (particle size less than about 0.074 mm) and 2 parts of a smectic clay. 100 g of this mixture was placed in a test chamber lined with polytetrafluoroethylene polymer with an internal diameter of 2.38 cm or in a Hassler sleeve test chamber with an internal diameter of 2.38 cm. Approximately 25 ml of a 6.7 gauge saline solution was pumped through the sand pack and the test chamber was locked either overnight or for 2 hours at 80 ° C to ensure complete hydration of the clays. Then a 6.7% strength sodium chloride salt solution was conveyed through the sand pack until equilibrium conditions were reached, ie no change in the differential pressure (ΔΡ.) And flow rate (Q 1 ) occurred any more. A solution of the chemical to be tested was then injected through the sand pack in the opposite direction. The production was then continued until equilibrium conditions were again present and the flow rate (Q f ) and the differential pressure (ΔP f ) were noted. The percentage retention (% K.) Of the initial permeability was then obtained by the following equation:
(AP.) Κ* χ 100(AP.) Κ * χ 100
x 10° oder x 10 ° or
worin bedeuten: Q. = Anfangsströmungsrate,where mean: Q. = initial flow rate,
Q~ = Ends trömungsr ate,Q ~ = end flow councils,
= Anfangsdruckabfall über die Kamiaer und = Enddruckabfall oder Differentialdruck.= Initial pressure drop across the Kamiaer and = Ultimate pressure drop or differential pressure.
% Reduktion = 100 - %K.. % Reduction = 100 - % K. .
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Nach der Bestimmung der prozentualen Retention der Anfangssalzlösungsdurchlässigkeit (%K.) nach der Arbeitsweise I wurde Kerosin (2,7 cP) durch die Sandpackung gefördert. Die Strömungs rate und der Differentialdruck wurden bestimmt. Der Prozentsatz der öldurchlässigkeit verglichen mit der AnfangsSalzlösungsdurchlässigkeit wurde wie folgt berechnet: After determining the percentage retention of the initial saline solution permeability (% K.) According to procedure I, kerosene (2.7 cP) was pumped through the sand pack. The flow rate and differential pressure were determined. The percentage the oil permeability compared to the initial saline permeability was calculated as follows:
(Qof) (APBi) (2,7) %KoiB = x 10°(Q of ) (AP Bi ) (2.7)% KoiB = x 10 °
Bestimmunp; der Effektivität eines verzweigten Polymerisates zur Reduzierung der Strömung von wässriger Flüssigkeit durchDetermination; the effectiveness of a branched polymer to reduce the flow of aqueous liquid through
einen Kerna core
Ein Berea-Sandsteinkern oder Kalksteinkern mit einem äußeren Durchmesser von 2,38 cm und einer Länge von 10 cm wurde in eine Hassler-Hülsentestkammer mit einem inneren Durchmesser von 2,38 cm montiert. Es wurden etwa 25 ml 6,7 %ige Salzlösung durch den Kern gefördert und die Testkammer wurde entweder über Nacht oder für 2 Stunden bei 80°0 abgeschlossen, um eine vollständige Hydratation der Tone sicherzustellen. Dann wurde eine 6,7 %ige Salzlösung durch den Kern bis zur Erreichung von Gleichgewichtsbedingungen gefördert, d.h. keinen Änderungen im Druck und in der Strömungsrate. Eine Lösung der zu untersuchenden Chemikalie wurde dann durch den Kern in der entgegengesetzten Richtung injiziert. Dann wurde die Förderung bis zur erneuten Erzielung von Gleichgewichtsbedingungen fortgeführt, und es wurden die Strömungsrate und der Differentialdruck bestimmt. Der Prozentsatz der Anfangsperraeabilität wurde dann nach folgender Gleichung erhalten:A Berea sandstone core or limestone core with an outer 2.38 cm in diameter and 10 cm in length was placed in a Hassler sleeve test chamber with an inner diameter of 2.38 cm mounted. About 25 ml of 6.7% saline solution became conveyed through the core and the test chamber was closed either overnight or for 2 hours at 80 ° 0, to ensure complete hydration of the clays. A 6.7% saline solution was then passed through the core to Achievement of equilibrium conditions promoted, i.e. no changes in pressure and flow rate. A solution the chemical to be tested was then injected through the core in the opposite direction. Then the promotion continued until equilibrium conditions were regained and the flow rate and the Differential pressure determined. The percentage of the initial permeability was then obtained from the following equation:
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(Q1O (Ap1) (Q 1 O (A p 1 )
worin sind: Q. = AnfangsStrömungsrate und Q- = Endströmungsrate.where are: Q. = initial flow rate and Q- = final flow rate.
in einem Kernin a core
Nach der Bestimmung der prozentualen Retention der Anfangssalzlösungsdurchlässigkeit (%K.) nach der Arbeitsweise K wurde Kerosin (2,7 cP) durch den Kern gefördert. Die Strömungsrate und der Different!aldruck wurden bestimmt. Der Prozentsatz der Anfangssalzlösungsdurchlässigkeit zu derjenigen von Öl wurde wie folgt berechnet:After determining the percentage retention of the initial saline solution permeability (% K.) According to method K, kerosene (2.7 cP) was pumped through the core. The flow rate and the differential pressure were determined. Of the Percentage of initial saline solution permeability to that of oil was calculated as follows:
(Q0Jf) (ΔΡΒ1) (2,7)(Q 0 Jf) (ΔΡ Β1 ) (2.7)
01 ΰχ -τ χ 100 01 ΰχ -τ χ 100
Arbeitsweise M Typische WOR-ArbeitsweiseWorking method M Typical WOR working method
Eine typische WOR-Arbeitsweise ist für 151 1 Polymerisatgemisch pro 30,5 cm Perforationen ausgelegt. Dies wird durch Verdünnung einer konzentrierten Lösung eines verzweigten, ionischen Polymerisatkonzentrates um etwa 10:1 bis 70:1 mit Wasser, z.B. Wasser aus der Formation, Salzlösung oder 2 %iger Kaliumchloridlösung, und anschließende Zugabe von Salzsäure (etwa 32 %) zur Einstellung des pH-Wertes auf etwa 3-6 erreicht. Nach der Druckprüfung der Rohrleitung und der Einstellung der Injektionsrate wird die Lösung des verzweigten Polymerisates in einer Menge von etwa 318 1 pro Minute und anschließend Wasser gepumpt. Diese Arbeitsweise wird in. Folgeschritten wiederholt, bis die gesarate Lösung des verzweigten Polymerisates in das Bohrloch injiziert ist. Nach dem Einpumpen der letzten Stufe wird Wasser als Nachspülung gepumpt.A typical WOR procedure is designed for 151 liters of polymer mixture per 30.5 cm of perforations. This is done by diluting a concentrated solution of a branched, ionic polymer concentrate by about 10: 1 to 70: 1 with water, e.g. water from the formation, salt solution or 2% potassium chloride solution, and then adding hydrochloric acid (about 32 %) to adjust the pH value reached to about 3-6. After the pressure test of the pipeline and the setting of the injection rate, the solution of the branched polymer is pumped in an amount of about 318 liters per minute and then water is pumped. This procedure is repeated in the following steps until the entire solution of the branched polymer is injected into the borehole. After pumping in the last stage, water is pumped in as a final rinse.
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Eine empfohlene Arbeitsweise bedient sich etwa 13 »6 kg eines verzweigten, ionischen Polymerisates in einer Konzentratlösung (berechnet als Peststoffe) pro 30,5 cm Abschnitt, verdünnt um etwa 15:1 - 50:1. Das Behandlungsvolumen hängt von der Porosität und der gewünschten, radialen Eindringung in der Formation ab. Die Tabelle XXII ergibt die empfohlenen Volumina.A recommended way of working is to use around 13 »6 kg of one branched, ionic polymer in a concentrate solution (calculated as pesticides) per 30.5 cm section, diluted around 15: 1 - 50: 1. The treatment volume depends on the porosity and the desired radial penetration in the formation. Table XXII gives the recommended Volumes.
Falls der gesamte, wasserfördernde Abschnitt nicht bekannt ist, wird empfohlen, daß ein Eindringen um etwa 3,05 bis 9,14- m über den gesamten Förderabschnitt angewandt wird, um das Behandlungsvolumen zu bestimmen. Falls der gesamte, wasserfördernde Abschnitt bekannt ist oder eine gute Abschätzung vorhanden ist, wird etwa eine Eindringung von 9»14· bis 15»24 m in diesem Abschnitt empfohlen. Es kann für diese Berechnung abgeschätzt werden, daß die gesamte Behandlungsflüssigkeit in die wasserfördernde Zone eintritt. Für eine größere radiale Eindringung kann eine stärker verdünnte lösung verwendet werden. If the entire water-bearing section is not known, it is recommended that a penetration of approximately 3.05 to 9.14 m is applied over the entire conveying section in order to determine the treatment volume. If the entire, water-producing Section is known or a good estimate is available, a penetration of 9 »14 · to 15» 24 m is approx recommended in this section. It can be estimated for this calculation that the entire treatment liquid in enters the water-producing zone. A more dilute solution can be used for greater radial penetration.
Das Mischwasser kann eine beliebige, verträgliche Salzlösung sein. Zusätze, z.B. Korrosionsinhibitoren, Bakterizide, grenzflächenaktive Mittel usvi. , müssen auf ihre Verträglichkeit untersucht werden.The mixed water can be any compatible saline solution. Additives, e.g. corrosion inhibitors, bactericides, surface-active Means etc. , must be examined for their tolerance.
Das Polymerisat sollte unter Zuraischung zu der Trägerflüssigkeit zugesetzt werden. Ein 2maliges bis 4maliges Umwälzen des Tanks mit einer Kolbenpumpe oder einer T\irbine oder einem Mischer vom Bandtyp sollte ein ausreichendes Vermischen ergeben. Der pH-Wert sollte mit Salzsäure oder einer anderen Säure auf 3-5 eingestellt werden.The polymer should be mixed with the carrier liquid can be added. 2 to 4 times circulating the tank with a piston pump or a turbine or a mixer tape type should give sufficient mixing. The pH should be adjusted to 3-5 with hydrochloric acid or another acid.
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Eine Anfangsinjektionsrate und ein Anfangsinjektionsdruck sollten unter Verwendung von Wasser oder einer anderen verfügbaren, wässrigen Flüssigkeit bestimmt werden. Die Rate sollte so hoch wie möglich liegen, während jedoch ein Druck unterhalb des Frakturierungsdruckes oder Aufbrechdruckes beibehalten wird. Es kann erforderlich sein, die Injektionsrate herabzusetzen, um unterhalb des maximal erlaubten Druckes zu bleiben. Die Behandlungslösung mit dem verzweigten, ionischen Polymerisat sollte unter Verwendung einer wässrigen Flüssigkeit, eines Gases oder eines Kohlenwasserstoffes wie V/asser, Stickstoff oder öl weiterverdrängt werden. Das Bohrloch kann unmittelbar dann wieder auf Förderung betrieben werden.An initial injection rate and an initial injection pressure should be determined using water or another available aqueous liquid. The rate should be as high as possible while maintaining, however, a pressure below the fracture pressure or break-up pressure will. It may be necessary to reduce the injection rate in order to get below the maximum allowable pressure stay. The treatment solution with the branched, ionic Polymer should be made using an aqueous liquid, a gas or a hydrocarbon such as V / water, Nitrogen or oil are displaced further. The borehole can then be operated again for production immediately.
1. Es wird ein Versuchsbohrloch mit bekannter Fördergeschichte ausgewählt.1. A test well with a known history of production is selected.
2. Es werden vorgeschlagene Trägerfluide wie Wasser, Rohöl usw. und die Information der Bohrlochförderung ausgewertet.2. Proposed carrier fluids such as water, crude oil etc. and the information on the well production are evaluated.
3. Die Lösung des verzweigten Polymerisates wird gemischt.3. The solution of the branched polymer is mixed.
4. Es wird die Injektionsrate und der Injektionsdruck unter Verwendung einer verfügbaren Flüssigkeit bestimmt.4. It will take the injection rate and the injection pressure Use of an available liquid is determined.
5. Die Behandlungslösung des verzweigten Polymerisates wird durch die Rohrleitung, den Ringspalt oder durch beide gepumpt, wobei ein Druck unterhalb des Aufbrechdruckes der Formation beibehalten wird.5. The treatment solution of the branched polymer is through the pipeline, the annular gap or through both pumped, maintaining a pressure below the formation fracture pressure.
6. Die Lösung des verzweigten, ionischen Polymerisates wird in die Formation unter Verwendung eine3 verfügbaren Fluids v/ie einer wässrigen Flüssigkeit, eines Gases, eines Kohlenwasserstoffes oder eines Gemisches hiervon zerteilt.6. The branched ionic polymer solution is introduced into the formation using an available fluid v / ie an aqueous liquid, a gas, a hydrocarbon or a mixture thereof.
7. Das Bohrloch wird auf Förderung umgestellt.7. The well is switched to production.
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Arbeitsweise 0 Beispiel oder Arbeitsweise für eine Methode zur Reduzierung des WOR-Wertes (Wasser-Gas-Verhältnis)Working method 0 Example or working method for a method for reducing the WOR value (water-gas ratio)
Eine trockene Sandpackung mit einer Länge von 65 cm χ 0,72 cm Durchmesser wurde aus einem Gemisch aus 80 Teilen Sand mit einer Korngröße von 0,21 - 0,088 mm, 15 Teilen Siliziumdioxidmehl und 5 Teilen eines Smektites hergestellt. Die Gleichgewichtsströmungsrate von Gas (Methan) durch die trockene Packung betrug 3900 ml/min bei einem Different! al druck von 34·,5 bar. Nach der Sättigung der Sandpackung mit 6,7 %±ger NaCl-Lösung wurde eine maximale Strömungsrate von 1020 ml/min Methan bei 34,5 bar Differentialdruck erreicht. Diese Sandpackung wurde dann mit 100 ml einer Lösung von 1000 Tpm eines wasserlöslichen, ionischen, verzweigten Polymerisates (PDMAEM, Mol.Gew. = 800 000 - 1 000 000, gepfropft mit Polyäthylenoxidverzweigung (Mol.Gew. = 5000) bei einem Gewichtsverhältnie Rückgrat: Verzweigungen = 1:1) behandelt. Die Strömung von Wasser wurde um mehr als 90 % reduziert, während die Gasströmung 170 % des Anfangswertes betrug. Etwa 1000 1 Methan waren erforderlich, um die Gleichgewichtsströmungsbedingungen wieder herzustellen. A dry sand pack with a length of 65 cm × 0.72 cm in diameter was produced from a mixture of 80 parts of sand with a grain size of 0.21-0.088 mm, 15 parts of silicon dioxide flour and 5 parts of a smectite. The equilibrium flow rate of gas (methane) through the dry pack was 3900 ml / min with a Different! al pressure of 34.5 bar. After saturating the sand pack with 6.7 % ± ger NaCl solution, a maximum flow rate of 1020 ml / min methane at 34.5 bar differential pressure was achieved. This sand packing was then grafted with 100 ml of a solution of 1000 ppm of a water-soluble, ionic, branched polymer (PDMAEM, molar weight = 800,000-1,000,000, with polyethylene oxide branching (molar weight = 5000) at a weight ratio of the backbone: Branches = 1: 1) treated. The flow of water was reduced by more than 90% , while the gas flow was 170 % of the initial value. About 1000 liters of methane were required to restore equilibrium flow conditions.
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Veränderung der Strömungs- und Viskositätseigenschaften durch Polyäthyleniminpolymerisate mit Änderung der Verzweigung und des MolekulargewichtesChange in flow and viscosity properties due to polyethyleneimine polymers with change in branching and molecular weight
Polymerisat Mol.-Gew.- Viskosität, Aktiv- Test- Ver- Reduzierung %K oiB Polymerizat Mol.-Gew.- Viscosity, Active- Test- Reduction % K oiB
Bereich cP, Brook- konz.an temp, längerte der Wasser-Range cP, Brook- concentration at temp, the water-
5 %igen handlungswässrigen
lösung (?o)
.. Lösung; __________ 5% aqueous solution (? O)
.. Solution; __________
PSI 12 1 200 3,1 1,0 27 da 0,0 ND2 PSI 12 1 200 3.1 1.0 27 da 0.0 ND 2
(Dow Chemical Co)(Dow Chemical Co)
PSI 600 40 000-60 000 28 0,5 27 ja 75,4 84,8PSI 600 40 000-60 000 28 0.5 27 yes 75.4 84.8
(Dow Chemical Co^(Dow Chemical Co ^
S PSI 600 40 000-60 000 28 0,1 27 ja 73,5 100,5S PSI 600 40 000-60 000 28 0.1 27 yes 73.5 100.5
ο (DowChemical Co.)ο (DowChemical Co.)
PSI 1000 50 000-100 000 1200 0,05 27 ja 91,6 90,0PSI 1000 50 000-100 000 1200 0.05 27 yes 91.6 90.0
cn (powChemical Co.)cn (powChemical Co.)
ο PSI 1000 50 000-100 000 1200 .1,33 27 ja 87,7 93,0ο PSI 1000 50 000-100 000 1200 .1.33 27 yes 87.7 93.0
ob (Dow Chemical Co.)whether (Dow Chemical Co.)
f: psi 1000 50 000-100 ooo 1200 1,0 27 ja 85,6 75,7f: psi 1000 50 000-100 ooo 1200 1.0 27 yes 85.6 75.7
(DowChemical Co.)(DowChemical Co.)
PSI 1000 50 000-100 000 1200 1,0 60 ja 80,5 99.2PSI 1000 50 000-100 000 1200 1.0 60 yes 80.5 99.2
(DowCbanicalCo.)(DowCbanicalCo.)
PSI 1000 50 000-100 000 1200 0,1 27 ja 83,6 90,0PSI 1000 50 000-100 000 1200 0.1 27 yes 83.6 90.0
(Dow Chemical Co.)(Dow Chemical Co.)
PSI 1000 50 000-100 000 1200 0,1 27 ja 81,25 93,L .^PSI 1000 50 000-100 000 1200 0.1 27 yes 81.2 5 93, L. ^
(Dow Chemical Co.) co(Dow Chemical Co.) co
PSI 1000 50 000-100 000 1200 0,1 82 ja 984 ' 1404 5^PSI 1000 50 000-100 000 1200 0.1 82 yes 98 4 '140 4 5 ^
(DowChemical Co.) ^(Dow Chemical Co.) ^
Polymin P 50 000- 55 000 7 0,5 60Polymin P 50,000-55,000 7 0.5 60
(BASI1)(BASI 1 )
16,0
75,40.0
16.0
75.4
Fortset ztxng von Tabelle IContinued from Table I.
, 7, 7
ND'ND '
nein 42 , 7no 42, 7
EPOKm P-1000 60 000-80 000 9 0,1 27 nein (Japan Catalytic
Chemical Co.;EPOKm P-1000 60 000-80 000 9 0.1 27 no (Japan Catalytic
Chemical Co .;
EPONIN P-1000 108,000^ 0,05 27EPONIN P-1000 108.000 ^ 0.05 27
(Japan Catalytic Chemical Co.) Polymerisat gepfropft mit Methoxypolyäthylenoxid-Verzweigungen (8)(Japan Catalytic Chemical Co.) Polymer grafted with methoxy polyethylene oxide branches (8th)
1 - Alle Strömungstests wurden an tonhaltigen Sandpackungen durchgeführt (88:10:2 Gewichtsteile an Sand Oklahoma Nr. 1, feinem Siliziumdioxidmehl £~= < 0,074 mm und Bentonit), falls nichts anderes angegeben.1 - All flow tests were performed on clay-containing sand packs (88: 10: 2 parts by weight of Oklahoma No. 1 sand, fine silica flour £ ~ = <0.074 mm and bentonite), unless otherwise stated.
2 - ND = nicht bestimmt.2 - ND = not determined.
3 - Testsand bestand aus einem Gemisch von 2:10:88 Gewichtsteilen Bentonit, CaCO^-Teilchen3 - Test sand consisted of a mixture of 2:10:88 parts by weight bentonite, CaCO ^ particles
mit einer Korngröße von 0,21 - 0,088 mm, feinem Siliziumdioxidmehl und Sand Oklahoma Nr mit einer Korngröße von 0,21 - 0,088 mm.with a grain size of 0.21 - 0.088 mm, fine silicon dioxide powder and sand Oklahoma No. with a grain size of 0.21 - 0.088 mm.
4 - Strömungstests unter Verwendung eines Berea-Kerns durchgeführt.4 - Flow tests conducted using a Berea core.
Viskosität einer 2,0 %igen wässrigen Lösung.Viscosity of a 2.0% aqueous solution.
Alle Tests umfaßten das Strömen von Fluiden bei stabilisierter Rate, jedoch währte die verlängerte Strömung über diesen Punkt bis zu 10 000 Porenvolumina bei den gleichen Tests. *All tests involved flowing fluids at a stabilized rate, but that persisted extended flow over this point up to 10,000 pore volumes on the same tests. *
Der Kern unterschied sich von dem zum Testen von PEI 1000 verwendeten Kern, der Unterschied im Kern kann eine gewisse Veränderung oder Unterschiedlichkeit in den Testergebnissen bedingen.The core was different from the core used to test PEI 1000, the difference At its core there may be some change or variation in test results condition.
8 - Polymerisat gepfropft unter Anwendung der Herstellungsweisen wie C und E mit einem Gewichtsverhältnis von Rückgratpolymerisat zu Verzweigungspolymerisat von 1:1. 8 - Polymer grafted using production methods such as C and E with a weight ratio of backbone polymer to branching polymer of 1: 1.
9 - /^0-JjJ, bestimmt entsprechend den Arbeitsweisen J oder L.9 - / ^ 0 -JjJ, determined according to the working methods J or L.
Die Daten zeigen, daß verzweigte PEI-Polymerisate mit hohem Molekulargewicht zur Veränderung der Durchlässigkeit gegenüber wässrigen itLuiden wirksam sind, bei denen PSI mit geringem Molekulargewicht nicht so wirksam und/oder lang anhaltend ist.The data show that branched high molecular weight PEI polymers are susceptible to change the permeability to aqueous itLuiden are effective, with which PSI with low Molecular weight is not as effective and / or long lasting.
00 CO00 CO
5 -5 -
6 -6 -
7 -7 -
ro CO CO CDro CO CO CD
Vergleich der Veränderung der Strömungseigenschaften in Sanden unter Verwendung von linearen Polyacrylamid- und verzweigten Polyäthylenimin-polymerisatenComparison of the change in flow properties in sands using linear polyacrylamide and branched polyethyleneimine polymers
Reduzierung der Wasserdurchlässigkeit (%)Reduction of water permeability (%)
temp.
(0C)Test-
temp.
( 0 C)
aktivem Polymeri
sat in Behandlungs-
lösung (%)Focus on
active polymer
sat in treatment
solution (%)
(Calgon WC-500)Polyacrylamide
(Calgon WC-500)
(Dow Chemical Co.)PSI * 1000
(Dow Chemical Co.)
Oco
O
(Dow Chemical Co.)PSI 1000
(Dow Chemical Co.)
(Dow Chemical Co.)PEI 1000
(Dow Chemical Co.)
OOO
OO
2?2?
94,4 10494.4 104
98.1 12398.1 123
70.2 MD3 70.2 MD 3
2 - lineares Polyacrylamid ergab eine signifikante Reduzierung der Wasserdurchlässigkeit, je-2 - linear polyacrylamide resulted in a significant reduction in water permeability,
doch verringert sich dessen Wirksamkeit sehr rasch, siehe Tabelle XIII).but its effectiveness decreases very quickly, see Table XIII).
3 - MD a nicht "bestimmt.3 - MD a not "determined.
4-20 %iges anionisches Polyacrylamid. 5 - Bestimmt nach Arbeitsweise J.4-20% anionic polyacrylamide. 5 - Determined according to J.
Die Werte zeigen, daß ein verzweigtes PEI-Polymerisat zur Reduzierung der Durchlässigkeit K> gegenüber einer wässrigen Flüssigkeit und zur Erhöhung der Durchlässigkeit gegenüber öl cd im Vergleich zu einem Polyacrylamidpolymerisat leistungsfähig ist. <-OThe values show that a branched PEI polymer to reduce the permeability K> to an aqueous liquid and to increase the permeability to oil cd is efficient compared to a polyacrylamide polymer. <-O
Reduzierung der Wasserdurchlässigkeiten nach Behandlung mit PSI-1000 "bei verschiedenen Durchlässigkeits-SandpackungenReduction of water permeability after treatment with PSI-1000 "with different permeable sand packs
Sand Oklahoma Hr. 1 Durchlässigkeit Durchlässigkeit Reduzierung der + feines Silizium- von Sand nach Behandlung Wasserdurchläsdioxidmehl (Darcy) (Darcy) sigkeit (Gew.-Teile)Sand Oklahoma Mr. 1 permeability permeability reduction of the + fine silicon of sand after treatment with water permeable dioxide powder (Darcy) (Darcy) fluid (Parts by weight)
1:0 11,9 8,80 26,01: 0 11.9 8.80 26.0
S 9,75:0,25 9,60 6,60 31,0S 9.75: 0.25 9.60 6.60 31.0
° 9,25:0,75 1,04 0,035 96,59.25: 0.75 1.04 0.035 96.5
JJ 9:1 0,246 0,030 87,5 CdJJ 9: 1 0.246 0.030 87.5 Cd
^ 8:2 0,197 0,003 98,5 °^ 8: 2 0.197 0.003 98.5 °
S 7:3 0,090 0,004 95,5S 7: 3 0.090 0.004 95.5
•ο 1 - Diese Test wurden in einer Hülsenverfestigungsapparatur aus Polytetrafluoräthylen-• ο 1 - These tests were carried out in a sleeve consolidation apparatus made of polytetrafluoroethylene
polymerisat bei Zimmertemperatur durchgeführt. Sowohl die Anfangspermeabilität als auch die Endpermeabilität wurden aus stabilisierten Strömungsraten erhalten. Die Behandlungen wurden mit 75 ml 0,5 %igem ΡΞΙ-1000 bei auf 4 eingestelltem pH durchgeführt. polymer carried out at room temperature. Both the initial permeability and the final permeability was also obtained from stabilized flow rates. the Treatments were carried out with 75 ml of 0.5% ΡΞΙ-1000 with the pH adjusted to 4.
Diese Werte zeigen die relativen Effektivitäten eines besonderen Polymerisates bei der These values show the relative effectiveness of a particular polymer in the
Anwendung in losen Sandpackungen unterschiedlicher Durchlässigkeiten. Die Leistungs- i>o Use in loose sand packs of different permeability. The performance i> o
fähigkeit von anderen, verzweigten, polymeren Strukturen entsprechend der Erfindung ^ability of other, branched, polymeric structures according to the invention ^
variieren mit den Eigenschaften des Polymerisates und der Formation. Die polymeren Mole- co vary with the properties of the polymer and the formation. The polymeric molecules co
küle können in Molekulargewicht, dem Ausmaß der Polymerverzweigung, der länge der poly- —χ Molecules can vary in molecular weight, the extent of polymer branching, the length of the poly- —χ
meren Ketten usw. variieren, um unterschiedliche Effekte und Größen der Effektivität in *** Abhängigkeit von der zu behandelnden Matrix zu erzielen.several chains etc. vary to reflect different effects and sizes of effectiveness in *** Depending on the matrix to be treated.
29391H29391H
Einfluß eines verzweigten Polymerisates auf die Veränderung der Wasserdurchlässigkeit einer tonhaltigen Sandpackung, welche einer Dampfströmung unterzogen wird. Influence of a branched polymer on the change in the water permeability of a clay-containing sand pack which is subjected to a steam flow.
Arbeitsweisen-
StufeWorking methods
step
3
43
4th
Stufenbeschreibung Packung 1 Packung 2 Packung 3Step description Pack 1 Pack 2 Pack 3
% anfängliche Wasserdurchlässigkeit bei 21,10O % Initial water permeability at 21.1 0 O
Behandlungsvolumen eines verzweigten Polymerisates (1000 Tpm) bei 21,10G (ml)Treatment volume of a branched polymer (1000 tpm) at 21.1 0 G (ml)
% Anfangswasserdurchlässigkeit nach Behandlung bei 21,10O % Initial water permeability after treatment at 21.1 0 O
Gefördertes VolumenFunded volume
100100
600600
an Dampf bei 177υ0 (ml)of steam at 177 υ 0 (ml)
% Anfangswasserdurchlässigkeit nach der Behandlung mit Dampfströmung % Initial water permeability after treatment with steam flow
Gefördertes Volumen an Dampf bei 260°C (ml)Delivered volume of steam at 260 ° C (ml)
°/o an Anfangs was s er durchlässigkeit bei 21,10O nach der Behandlung mit Dampf von 260 0 ° / o at the initial water permeability at 21.1 0 O after treatment with steam of 260 0
Angewandtes Volumen an 15 %iger HOl zur Reinigung der Sandpackung (ml)Applied volume of 15% oil to clean the sand pack (ml)
% der Anfangswasserdurchlässigkeit nach der Säurebehandlung % of the initial water permeability after the acid treatment
700700
24002400
200200
100100
800800
200200
3,93.9
100100
500500
200200
1,61.6
Jede dieser drei Sandpackungen bestand aus 88:10:2 Gewichtsteilen Sand mit einer Korngröße von 0,21-0,088 mm, Siliziumdioxidniehl bzw. Smektit. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, daß dieses verzweigte, wasserlösliche PolymerisatEach of these three sand packs consisted of 88: 10: 2 parts by weight of sand with a grain size of 0.21-0.088 mm, silicon dioxide steel or smectite. The results of this investigation show that this branched, water-soluble polymer
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_192- 29391U_ 19 2- 29391U
(ein verzweigtes Methacrylatcopolymerisat mit Mol.-Gew. ^v 1 000 000) bei der Reduzierung der Wasserdurchlässigkeit in Umgebungen mit dynamischem Dampf von 177 bis 260°C wirksam war. Die Werte zeigen weiterhin, daß abgelagerte, verzweigte Polymerisate gegenüber einem Herauswaschen durch saure Flüssigkeiten beständig sind. Diese Flüssigkeiten werden oft zur Stimulierung der Fluidproduktion der Formation bei Kohlenwasserstoff fördernden Formationen angewandt.(a branched methacrylate copolymer with mol. ^ v 1 000 000) in reducing water permeability in environments with dynamic steam from 177 to 260 ° C was effective. The values also show that deposited, branched polymers resist being washed out are resistant to acidic liquids. These fluids are often used to stimulate fluid production the formation applied to hydrocarbon producing formations.
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Veränderung der Strömungs- und Viskositätseigenschaften in Abhängigkeit von den Eigenschaften des verzweigten Polymerisates Change of the flow and viscosity properties as a function of the characteristics of the Verzw e temperate Polymeri sa tes
% K±, unter Verwendung von 0,05 % % K ± , using 0.05%
NaGlNaGl
gewicht der
MPEO —Molecular
weight of
MPEO -
Polymerisat-Viscosity of the
Polymer
5 %iger
HGl1.5% in
5%
HGl
C. /O 1Π
frischem
Wasser 0 0 /, Ar,
C. / O 1Π
fresh
water
59
24
2871
59
24
28
2000
750
3505000
2000
750
350
121
81
78161
121
81
78
3,1 6,0 38 443.1 6.0 38 44
* Veränderung der Strömungseigenschaften in einem Berea-Kern. K. = Anfangssalzlösungsdurchlässigkeit des Kerns.* Change in the flow properties in a Berea core. K. = initial salt solution permeability of the core.
** MPEO - Methoxypolyäthylenglykol oder Methoxypolyäthylenoxid (Handelsprodukt von Union Garbide mit der Bezeich-. nung Garbowax),** MPEO - methoxy polyethylene glycol or methoxy polyethylene oxide (Commercial product from Union Garbide with the designation Garbowax),
Ein handelsübliches PDMAEM-Produkt mit einem Molekulargewicht von 600-000-800.000 bildete das Rückgrat. Die Viskosität der wässrigen Lösung des Rückgratpolymerisates betrug bei 250G und 2 % Polymerisatfeststoffen annähernd 20 el1. Alle gepfropften Polymerisate besaßen ein Gewichtsverhältnis von 1:1 des HPEO zu dem Rückgratpolymerisat. Eine geringere Verzweigung ergab sich mit MPEO von einen Molekulargewicht von 5000 als mit Pfropfungen eines MPEO mit einem Molekulargewicht von 350. Die verzweigten oder gepfropften Polymerisate wurden entsprechend den Herstellungsweisen G und E hergestellt. Die Werte der Tabelle V zeigen, daß bei Abnahme der verzweigten Kette die Anzahl der Verzweigungen zunimmt und der Wert %K. von 3,1 auf 44 ansteigt. Daher wird der K^-Wert signifikant durch wenigA commercial PDMAEM product with a molecular weight of 600-000-800,000 formed the backbone. The viscosity of the aqueous solution of the backbone polymer was approximately 20 el 1 at 25 ° C. and 2% polymer solids. All grafted polymers had a weight ratio of 1: 1 of the HPEO to the backbone polymer. There was less branching with MPEO with a molecular weight of 5000 than with grafts of an MPEO with a molecular weight of 350. The branched or grafted polymers were prepared according to the preparation methods G and E. The values in Table V show that as the branched chain decreases, the number of branches increases and the % K value. increases from 3.1 to 44. Therefore, the K ^ value becomes significant by little
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lange Verzweigungsketten und sogar durch eine größere Anzahl von kurzen Verzweigungsketten beeinflußt. Die
Werte zeigen weiterhin, daß weniger Verzweigungsketten mit höherem Molekulargewicht für diese besondere
Polymerisatfamilie zur Erhöhung der Viskosität von
wässrigen Flüssigkeiten und wässrigen, sauren Flüssigkeiten stärker wirksam sind.long branch chains and even influenced by a larger number of short branch chains. The data also show that fewer branching chains with higher molecular weight for this particular polymer family to increase the viscosity of
aqueous liquids and aqueous, acidic liquids are more effective.
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Eigenschaften der Unleitung von wässriger Flüssigkeit und der Reduzierung der Wasserdurchlässigkeit von mit Mehoxpolyäthylenoxid verzweigten FCMAEM -Arbeitsweise der gleichzeitigen Injektion1 Properties of the immersion of aqueous liquid and the reduction of the water permeability of FCMAEM branched with mehoxpolyethylene oxide -working of the simultaneous injection 1
Wasserdurchlässigkeit (Darcy) Testsand vor nach No. Behandlung Behandlung Water permeability (Darcy) test sand before after No. Treatment treatment
0,7620.762
0,0160.016
Reduzierung der Wasserdurchlässigkeit durch die Behandlung (%)Reduction of water permeability due to the treatment (%)
97,997.9
0,4810.481
0,0530.053
0,0110.011
0,0280.028
0,0070.007
0,0040.004
94,294.2
86,886.8
64,664.6
Test-Test-
zusaimensetzung (Gew.-Teile)composition (parts by weight)
88:10:288: 10: 2
feines Siliziumfine silicon dicocidmehl unddicocid flour and BentonitBentonite
88,9:11,188.9: 11.1
und feines SiIiand fine SiIi ziumdicDcidmehlziumdicDcid flour
Berea-Kern, waagerechte DurchlässigkeitBerea core, horizontal permeability
Berea-Kern, senkrechte DurchlässigkeitBerea core, vertical permeability
Relatives Ausstromvolumen, das durch jeden Sand durchtritt (ml)Relative outflow volume that passes through each sand (ml)
173,9173.9
188,6188.6
47,7 35,247.7 35.2
CD CO COCD CO CO
- Durch Anwendung einer üblichen Mehrfachvorrichtung wurde die Fluidinjektion gleichzeitig bei allen Testsanden unterschiedlicher Durchlässigkeiten durchgeführt. Der Injektionsdruck war bei allen Testsanden derselbe. Die Behandlungsflüssigkeiten wurden daher bei jeder Testprobe umgekehrt proportional zu dem bei jeder Probe angetroffenen Widerstand eintreten gelassen. Die Behandlung mit der Polymerisatlösung ergab ein gleichförmigeres Injektionsprofil von Flüssigkeiten in den Testproben mit Veränderung der Durchlässigkeit. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Durchlässigkeit des Testsandes 1 das 40-fache derjenigen des Testsandes 4 beträgt. Während der Polymerisatbehandlung floß nur das 4-fache der Flüssigkeit durch den Testsand 1 M Vergleich zum Testsarri Die Werte zeigen eine signifikante Herabsetzung der Durchlässigkeit für wässrige Flüssigkeitsströmung für alle vier Proben, was anzeigt, daß das verzweigte Polymerisat für die Steuerung des Verlustes von wässriger Flüssigkeit effektiv ist.- Using a conventional multiple device, the fluid injection was carried out simultaneously on all of the test sands different permeabilities carried out. The injection pressure was the same for all test sands. the Treatment fluids were therefore allowed to enter each test sample in inverse proportion to the resistance encountered with each sample. Treatment with the polymer solution gave a more uniform one Injection profile of liquids in the test samples with change in permeability. It should be noted that the permeability of the test sand 1 is 40 times that of the test sand 4. While After the polymer treatment, only 4 times the amount of liquid flowed through the test sand 1 M compared to the test sand The values show a significant reduction in the permeability to aqueous liquid flow for all four samples indicating that the branched polymer is effective in controlling aqueous fluid loss.
Eigenschaften des verzweigten Polymerisates Ihr Einfluß auf die Reduzierung der Wasserdurchlässigkeiten Properties of the branched polymer. Their influence on the reduction of the water permeability
Rückgratpolymerisat: PDMAEMBackbone polymer: PDMAEM
Molekulargewicht etwa 1 000 000, umgesetzt mit Verzweigungspolymerisat: Methoxypolyäthylenoxid (MPBO) Molekulargewicht: 5000Molecular weight about 1,000,000, reacted with branching polymer: methoxypolyethylene oxide (MPBO) Molecular weight: 5000
Rückgratpolymerisat:
VerzweigungspolymerisatWeight ratio s
Backbone polymer:
Branching polymer
Polymerisates in
der Behandlungs
lösung (%)Concentration of
Polymer in
the treatment
solution (%)
lösungsdurchlässig-
keit (%)Reducing the salt
solution permeable
speed (%)
Par diesen Test wurde das Rückgratpolymerisat (PDMAEM) (lediglich mit dem MPEO-Polymerisat vermischt (nicht hiermit umgesetzt).The backbone polymer (PDMAEM) (only mixed with the MPEO polymer (not reacted with it).
Alle Tests wurden bei 66 C unter Verwendung von Berea-Kernen durchgeführt. Zum Einbringen der Polymerisatlösung wurde eine 8 %ige NaCl-Lösung verwendet.All tests were carried out at 66 C using Berea cores. An 8% NaCl solution was used to introduce the polymer solution used.
030015/0842030015/0842
Die Werte in Tabelle VII zeigen, daß eine gewisse Verzweigung erforderlich ist, und daß bei bestimmten Polymerisaten eine geringe Menge oder ein geringer Grad der Verzweigung einen signifikanten Effekt hervorruft. Wenn die Anzahl der Verzweigungen zunimmt, wird die Effektivität bis zu einem bestimmten, optimalen Punkt erhöht. Dies zeigt, daß jede Polymerisatfamilie einen kritischen Bereich des Verhältnisses von Rückgratpolymerisat zu der Anzahl der verzweigten Ketten aufweist. Die Werte in der ersten Zeile, der vorletzten Zeile und der letzten Zeile der drei Spalten der Tabelle gelten für ein nicht_verzweigtes Polymerisat bzw. ein Polymerisatgemisch und sie zeigen, daß das nichtverzweigte Polymerisat den unerwarteten Effekt auf die Durchlässigkeit der wässrigen Flüssigkeit nicht erzeugt, der mit der Familie der verzweigten Polymerisate erreicht wird.The values in Table VII show that some branching is required and that with certain polymers a small amount or degree of branching produces a significant effect. If the number of As branching increases, the effectiveness is increased up to a certain, optimal point. This shows that each Polymer family a critical range of the ratio of backbone polymer to the number of branched Has chains. The values in the first row, the penultimate row and the last row of the three columns of the table apply to a non-branched polymer or a polymer mixture and they show that the non-branched one Polymer does not have an unexpected effect on the permeability of the aqueous liquid, which with the family the branched polymers is achieved.
030015/0842030015/0842
Veränderung der Strcmungseigenschaften in Bedford-Kalkstein durch verzweigte PolymerisateChanges in the flow properties in Bedford limestone due to branched polymers
in der Behand
lungslösungConc entrat ion
in the treatment
solution
temp.Test-
temp.
Wasserdurch
lässigkeit (%)discount of
Water through
nonchalance (%)
PEI-1000 wurde anscheinend von dan Sandstein-Kern abgewaschen, d.h. hier handelt es sich nicht um einen Gleichgewichtswert oder stabilisierten Wert.PEI-1000 was apparently washed off the sandstone core, i.e. this is not an equilibrium value or stabilized value.
Das Pfropfpolymerisat kann weiterhin eine gewisse Vernetzung aufweisen. The graft polymer can also have a certain degree of crosslinking.
Die Werte zeigen, daß wenigstens zwei unterschiedliche, kationische Polymerisate mit hochmolekularen Verzweigungen und hochmolekulare, verzweigte Polymerisate bei der Reduzierung der Durchlässigkeit für wässrige Flüssigkeiten wirksam sind.The values show that at least two different, cationic Polymers with high molecular weight branches and high molecular weight, branched polymers in reducing the permeability for aqueous liquids are effective.
030015/0842030015/0842
TARRT .T F IXT ARRT .T F IX
Einfluß von einigen verzweigten Polymerisaten in CaIciumcarbonatpackungen von 0,21-0,074 im KorngrößeInfluence of some branched polymers in calcium carbonate packings of 0.21-0.074 im Grain size
BehandlungspolymerisatTreatment polymer
A und C kombiniert A anschließend CA and C combines A then C.
(Tpn)
in Salzlösungconcentration
(Tpn)
in saline
Wasserdurch
lässigkeit (%)discount of
Water through
nonchalance (%)
A ist ein Copolymerisat mit gleichem Mol-Verhältnis von Maleinsäureanhydrid und Methylvinyläther ( ~ 500 000 g/m), gepfropft mit einem gleichen Gewicht von Methoxypolyäthylenglykol ( /v- 5000 g/m) ; B ist ein Copolymerisat mit gleichem Molekular verhältnis Maleinsäureanhydrid und Methylvinyläther ( A* 5000 g/m), gepfropft mit einem gleichen Gewicht von Polyäthylenoxid ( /V 5000 g/m) ; C ist ein Polymerisat von Dimethylaminoäthylmetacrylat («v 800 000 g/m), gepfropftA is a copolymer with the same molar ratio of maleic anhydride and methyl vinyl ether (~ 500,000 g / m), grafted with an equal weight of methoxy polyethylene glycol (/ v- 5000 g / m); B is a copolymer with the same Molecular ratio of maleic anhydride and methyl vinyl ether (A * 5000 g / m), grafted with an equal weight of polyethylene oxide (/ V 5000 g / m); C is a polymer of dimethylaminoethyl methacrylate («v 800,000 g / m), grafted
mit einem gleichen Gewicht von Methoxypolyäthylenglykol-Epichlorhydrin-addukt ( /v 5000 g/m).with an equal weight of methoxypolyethylene glycol-epichlorohydrin adduct (/ v 5000 g / m).
030015/0842030015/0842
- 200 TABELLE X- 200 TABLE X
Veränderung der Strömungseigenschaften durch verzweigte ■ und nichtverzweigte Polymerisate Changes in flow properties due to branched and non-branched polymers
No.No.
PolymerisatPolymer
Porenvol. Reduz ierung von injizier- der Wässerter Salzlsg. durchlässigdurch Testsand keit (%)Pore volume Reduction of injecting water Salt solution permeable through test sand (%)
CH1
1.3CH 1
1.3
OH ClOH Cl
-N-CH2-CH-CH2- _CH3 -N-CH 2 -CH-CH 2 - _CH 3
η = 300 10η = 300 10
0.00.0
Poly (dimethyl-2-hydroxypropyl-antiioniumchlorid) .Poly (dimethyl-2-hydroxypropyl antiionium chloride).
CH3 αCH 3 α
- -N+-CH2-CH-CH2 CH3 OH- -N + -CH 2 -CH-CH 2 CH 3 OH
ft ft clcl
" -CH2-CH-CH2J--"-CH 2 -CH-CH 2 J--
0 _,0 _, 100100
4343
p2 p 2
HC-CONHHC-CONH
χ = 300 y = 30 ζ = 1000χ = 300 y = 30 ζ = 1000
Pfropfcouolymerisat des ersten Polymerisates mit Polyacrylamidverzweigungen.Graft copolymer of the first polymer with polyacrylamide branches.
4-N+
CH4-N +
CH
-CH2-CH=CH-CH2 --CH 2 -CH = CH-CH 2 -
0.00.0
η = 100η = 100
Poly(diniethyl-2-butcnyl-aiiiTK)niumchlorid)Poly (diniethyl-2-butcnyl-aiiiTK) nium chloride)
030015/0842030015/0842
- 2O1 -- 2O1 -
Fortsetzung von Tabelle X Continuation of Table X
29391U29391U
-CH CH-CH2--CH CH-CH 2 -
ClCl
CH3 CH3 CH 3 CH 3
η = 200η = 200
Poly- (dimethyldiallylanmoniumchlor id)Poly (dimethyldiallylanmonium chloride)
0.00.0
5.5.
CH.CH.
-CH2-C-CH 2 -C
H3-C-IH 3 Cl
_ η_ η
1010
0.00.0
η = 3000
Poly-(dimfithylaminoäthylnifthacrylatj-salz mit einem Anion wie Aη = 3000
Poly (dimethylaminoethylnifthacrylate) salt with an anion such as A.
6. H-CH2-CH2-O-6. H-CH 2 -CH 2 -O-
1010
0-50-5
η = 100η = 100
Poly(äthylenox id)Poly (ethylene oxide)
030015/0842030015/0842
29391U29391U
--CH2-C Ö--CH 2 -C Ö
H3C-N-CH3 H 3 CN-CH 3
3C-N 3 CN
CH2-CCH 2 -C
C=O IC = O I
CH ClCH Cl
H1C-N+-CH-3 1H 1 CN + -CH-3 1
HO-CHHIGH
10,00010,000
2 J2 y
CHCH
-H-H
CH-CH-
x = 3000 y = 30 ζ = 100x = 3000 y = 30 ζ = 100
Ein Pfropfcopolymerisat des Polymerisates Nr. 5, gepfropft mit Methoxypolyäthylenglykol-Epichlorhydrin-addukt.A graft copolymer of polymer no. 5, grafted with Methoxy polyethylene glycol-epichlorohydrin adduct.
C=OC = O
4040
C=O J C = O J
I-I-
NH_NH_
Na+ Na +
χ = 50,000 y = 15,000χ = 50,000 y = 15,000
Partiell hydrolysiertes Polyacrylamid oder Co(polyacrylamid-natriumacrylat) .Partially hydrolyzed polyacrylamide or Co (polyacrylamide-sodium acrylate) .
Die Werte in der Tabelle zeigen, daß die verzweigten Polymerisate zur Reduzierung der Durchlässigkeit für eine Strönung von wässriger Flüssigkeit wirksam sind, während dies bei linearen Polymerisaten nicht der Fall ist.The values in the table show that the branched polymers for Reduction of the permeability for a flow of aqueous liquid are effective, while this is not the case with linear polymers.
030015/0842030015/0842
Wasserbenetzungseigenschaften von wässrigen Lösungen von verschiedenen Polymerisaten und grenzflächenaktiven Mitteln"1"Water wetting properties of aqueous solutions of various polymers and surface-active agents " 1 "
Nullprobe aus entionisiertem Wasser 36Zero sample from deionized water 36
Polyäthyleniminpolymerisat 31,8Polyethyleneimine polymer 31.8
(PEI-1000 (Dow Chemical CoJ)(PEI-1000 (Dow Chemical CoJ)
PDMAEM · 22,2PDMAEM x 22.2
verzweigt mit MPEO-Adduktbranches with MPEO adduct
Diallyldimethylatmoniumchlorid- 35,6Diallyl dimethyl ammonium chloride- 35.6
polymerisat (Calgon TRO-522)polymer (Calgon TRO-522)
Verzweigtes und vernetztes Polyamin- 39,0Branched and crosslinked polyamine- 39.0
polymerisat (MG = 20 000-25 000)
(Nalco-607)polymer (MW = 20,000-25,000)
(Nalco-607)
Köndensationspolymerisat von 44,5Condensation polymer of 44.5
Dimethylamin und Epichlorhydrin
(MG = 5000) (Nalco-108)Dimethylamine and epichlorohydrin
(MG = 5000) (Nalco-108)
Anionisches, aromatisches Petroleumsulfat 16,5Anionic, aromatic petroleum sulfate 16.5
(wasserbenetzend)(water-wetting)
Mischung von kationischen, grenzflachen- 134,0Mixture of cationic, interfacial 134.0
aktiven Mitteln von quaternären Aminenquaternary amine active agents
(ölbenetzend)(oil wetting)
Alle Testlösungen lagen bei pH = 4 mit 1 % Polymerisatfeststoffen oder einer 1 %igen Konzentration an Aktivstoffen vor.All test solutions were at pH = 4 with 1% polymer solids or a 1% concentration of active ingredients.
Die Vierte dieser Tabelle zeigen, daß die verzweigten, kationischen Polymerisate wasserbenetzend sind und einige, grenzflächenaktive Eigenschaften besitzen. Die Kontaktwinkel wurden unter Verwendung eines sauberen Objektträgers aus Glas, eingetaucht in Dieselöl gemessen, wobei das Polymerisat oder das grenzflächenaktive Mittel in entionisiertem Wasser aufgelöst war.The fourth of this table shows that the branched, cationic polymers are water-wetting and have some surface-active properties. The contact angles were measured using a clean microscope slide of glass measured immersed in diesel oil with the polymer or surfactant dissolved in deionized water.
Für die Behandlung von wässriger Flüssigkeit mit bestimmten, verzweigten Polymerisaten wird die Oberflächenspannung herabgesetzt, dies ergibt ebenfalls normalerweise eine geringere Grenzflächenspannung zwischen wässrigen und organischen Flüssigkeiten oder Kohlenwasserstofflüssigkeiten.For the treatment of aqueous liquid with specific, branched The surface tension of polymers is reduced, which also normally results in a lower interfacial tension between aqueous and organic liquids or hydrocarbon liquids.
030015/0842030015/0842
~2O4~ 29391U~ 2O4 ~ 29391U
Einfluß eines verzweigten Polymerisates auf die relative ÖldurchlässigkeitInfluence of a branched polymer on the relative oil permeability
TeststufeTest level
(unbehandelt)Test 1
(untreated)
(mit Polymerisat behandelt)Test 2
(treated with polymer)
Anfangswasserdurchlässigkeit (md) Polymerisatbehandlung (PV)Initial water permeability (md) polymer treatment (PV)
Vtosserdurchlässigkeit nach Behandlung (md)Vote permeability after treatment (md)
öldurchlässigkeit (md)c oil permeability (md) c
a - förderte Rohöl, förderte Wasser und das verwendete Kernmaterial war aus der Ranger-Formation, Wilmington-Feld, Californien, USAa - extracted crude oil, extracted water and the nuclear material used was from the Ranger Formation, Wilmington Field, California, USA
b - Eine Konzentration von 1000 Tpn wurde verwendet.b - A concentration of 1000 Tpn was used.
c - Diese ÖMurchlässigkeiten wurden bei nicht reduzierbarer Wassersättigung bestürmt.c - These oil permeabilities were when the water saturation was irreducible stormed.
Die Kernproben wurden zur Strömung mit gefördertem Wasser stabilisiert, dann mit den Porenvolumina (PV) an Polymerisat behandelt, und die Durchlässigkeit wurde bei gefördertem Wasser und Rohöl gemessen.The core samples were stabilized to the flow with pumped water, then treated with the pore volume (PV) of polymer, and the permeability was measured with pumped water and crude oil.
Die Werte zeigen, daß die Behandlung mit verzweigtem Polymerisat die Durchlässigkeit für wässrige Flüssigkeit erniedrigte und die Durchlässigkeit für ölströmung erhöhte .The values show that the treatment with branched polymer increases the permeability for aqueous liquid decreased and the permeability for oil flow increased.
030015/0842030015/0842
Veränderung der Stränungseigenschaften von verschiedenen Polymerisaten Effektivität gegenüber verlängerter Strömung Change in the flow properties of different polymers. Effectiveness against prolonged flow
PolymerisatPolymer
Testfeststoffe Test solids
Anfangspermeabilitat
der Testfeststoffe (Mi.)Initial permeability
of test solids (Wed.)
Polyäthylenimin (Dow PEI-12) (MG = 1200)Polyethyleneimine (Dow PEI-12) (MG = 1200)
Polyäthylenimin (Dow PEI-1000) (MG = 50 000-100Polyethyleneimine (Dow PEI-1000) (MW = 50,000-100
Polyacrylamid (Calgon WC-500) 20 % anionischPolyacrylamide (Calgon WC-500) 20% anionic
Polyacrylamid (Dow J-217) (MG = 1 800 000 13 % anionisch 5,8 grundtnolare ViskositätszahlPolyacrylamide (Dow J-217) (MW = 1,800,000 13% anionic 5.8 fundamental viscosity number
PDMAEMPDMAEM
(MG = 600 000-800 000) Verzweigt mit MPEO-Addukt (MG 5000)(MG = 600,000-800,000) Branched with MPEO adduct (MG 5000)
Rückgrat und Verzweigungspolymerisat umgesetzt in Gewichtsverhältnis von 1 :1,75 Backbone and branch polymer converted in a weight ratio of 1: 1.75
Bedford-Bedford
Kalksteinlimestone
Berea-Sandstein Berea sandstone
Berea-Berea-
SandsteinSandstone
100100
42,542.5
450450
8888
95,595.5
Polymerisat in Behandlungslsg. Polymer in treatment solution
0,50.5
0,50.5
0,050.05
0,30.3
0,010.01
Porenvolumina von durch behandelte Feststoffe injizierter Salzlösung Pore volumes of injected by treated solids Saline solution
45 8045 80
120120
1000 2000 3000 40001000 2000 3000 4000
120 270 380 570120 270 380 570
3030th
60 200 270 27060 200 270 270
190190
1270 2108 34271270 2108 3427
5949 11580 134995949 11580 13499
Reduzierung der Durchlässigkeit0 Reduction of permeability 0
60 3360 33
65 65 60 5865 65 60 58
51 38 29 2251 38 29 22
66 5666 56
15 11 1115 11 11
8888
8888
8787
86 K5 86 K 5
85 cd85 cd
83 OJ83 OJ
88 CD88 CD
Fortsetzung von Tabelle XIIIContinuation of Table XIII
PDMAEM Bedford- 13,8 0,1 200 75PDMAEM Bedford- 13.8 0.1 200 75
(MG = 600 000-800 000 Kalkstein 400 75(MG = 600,000-800,000 limestone 400 75
Verzweigt mit Polyäthylenglykol 600 75Branched with polyethylene glycol 600 75
(Union Carbide Carbowax 2OM- 800 75(Union Carbide Carbowax 2OM- 800 75
MG: 15 000) 1000 75MG: 15,000) 1000 75
Rickgrat und Verzweigüngspoly- 'Rickgrat and branching poly- '
ο merisat umgesetzt in einem Ge- qο merisat implemented in a ge q
ω Wichtsverhältnis von 1:1 ^ω weight ratio of 1: 1 ^
ο 'ο '
cn a - Die Tesfeststoffe Nr. 1 bestanden aus 88:10:2 Gewichtsteilen Sand Oklahoma Nr. 1, feinem Siliziumdioxidmehl
o bzw. Bentonit. Testfeststoffe Nr. 2 bestanden aus 85:15 Gewichtsteilen Sand Oklahoma Nr. 1 bzw. feinem SiIiziumdioxidmehl.
•o b - Eine geringe Vernetzung kann in dem fertigen Polymerisat zusammen mit der Verzweigungvorliegen. Eine gewissecn a - Test solids # 1 consisted of 88: 10: 2 parts by weight Oklahoma # 1 sand, silica flour or bentonite, respectively. Test # 2 solids consisted of 85:15 parts by weight Oklahoma # 1 sand or silica flour.
• whether - A small amount of crosslinking may be present in the finished polymer along with the branching. A certain
hydrophile Vernetzung bei spezifischen Anwendungsgebieten kann vorteilhaft sein, c - Durchlässigkeit für Salzlösung.hydrophilic crosslinking in specific areas of application can be advantageous, c - permeability to saline solution.
Die Werte zeigen, daß die Beständigkeit gegenüber Herauswaschen oder die Stabilität mit der PolymerisatstrukturThe values show that the resistance to washing out or the stability with the polymer structure
variiert, und daß die verzweigten Polymerisate mit hohem Molekulargewicht sehr stabil waren oder nach dem Nach- CDvaried, and that the branched polymers with high molecular weight were very stable or after the post-CD
CJ spulen mit mehr als 10 000 Porenvolumina an wässriger Flüssigkeit nicht herausgewaschen wurden. <ΦCJ spools with more than 10,000 pore volumes of aqueous liquid have not been washed out. <Φ
29391U29391U
Relative Mengen an Rückgrat- und Verzweigungs-Relative amounts of backbone and branching
polymerisatpolymer
kationisches Poly
merisat : MduktWeight ratio
cationic poly
merisat: Mdukt
Polymerisates (10 %
Polymerisatfeststoffe)
(g)Solution of the cationic
Polymer (10%
Polymer solids)
(G)
fall)water
case)
(50 % Poly
merisatfest
stoffe) (g)MPEO-Mdukt
(50% poly
merisatfest
fabrics) (g)
030015/0842030015/0842
29391H29391H
schaumigfrothy
Ein im Handel erhältliches PDMAEM mit einem Molekulargewicht von etwa 600 000-800 000. MPBO 350 ist ein Methoxypolyäthylenglykol oder -oxid mit einem Molekulargewicht von etwa 350 (handelsübliches Produkt von Union Carbide mit der Warenbezeichnung "CARBOWAX"1A commercially available PDMAEM with a molecular weight of about 600,000-800,000. MPBO 350 is a methoxy polyethylene glycol or oxide with a molecular weight of about 350 (commercially available product from Union Carbide under the trade name "CARBOWAX" 1
Die Werte zeigen, daß eine Verzweigung für ein stabiles Polymerisat zur Gelierung von wässrigen Flüssigkeiten und wässrigen, sauren Flüssigkeiten erforderlich ist. Die Werte zeigen weiterhin, daß die Anzahl der Verzweigungen die Effizienz oder Effektivität des verzweigten Polymerisates zum Gelieren von wässrigen Flüssigkeiten beeinflußt.The values show that branching for a stable polymer leads to Gelation of aqueous liquids and aqueous, acidic liquids is required. The values also show that the number of Branching affects the efficiency or effectiveness of the branched polymer for gelling aqueous liquids.
030015/0842030015/0842
- 2O9 -- 2O9 -
Viskosität von PDMAEM, gepfropft mit MPBO-AdduktViscosity of PDMAEM grafted with MPBO adduct
(2 % aktives
Polymerisat)water
(2% active
Polymer)
(1,5 % akti
ves Polymerisat)5% HCl
(1.5% ac
ves polymer)
ΜΡΕΌ 750 ist ein Methoxypolyäthylenglykol oder -oxid mit einem Molekulargewicht von etwa 750 (Produkt von Union Carbide mit der Bezeichnung CARnOWAX}ΜΡΕΌ 750 is a methoxy polyethylene glycol or oxide with a molecular weight of around 750 (Union Carbide product called CARnOWAX)
Die Werte zeigen die gleichen Effekte wie in Tabelle XV plus dem Effekt
von höheran Molekulargewicht oder längeren Verzweigungsketten.The values show the same effects as in Table XV plus the effect
of higher molecular weight or longer branch chains.
030015/0842030015/0842
Tabelle XVIITable XVII
Viskosität von PDMAEM, gepfropft mit MPEO-AdduktViscosity of PDMAEM grafted with MPEO adduct
Gewichtsverhältnis Scheinbare Viskosität (cP)Weight ratio apparent viscosity (cP)
PDMAEM:MPEO 200O+*PDMAEM: MPEO 200O + *
(2 % aktiveswater
(2% active
Polymerisat)5% HCl (1.5% active
Polymer)
bei 6OCafter 24 h
at 6OC
1,5:0
1,43:0,07 1,36:0,14 1,25:0,25 1,00:0,50 0,75:0,75 0,50:1,00 0,25:1,25
0:1,5O1.5: 0
1.43: 0.07 1.36: 0.14 1.25: 0.25 1.00: 0.50 0.75: 0.75 0.50: 1.00 0.25: 1.25 0 : 1.5O
schaumig
++ MPBO - Molekulargewicht etwa 2000.frothy
++ MPBO - molecular weight about 2000.
Die Werte zeigen die gleichen Effekte wie in den Tabellen XV und XVI für höher molekulare Verzweigunysketten. Die Werte zeigen weiterhin, daß das verzweigte Polymerisat in Säure beL hohen Temperaturen für längere Zeitspannen stabil ist.The values show the same effects as in Tables XV and XVI for higher molecular branching chains. The values also show that the branched polymer in acid at high temperatures for longer periods of time is stable.
030015/0842030015/0842
(2 % aktives
Polymerisat)water
(2% active
Polymer)
15 Ä
15th
MPEO 5000 ist ein Polymerisat mit einen Molekulargewicht von etwa 5000 (Produkt von Union Carbide mit der Bezeichnung CARBOWAX).MPEO 5000 is a polymer with a molecular weight of about 5000 (product of Union Carbide with the name CARBOWAX).
Für das Gemisch von PDMAEM wurde kein Epichlorhydrin mit dem Polyäthylenoxidpolymerisat zur Herstellung eines Adduktes umgesetzt, jedoch wurde der pH-Wert auf etwa 9,5 eingestellt und die Polymerisatlösung für zwei Stunden auf 600C entsprechend der Herstellungsweise E erwärmt.For the mixture of PDMAEM no epichlorohydrin with the Polyäthylenoxidpolymerisat was reacted for the preparation of an adduct, but the pH was adjusted to about 9.5, and heating the polymer solution for two hours at 60 0 C in accordance with the production method E.
Die Werte zeigen die gleichen Effekte wie Tabelle XVII.The values show the same effects as Table XVII.
030015/08A2030015 / 08A2
29391U29391U
Viskositätseigenschaften von modifizierten, verzweigten Polymerisaten (Polyäthylenimin)Viscosity properties of modified, branched polymers (polyethyleneimine)
Verzweigtes Polymerisat Modifizierendes Scheinbare Viskosität Branched Polymer Modifying Apparent Viscosity
(CP) bei 25°C) (4 % Aktivstoffe)(CP) at 25 ° C) (4 % active ingredients)
Mittel (cP) bei 250C)Mean (cP) at 25 0 C)
Polyäthylenimin ia Äthylen-Propylen- 114 Polyäthylenimin i a Ethylen-Propylen- 114
oxidcopolymerisat,
umgesetzt mit Epichlorhydrinc oxide copolymer,
reacted with epichlorohydrin c
Polyäthylenimin I Polyäthylenglykol Polyethyleneimine I polyethylene glycol
250, umgesetzt mit
Epichlorhydrind 46250, implemented with
Epichlorohydrin d 46
" keines 5"none 5
Polyäthylenimin II keines 3Polyethyleneimine II none 3
Produkt mit der Warenbezeichnung Chemicat P-14 5 von AlcolacProduct with the trade name Chemicat P-14 5 from Alcolac
Incorp.Incorp.
Produkt mit der Warenbezeichnung EPOMIN P-1000 von JapanProduct with the trade name EPOMIN P-1000 from Japan
CatalyticCatalytic
Produkt mit der Warenbezeichnung Nalco PS 2OO7M Produkt mit der Warenbezeichnung Nalco R69MProduct with the trade name Nalco PS 2OO7M Product with the trade name Nalco R69M
030015/0842030015/0842
" 213 " 29391U" 213 " 29391U
Einfluß von verzweigten, kationischen Polymerisaten auf die Reaktionszeit von 5 %iger HCl mit Kalksteina Influence of branched, cationic polymers on the reaction time of 5% HCl with limestone a
Säurelösung 5 % HClAcid solution 5% HCl
5 % HCL geliert mit modifiziertem PEIb 5% HCL gelled with modified PEI b
mit KalksteinContact time (min)
with limestone
bende % HCllag behind
ending% HCl
Bedford-KalksteinBedford Limestone
Polyäthylenimin, modifiziert mit Äthylen-Propylenoxidcopolymerisat-Epichlorhydrin-addukt (4 % aktive Lösung) (das Poly: äthylenimin war ein Produkt mit der Warenbezeichnung EPOMIN P-1000). Die Modifizierung wurde entsprechend der Herstellungsweise F vorgenommen.Polyethyleneimine, modified with ethylene-propylene oxide copolymer-epichlorohydrin adduct (4% active solution) (the poly : ethyleneimine was a product with the trade name EPOMIN P-1000). The modification was carried out according to the method of preparation F.
030015/0842030015/0842
- 214 TABELLE XXI 29391U- 214 TABLE XXI 29391U
Viskosität und Stabilität von verschiedenen PolymerisatenViscosity and stability of various polymers
in Wasser und Säurein water and acid
PolymerisatPolymer
Scheinbare Viskosität (cP)Apparent viscosity (cP)
Wasserwater
(2 % aktives Polymerisat) (2% active polymer)
Polyvinylalkohol 42Polyvinyl alcohol 42
VINOL 1540 (Air Products & Chemicals, Inc.)VINOL 1540 (Air Products & Chemicals, Inc.)
Poly ^-acrylamido-^-methyl- 55"1 propylsulfonat)Poly ^ -acrylamido - ^ - methyl- 55 " 1 propylsulfonate)
AMPS (Lubrizol Company)AMPS (Lubrizol Company)
Polyvinylpyrrolidon 3 5Polyvinyl pyrrolidone 3 5
PVP (GAF Corporation)PVP (GAF Corporation)
Copolymerisat von Acrylat (30 I) 135 und Acrylamid (70 %)Acrylate copolymer (30 I) 135 and acrylamide (70%)
Copolymerisat von AMPS (20 %) 115 und Acrylamid (8O %)Copolymer of AMPS (20%) 115 and acrylamide (8O%)
Copolymerisat von Acrylamid (70 %) 120 und Ν,Ν,Ν-Trimethylaminoäthylmethacrylat Copolymer of acrylamide (70%) 120 and Ν, Ν, Ν-trimethylaminoethyl methacrylate
Copolymerisat von Acrylamid (70 %) 78 und Ν,Ν-Dimethylaminoäthylmethacrylat Copolymer of acrylamide (70%) 78 and Ν, Ν-dimethylaminoethyl methacrylate
5 % HCl (1,5 % aktives Polymerisat 5% HCl (1.5% active polymer
zu Beginn nach 24 h bei 6O0C 35 beginning after 24 h at 6O 0 C 35
3535
2222nd
3737
6262
1010
2828
1212th
schaumig
Polymerisat fiel aus.frothy
Polymer precipitated.
Die Werte zeigen die Effektivität und Stabilität von verschiedenen, linearen Polymerisaten in wässrigen und wässrigen, sauren Flüssigkeiten für verlängerte Zeiten bei hoher Temperatur.The values show the effectiveness and stability of various, linear Polymers in aqueous and aqueous, acidic liquids for extended times at high temperatures.
0015/08420015/0842
Radiale Eindrängung in eine Formation gegen PorositätRadial penetration into a formation against porosity
29391H29391H
Porositätporosity
Abstand der Radial behandlung (m)Radial treatment distance (m)
Behändlung svolumen pro Intervall (Ft.) (bbl/ft)Treatment volume per interval (Ft.) (bbl / ft)
030015/0842030015/0842
Tabelle XXIIi O Q Q Q 1 1 / Table XXIIi OQQQ 1 1 /
Entwicklungsbehandlung eines Bohrlochs Δ Ό O 3 I IH Development treatment of a borehole Δ Ό O 3 I IH
Dieses Entwicklungs-Förderungsbohrloch war auf einem Wasserflutprojekt angeordnet und war infolge einer übermäßigen Wasserförderung geschlossen worden. Die Förderung wurde wieder aufgenommen, um die anfänglichen Produktionswerte zu erreichen. Überwachungen des Flüssigkeitseintrittes wurden vor und nach der WOR-PoI^r isatbehand lung durchgeführt. Dieses Bohrloch war mit Kieseln gepackt und hatte eine reine Förderstrecke von etwa 256 m. Die Behandlung mit 30 Traimeln konzentrierter Polymerisatlösung eines kationischen Polymerisates mit nichtionischen Verzweigungen, verdünnt 1:40 mit Injektionswasser ergab eine Zunahme des Injektionsdruckes von etwa 107,5 bar. Diese lösung wurde mit 350 Barrel (55,9 m3) Injektionswasser weiter verschoben. This development production well was located on a water flood project and had been closed due to excessive water production. Production was resumed in order to reach the initial production levels. Monitoring of the ingress of liquid was carried out before and after the WOR-PoI ^ r isate treatment. This borehole was packed with pebbles and had a production distance of about 256 m. Treatment with 30 traimels of concentrated polymer solution of a cationic polymer with nonionic branches, diluted 1:40 with injection water, resulted in an increase in the injection pressure of about 107.5 bar. This solution was moved further with 350 barrels (55.9 m 3 ) of injection water.
ProduktionsrateProduction rate
030015/0842030015/0842
Fortsetzung von Tabelle XXIII 29391 14Continuation from Table XXIII 29391 14
21 4660 4519 141 — — — —21 4660 4519 141 - - - -
22 4663 4520 143 — — — —22 4663 4520 143 - - - -
23 4616 4481 135 —23 4616 4481 135 -
24 4624 4474 150 362 464 56824 4624 4474 150 362 464 568
25 4625 4479 146 — — — —25 4625 4479 146 - - - -
26 4593 4439 154 — — — —26 4593 4439 154 - - - -
27 4578 4437 141 — 764* — —27 4578 4437 141 - 764 * - -
28 4704 4534 170 — ~28 4704 4534 170 - ~
29 4676 4491 185 — —29 4676 4491 185 - -
30 Zusammenbruch im unteren Teil des Bohrloches Anstellen der Pumpe -30 collapse in the lower part of the borehole turning on the pump -
31 5065 5026 39 — 1500 140 36.231 5065 5026 39 - 1500 140 36.2
32 5419 5314 105 — — — —32 5419 5314 105 - - - -
33 5092 4965 127 _____ _33 5092 4965 127 _____ _
34 5193 5106 87 — — — —34 5193 5106 87 - - - -
35 5160 4864 29635 5160 4864 296
36 4493 4460 33 — — — —36 4493 4460 33 - - - -
37 5112 4780 332 — 565 52737 5112 4780 332 - 565 527
38 5032 4755 277 _____ __38 5032 4755 277 _____ __
39 5131 4735 396 — 565 —39 5131 4735 396 - 565 -
40 4355 4099 346 — 565 — —40 4355 4099 346 - 565 - -
41 5063 4700 363 -- — — —41 5063 4700 363 - - - -
42 5027 4686 341 — 515 54742 5027 4686 341-515 547
43 4970 4673 297 — — —43 4970 4673 297 - - -
45 4979 4677 302 — — ~45 4979 4677 302 - - ~
46 4985 4641 344 _____ _46 4985 4641 344 _____ _
48 4964 4579 385 — 405 — —48 4964 4579 385 - 405 - -
49 4811 4606 205 _____ _49 4811 4606 205 _____ _
50 4487 4417 70 — — Flüssigkeitseintritt50 4487 4417 70 - - Liquid inlet
51 4850 4608 242 — .515 — —51 4850 4608 242 - .515 - -
52 4807 — 193 — — — —52 4807 - 193 - - - -
53 4892 — 363 — —53 4892 - 363 - -
54 4783 4537 246 — 405 — ~54 4783 4537 246 - 405 - ~
55 4790 4530- 260 — 430 — —55 4790 4530 - 260 - 430 - -
56 4782 4536 246 — 405 — —56 4782 4536 246 - 405 - -
57 4737 4460 277 — — — —57 4737 4460 277 - - - -
O30015/08A2O30015 / 08A2
29391H29391H
Fortsetzung von Tabelle XXIIContinuation from Table XXII
Höhe der Flüssigkeit in (ft) über der PumpeHeight of the liquid in (ft) above the pump
030015/0842030015/0842
- 219 Tabelle XXIV- 219 Table XXIV
Dieses Bohrloch zur Entwicklungsbehandlung befand sich auf einem Wasserflutprojekt. Es war mit Kiesel gepackt und besaß eine reine Förderflüssigkeit von 174 m. Mehrere Testüberwachungen und Flüssigkeitseintrittsüberwachungen wurden vor und nach der WDR-Polymerisatbehandlung durchgeführt. Die Anfangsölproduktionsrate variierte. Die WDR-Polymerisatbehandlung bestand aus 24 Tramieln konzentrierter Polymerisatlösung eines kationischen Polymerisates mit nichtionischen Verzweigungen, verdünnt 1:48 mit Injektionswasser bei einer zusätzlichen Verschiebung mit 191,5 m Injektionswasser. This development treatment well was on a water flood project. It was packed with pebbles and had a pure delivery fluid of 174 m. Several test monitors and fluid ingress monitors were carried out before and after the WDR polymer treatment. The initial oil production rate varied. The WDR polymer treatment consisted of 24 Tramieln concentrated polymer solution of a cationic polymer with nonionic branches, diluted 1:48 with Injection water for an additional displacement with 191.5 m of injection water.
AnmerkungenRemarks
(BPD) (BPD)Total water
(BPD) (BPD)
(BPD) Verhältnis (irrif)Oil-water-oil-gas
(BPD) ratio (irrif)
(Tage)Time
(Days)
(ft)FOP
(ft)
der 24/64 Choke Gesamtdruck wurdethe total choke pressure was 24/64
eingeschaltet = 20,7 barswitched on = 20.7 bar
Der Choke wurde herausgenatmenThe choke was exhaled
Die Pumpe fiel ab.The pump fell off.
PumpenzyklusPump cycle
030016/08^2030016/08 ^ 2
"22°" 29391H" 22 °" 29391H
Fortsetzung von Tabelle XXIVContinuation of Table XXIV
19 1144 1100 44 —19 1144 1100 44 -
20 1129 1066 5320 1129 1066 53
21 1106 1052 54 — — —21 1106 1052 54 - - -
22 1094 1041 5322 1094 1041 53
25 1057 1011 46 — — 21425 1057 1011 46 - - 214
26 1054 1008 46 — —26 1054 1008 46 - -
27 1045 993 52 —27 1045 993 52 -
28 1031 — 34 — ~ 27428 1031 - 34 - ~ 274
30 1016 — 5230 1016-52
31 — __ __ __ __ 27431 - __ __ __ __ 274
32 1015 980 3532 1015 980 35
33 1013 962 31 — — —33 1013 962 31 - - -
34 1014 973 41 — —34 1014 973 41 - -
34 Ran-Uerkzeug eingeführt für Überwachung des Fluideintritts,34 Ran tool introduced for monitoring fluid ingress,
dieser stellte sich als nicht gut stabilisiert heraus.this turned out to be not well stabilized.
36 732 704 28 — — 67436 732 704 28 - - 674
36 1180 1107 73 — — _36 1180 1107 73 - - _
37 1125 1076 49 ~ —37 1125 1076 49 ~ -
38 1117 1070 47 -- _~ —38 1117 1070 47 - _ ~ -
39 1119 1064 55 — — 27439 1119 1064 55 - - 274
40 Pan-Vferkzeug eingeführt für überwachung des Fluideintritts. 40 am 900 880 20 — — —40 Pan tool introduced for fluid ingress monitoring. 40 am 900 880 20 - - -
40 pn 900 860 4040 pn 900 860 40
40 San-Uberwachung des Fluideintritts.40 San monitoring of the fluid entry.
42 1167 1119 48 —42 1167 1119 48 -
43 1148 1110 38 — —43 1148 1110 38 - -
44 1138 1083 55 2144 1138 1083 55 21
45 — — — — — 214 60 1020 -- 52 19 — 28045 - - - - - 214 60 1020 - 52 19 - 280
030015/0842030015/0842
29391H29391H
Dieses Bohrloch war ein altes, strönendes Bohrloch mit einer statischen Temperatur am Boden (ΒΗΕΤΓ) von etwa 104°C mit Perforationen über 1,52 m bei einer Tiefe von 3490 m. Vier Traimeln von erhitzter, konzentrierter Polymerisatlösung eines kationischen Polymerisates mit nichtionischen Verzweigungen worden bei einer Verdünnung von 1:30 verwendet. Diese wurden zusätzlich mit 47,9 m Löschwasser verschoben.This borehole was an old streaming borehole with a static one Bottom temperature (ΒΗΕΤΓ) of around 104 ° C with perforations over 1.52 m at a depth of 3490 m. Four parts of heated, concentrated Polymer solution of a cationic polymer with nonionic Branches were used at a 1:30 dilution. These were additionally postponed with 47.9 m of extinguishing water.
Produkt ionsverhältnisProduction ratio
030015/0842030015/0842
EntwicklungsbohrlochbehandlungDevelopment well treatment
Dieses Bohrloch besaß in einer Tiefe von 3O5O m eine perforierte Strecke von 3,05 m und befand sich auf Gasförderung. Die Behandlung wurde unter Verwendung von 12 Tronmeln konzentrierter Polymerisatlösung eines kationischen Polymerisates mit nichtionischen Verzweigungen, verdünnt 1:19, mit vorerhitztem Löschwasser und einer zusätzlichen Verschiebung mit 47,9 m Löschwasser durchgeführt.This hole was perforated at a depth of 3050 meters of 3.05 m and was on gas production. The treatment was carried out using 12 drums of concentrated polymer solution of a cationic polymer with nonionic branches, diluted 1:19, carried out with preheated extinguishing water and an additional shift with 47.9 m extinguishing water.
)1 Wa C55^r-OI-) 1 Wa C 55 ^ r-OI-
Chokechoke
(Tage)Time
(Days)
(BPD)All in all
(BPD)
(BPD)water
(BPD)
(BPD)oil
(BPD)
48/6448/64
030015/0842030015/0842
(Tage)Time,
(Days)
(BPD) oil
(BPD)
(BPD) water
(BPD)
Behandlungbefore the
treatment
- 223 Tabelle XXVII- 223 Table XXVII
29391H29391H
Wasser iiasser-Öl- API- Fluid- Gesamt- Differential-Verhältnis Schwerkraft Pegel fluid fluidpegelWater, Oil, API, Fluid, Total Differential Ratio Gravity level fluid fluid level
35 17.6 2548 130635 17.6 2548 1306
030015/0842030015/0842
29391U29391U
Tabelle XXVIIITable XXVIII
Dieses Bohrloch wurde mit acht Trameln konzentriertem Polymerisat eines kationischen Polymerisates mit nichtionischen Verzweigungen, aufgelöst in 23,9 m NH.Cl-Wasser mit einer Abstandsflüssigkeitsmenge von 4 m und einer zusätzlichen Verschiebung von 27,9 m verbrauchter Salzlösung behandelt. This borehole became one with eight tramples of concentrated polymer cationic polymer with nonionic branches, dissolved in 23.9 m NH.Cl water with a spacing liquid amount of 4 m and treated with an additional displacement of 27.9 m of spent saline solution.
ProduktionsdatenProduction data
(Tage)Time
(Days)
(BPD) (BPD)Total water
(BPD) (BPD)
(BPD)oil
(BPD)
VerhältnisItfasser-oil-
relationship
(PSI)GL print
(PSI)
(PSI)Pipe pressure
(PSI)
Insgesamt injiziert Gewonnenes Gas (FCF) ()Total Injected Gas Recovered (FCF) ()
33 24033 240
34 20934 209
35 209
37 20935 209
37 209
203 267 249 244203 267 249 244
* GL = der Gasförderdruck an der Oberfläche.* GL = the gas delivery pressure at the surface.
03001 5/084203001 5/0842
-225~ 29391U- 225 ~ 29391U
Effekt der Injektionsrate durch einen Perforationstunnel einer Lösung eines verzweigten Polymerisates Effect of the injection rate through a perforation tunnel of a solution of a branched polymer
% der Anfangs-% of initial
polymerisat-,polymer,
effektivitätD effectiveness D
konzentration
(Tpn)Polymer
concentration
(Tpn)
rate
(1/fciin)Injection
rate
(1 / fciin)
geschert)1600 (not
sheared)
geschert)800 (not
sheared)
100100
102 1O9 102 100102 1O9 102 100
103 110 113103 110 113
a - Die Behandlungslösung wurde durch einen simulierten Perforationstunnel (Rohr von 9,5 mm inneren Durchmesser χ 76,2 mn) bei verschiedenen Raten gepumpt, und es wurden Proben abgencnmen. Diese Proben wurden untersucht und die angegebenen Ergebnisse beziehen sich auf die keiner Scherbehandlung unterzogene Polymerisatbehandlungslösung zur Roduzierung der Wasserdurchlässigkeit eines Berea-Sandsteins. a - The treatment solution was through a simulated perforation tunnel (tube of 9.5 mm inner diameter χ 76.2 mn) at various Rates were pumped and samples were taken. These Samples were examined and the results reported relate to the polymer treatment solution not subjected to shear treatment for the production of the water permeability of a Berea sandstone.
b - % der Anfangs-WDR-Effektivität.b -% of the initial WDR effectiveness.
Die Daten zeigen, daß das verzweigte Polymerisat durch ein rasches Pumpen durch eine Perforation nicht signifikant beeinträchtigt oder geschert wird.The data show that the branched polymer by a rapid Pumping is not significantly affected or sheared by a perforation.
O30015/08U ORIGINAL INSPECTEDO30015 / 08U ORIGINAL INSPECTED
Claims (1)
Duncan, Oklahoma 73533, U.S.A.PO Drawer H31
Duncan, Oklahoma 73533, USA
2 I X15 P- (OCH 5 CH 2 ^ x -, -0
2 I X 15
-, -C-O-, -C=II, ! 0
-, -CO-, -C = II,
CH16
CH
säurebildenden Verbindung oder Mischungen hiervon enthält. acetic acid, fumaric acid, citric acid, oxalic acid, one
contains acid-forming compound or mixtures thereof.
I P-EOCH
I.
wässriger Flüssigkeit keinen Portlandzement, in Säure losliche Carbonatteilchen oder eine Kombination hiervon enthält, 107 · The method according to claim 100, characterized in that the mixture of branched polymer and
the aqueous liquid does not contain portland cement, acid-soluble carbonate particles or a combination thereof,
und im wesentlichen nicht-ionisch ist. 108 · The method according to claim 100, characterized in that a polymer is used in which the branched chain of the branched polymer is hydrophilic
and is substantially non-ionic.
verzweigten Ketten stärker solvatisierbar als die Gerüstkette bzw. Rückgratkette sind. 111. The method according to claim 100, characterized in that a polymer is used in which the
branched chains are more readily solvatable than the backbone chain or backbone chain.
einen Durchschnittswert von etwa 1 oder mehr verzweigten Ketten pro Rückgratpolymerisatkette bis zu einem Durchschnittswert von einer oder mehr verzweigten Ketten auf jeweils 98
von 100 Polymerisateinheiten in der Rückgratkette besitzt.112. The method according to claim 100, characterized in that a branched polymer is used which
an average of about 1 or more branched chains per backbone polymer chain to an average of one or more branched chains for every 98
of 100 polymer units in the backbone chain.
das eine verzweigte Kette mit einem Durchschnittswert von
etwa 2-25 000 Polymereinheiten besitzt. 113 · The method according to claim 100, characterized in that a branched polymer is used,
this is a branched chain with an average value of
has about 2-25,000 polymer units.
wässrigen Flüssigkeit zur Veränderung wenigstens einer
Eigenschaft dieser wässrigen Flüssigkeit vermischt wird. 114. The method according to claim 100, characterized in that the branched polymer directly with a
aqueous liquid for changing at least one
Property of this aqueous liquid is mixed.
Kohlenwasserstoff-Fluiden durch einen Teil dieser Formation zu verbessern.147. The method according to claim 137 »characterized in that the branched polymer is applied to a particulate formation to reduce the flow of
Improve hydrocarbon fluids through a portion of this formation.
- 43 -29391U
- 43 -
Kohlenwasserstoff-Fluiden durch einen Teil dieser Formation zu verbessern.The method according to claim 18 5, characterized in that the branched polymer is applied to a particulate formation to reduce the flow of
Improve hydrocarbon fluids through a portion of this formation.
ander ein Wasserstoffaton, einen Alkyl-, Alkenyl-, Alkinyl-, Aryl-, Acyl-, cyclischen Kohlenwasserstoff-, heterocyclischen Kohlenwasserstoff-, Carboxyl-,68 ' R 69 »
on the other a hydrogen atom, an alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, acyl, cyclic hydrocarbon, heterocyclic hydrocarbon, carboxyl,
worin XA -Cl, -Br oder -NO2 ist,Carbonyl radical or the radical -OR x JQ, -NR ^ -SR ^ qRp 0 , X., or combinations thereof, which can also contain oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus,
wherein X A is -Cl, -Br or -NO 2 ,
C=O-CH 0 -CH- 2 I.
C = O
R-SO3HNH
R-SO 3 H
Mischungen hiervon enthält.acidic, oxalic acid, an acidic
Contains mixtures thereof.
Polyol, eine wässrige Phase oder ein Gemisch von zwei oder mehreren hiervon enthält.294 .. The method according to claim 291, characterized in that a carrier liquid is used which contains at least one organic phase, an easily gasified component, a water-soluble salt, an acid, particulate material, a C 1-4 alcohol, a g ^ ~ g ^ q- "
Contains polyol, an aqueous phase or a mixture of two or more thereof.
Kohlenwasserstoff-Fluiden durch einen Teil dieser Formation zu verbessern.299. The method according to claim 289, characterized in that the branched polymer is applied in a particulate formation to the flow of
Improve hydrocarbon fluids through a portion of this formation.
Polymerisateinheit enthält.506. Branched polymer according to claim 301, characterized in that there is more than one type of
Contains polymer unit.
einem monofunktionellen Polymerisat abstammt.307. Branched polymer according to claim 301, characterized in that the branched chain of
is derived from a monofunctional polymer.
Η—JCH ;
Η—
-OH, -0-, -C-, -C-O-, -C = H,O. O.
-OH, -0-, -C-, -CO-, -C = H,
X- i X. ^ Λ^ ι ί. -HCH-K, CH- (CH 0 Hr-B-, -HCH Hr-C- (CH
X- i X. ^ Λ ^ ι ί.
0-C-CH.-CH 2 -CH-0
0-C-CH.
X17 30- (CH) -— CH 1
X 17 3
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US94670078A | 1978-09-28 | 1978-09-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2939114A1 true DE2939114A1 (en) | 1980-04-10 |
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ID=25484836
Family Applications (1)
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