控制聚合物组合物解聚的方法技术

本发明专利技术公开了一种控制或抑制聚合物组合物在杀生物剂处理过程中的解聚速率的方法，以及该方法在油田和工业应用中的用途。还公开了用于制备粘度稳定的应用流体的方法，该应用流体包含对减少细菌计数有效的量的杀生物剂，并且公开了能够减少应用流体中的细菌计数同时能够维持该流体的粘度的添加剂组合物。还公开了用于制备具有改善的减摩性质的含杀生物剂的应用流体的方法，以及相关的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2011年5月9日提交的美国临时申请No.61/518,642以及于2011年8月9日提交的美国临时申请No.61/574,774的优先权，这两件申请的内容均通过引用的方式并入本文。
本专利技术涉及控制或抑制聚合物和聚合物组合物的解聚的方法，特别是涉及控制或抑制工业应用和油井应用中的聚合物组合物的解聚的方法，以及制备粘度稳定的（visco-stable）应用流体的方法。
技术介绍
工业应用中（例如，钻井液如压裂液或注水系统中）的细菌污染是引起问题的根源之一。例如，油田、注入水或工业应用（在这些应用中，水取自池塘或者类似的水源）中的微生物可包括铁氧化菌、硫酸盐还原菌、粘液形成菌、硫化物氧化菌、酵母和霉菌、以及原生动物。有些工业用流体的配方中包含天然或合成的聚合物，这样的流体为细菌种群提供了食物来源。细菌的生长可导致油藏中的原油酸化，这是因为无机硫酸盐化合物会被某些细菌还原为硫化物。细菌代谢可产生有害产物，例如硫化氢，其除了是有毒气体之外，还可导致泥浆聚合物分解、形成会引起问题的固体（如硫化铁）、和/或对钻井管或钻井设备产生腐蚀作用。美国专利No.3,240,737讨论了在充氧体系中，利用亚铁盐和三价铁离子螯合剂使聚丙烯酰胺和其他水溶性聚合物降解。Magallanes等人的美国专利No.6,884,884讨论了聚合物的解聚，特别是多糖的解聚。
技术实现思路
在杀生物剂处理（biocide treatment）过程中，使用杀生物剂来处理水以及杀灭细菌或者大多数细菌。在水源来自于池塘、湖泊、矿井或油井采出水等情况下，杀生物剂处理是特别重要的。可以使用多种杀生物剂（诸如戊二醛、四羟甲基硫酸鏻（\THPS\）等）来杀灭这类水源中存在的细菌。当将THPS作为杀生物剂用于诸如压裂液或滑溜水液（slickwater fluid）等有氧油田应用流体（aerobic oilfield application fluid）中时，公认存在的问题是：在环境温度下流体粘度会显著下降。“油田应用流体”是指在石油的加工、提取或处理中用到的任意流体，通常为油井处理液、盘管液（coiled tubing fluid）、钻井液、完井液、压裂液、增产液（stimulation fluid）、或滑溜水液、防砂液、灌浆过程/操作用流体、压裂矿井液（fracturing pit fluid）、注水液、驱油液（flooding fluid）（包括：例如在改进型采油(IOR)中使用的聚合物驱或强化采油(EOR)中使用的聚合物驱）或者被引入到地下地层中并（直接或间接地）用于采收烃类的任意其他流体。所述流体可以采用任意种方式引入，通常通过压裂设备、钻井设备、盘管设备、灌浆设备或注水装置引入。类似地，所述应用流体可包括工业用流体，其可以是例如在水净化、加热和冷却、造纸、金属加工、制浆、储藏、以及清洁和漂洗过程中所用的体系等。通常，油井处理液包含多糖（其主要为瓜尔胶或瓜尔胶衍生物）或其他的聚合物（如聚丙烯酰胺）。希望使用THPS作为杀生物剂并且还保持处理液的粘度。还希望能够控制工业应用中的聚合物组合物的解聚，所述聚合物组合物包括多糖组合物，所述工业应用包括但不限于：油田、油井、滑溜水、纸加工、水处理和其他的工业应用。根据应用，解聚（分子量降低）本身表现为粘度的降低或减摩性（friction reduction）的降低。在诸如水力压裂等某些油田应用中的聚合物的主要目的是保持一定水平的粘度，以承载裂缝中的支撑剂（如砂）。在其他应用（如滑溜水压裂）中，聚合物的主要目的是：在以非常高的流速打入井眼的同时提供显著降低的摩擦力。还希望能够控制包含有效量的杀生物剂的含水组合物的粘度。一方面，本专利技术为一种通过向应用流体中加入解聚抑制剂来控制或抑制包含杀生物剂和聚合物的应用流体中的聚合物（通常为瓜尔胶或聚丙烯酰胺）的解聚速率的方法。在一些实施方案中，所述杀生物剂为THMP或THP盐。应当理解的是，解聚抑制剂和抑制剂可互换使用。一方面，本专利技术为一种制备粘度稳定的应用流体的方法，所述应用流体通常为油井处理液，该方法包括：使聚合物（通常为瓜尔胶或聚丙烯酰胺）与解聚抑制剂和有效量的THPS或三羟甲基膦（THMP）或四羟甲基鏻盐（THP盐）（通常为含水混合物的形式）接触。在一个实施方案中，THPS或THMP或THP盐的有效量是等于或大于约20ppm，在一个实施方案中是等于或大于约25ppm，在进一步的实施方案中是等于或大于约35ppm，在另外的实施方案中是等于或大于约50ppm，在一些实施方案中是等于或大于约65ppm，在其他的实施方案中是等于或大于约75ppm，在其他的实施方案中是等于或大于约100ppm，在其他的实施方案中是等于或大于15ppm，在其他的实施方案中，所述THPS或THMP或THP盐的有效量为大于约1000ppm，而在另外的实施方案中为大于约10,000ppm。虽然在下列一些方面/实施方案中提及了THPS，但是应当理解的是，也可以用THMP或THP盐来代替THPS。也应当理解的是，THMP、THP盐和THPS可互换使用。在一个实施方案中，所述杀生物剂是THMP或THP盐，在另外的实施方案中其是四羟甲基硫酸鏻（THPS）。通常，本文所述的解聚抑制剂是任何这样的物质：其在使用浓度下为水溶性的，其不会降低所存在的一种或多种杀生物剂的效能，以及在被加入到含有或最终含有聚合物和THPS的应用流体中时，会导致形成粘度稳定的或基本上粘度稳定的体系。在另一个实施方案中，本文所述的解聚抑制剂是任何这样的物质：其在使用浓度下为水溶性的，其不会降低所存在的一种或多种杀生物剂的效能。当被加入到含有或最终含有聚合物和THPS的应用流体中时，相对于不含所述解聚抑制剂的应用流体，该解聚抑制剂能够保持或提高应用流体的减摩性。杀生物剂被用于滑溜水应用中以防止细菌生长，但是有可能会使聚合物降解而改变流体的物理性质，例如粘度和减摩性。在一个实施方案中，所述解聚抑制剂可选自于适当的自由基抑制剂和/或抗氧化剂。在另一个实施方案中，所述解聚抑制剂包括：氢醌、醌、抗坏血酸、异抗坏血酸、硫醇、谷胱甘肽、多酚、维生素A或者它们的组合。在另一个实施方案中，所述解聚抑制剂包括：氢醌、醌、抗坏血酸、异抗坏血酸或者它们的任意组合。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制含杀生物剂的应用流体中的聚合物的解聚速率的方法，包括以下步骤：‑获得包含以下物质的混合物：（i）解聚抑制剂，其包括氢醌、醌、抗坏血酸、异抗坏血酸、硫醇、谷胱甘肽、多酚、维生素A、视黄醇醋酸酯、棕榈酸酯、烷基化单酚、烷基硫代甲基苯酚、生育酚、羟基化硫代二苯醚、亚烷基双酚、O‑苄基化合物、N‑苄基化合物、S‑苄基化合物、羟基苄基化丙二酸酯、芳香族羟基苄基化合物、酰氨基苯酚或它们的任意组合；以及（ii）杀生物剂，所述杀生物剂在以对减少细菌计数有效的量使用时会使应用流体中的聚合物解聚；以及‑使所述混合物与含有聚合物的所述应用流体接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.09 US 61/518,642;2011.08.09 US 61/574,7741.一种用于控制含杀生物剂的应用流体中的聚合物的解聚速率
的方法，包括以下步骤：
-获得包含以下物质的混合物：（i）解聚抑制剂，其包括氢醌、
醌、抗坏血酸、异抗坏血酸、硫醇、谷胱甘肽、多酚、维生素A、视
黄醇醋酸酯、棕榈酸酯、烷基化单酚、烷基硫代甲基苯酚、生育酚、
羟基化硫代二苯醚、亚烷基双酚、O-苄基化合物、N-苄基化合物、
S-苄基化合物、羟基苄基化丙二酸酯、芳香族羟基苄基化合物、酰氨
基苯酚或它们的任意组合；以及（ii）杀生物剂，所述杀生物剂在以
对减少细菌计数有效的量使用时会使应用流体中的聚合物解聚；以及
-使所述混合物与含有聚合物的所述应用流体接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述应用流体为粘度稳定
的，并且其中所述应用流体是用于油田应用或工业应用。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述混合物与含有聚
合物的所述应用流体接触的步骤是在有氧条件下进行的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述应用流体是粘度稳定
的，并且其中所述应用流体选自于滑溜水液、驱油液或压裂液。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述杀生物剂是THMP
或THP盐，所述THP盐选自由以下物质构成的组：四羟甲基硫酸鏻、
四羟甲基氯化鏻、四羟甲基磷酸鏻、四羟甲基溴化鏻、四羟甲基碳酸
鏻、四羟甲基乙酸鏻、四羟甲基柠檬酸鏻、四羟甲基甲酸鏻、四羟甲
基乳酸鏻和四羟甲基硼酸鏻。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述THP盐是四羟甲基
硫酸鏻（THPS）。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物选自由以下
物质构成的组：聚丙烯酰胺、瓜尔胶、衍生的瓜尔胶、衍生的阳离子
瓜尔胶、聚甲基丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、
聚丙烯酰胺共聚物、聚甲基丙烯酸共聚物、聚乙烯吡咯烷酮共聚物、
聚丙烯酸共聚物、聚丙烯酸酯共聚物、瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶、羟乙
基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、疏
水改性瓜尔胶、疏水改性羧甲基瓜尔胶、疏水改性羟乙基瓜尔胶、疏
水改性羟丙基瓜尔胶、阳离子疏水改性羟丙基瓜尔胶、疏水改性羧甲
基羟丙基瓜尔胶、疏水改性阳离子瓜尔胶、纤维素、纤维素衍生物、
淀粉、淀粉衍生物、刺槐豆胶、刺槐豆胶衍生物、黄原胶、黄原胶衍
生物、肉桂胶、肉桂胶衍生物、他拉胶、支链淀粉、支链淀粉衍生物、
木质纤维素、木聚糖、阿拉伯木聚糖、葡聚糖、木糖葡聚糖、果胶、
菊粉、魔芋胶、韦兰胶、琥珀酰聚糖、胞外多糖、果聚糖、短醒霉多
糖、甘露聚糖、梅兰糖和右旋糖苷。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述解聚抑制剂是抗氧
化剂、自由基抑制剂、氢醌、醌、抗坏血酸、异抗坏血酸、硫醇、谷
胱甘肽、多酚、维生素A或它们的组合。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述解聚抑制剂是氢醌、
醌、抗坏血酸、异抗坏血酸或它们的组合。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述杀生物剂包含：季
铵化合物；聚合季铵化合物；聚合双胍盐酸盐；三羟甲基硝基甲烷；
4,4-二甲基噁唑烷；苯氧丙醇；苯氧乙醇；乙二醛；丙烯醛；醛；三
嗪；季鏻化合物；2-溴-4-羟基苯乙酮；氨基甲酸盐；特丁津；四氯-2,4,6-
氰基-3-苄腈；噻唑，异噻唑，及它们的衍生物；含有活化卤素基团
的化合物；双氯甲基砜；亚甲基双硫氰酸盐；对甲苯磺酰氯氨钠；二
氯三嗪三酮钠脱水物；氯酰胺；或它们的任意组合。
11.一种用于控制含杀生物剂的应用流体中的聚合物的解聚速
率的方法，包括以下步骤：
-制备包含以下物质的应用流体：（i）解聚抑制剂，其选自氢
醌、醌、抗坏血酸、异抗坏血酸、硫醇、谷胱甘肽、多酚、维生素A、
视黄醇醋酸酯、棕榈酸酯、烷基化单酚、烷基硫代甲基苯酚、生育酚、
羟基化硫代二苯醚、亚烷基双酚、O-苄基化合物、N-苄基化合物、
S-苄基化合物、羟基苄基化丙二酸酯、芳香族羟基苄基化合物、酰氨
基苯酚或它们的任意组合，以及（ii）聚合物；以及
-使所述应用流体与这样的杀生物剂接触，该杀生物剂在以对
减少细菌计数有效的量使用时会使应用流体中的聚合物解聚。
12.一种在制备油田应用流体时，控制或抑制聚合物在杀生物剂
处理过程中的解聚速率的方法，包括：
使解聚抑制剂与水溶液接触，形成含水混合物，其中所述抑制
剂的存在量为大于约0.01ppm，并且其中所述解聚抑制剂选自于氢
醌、醌、抗坏血酸、异抗坏血酸、硫醇、谷胱甘肽、多酚、维生素A、
视黄醇醋酸酯、棕榈酸酯、烷基化单酚、烷基硫代甲基苯酚、生育酚、
羟基化硫代二苯醚、亚烷基双酚、O-苄基化合物、N-苄基化合物、
S-苄基化合物、羟基苄基化丙二酸酯、芳香族羟基苄基化合物、酰氨
基苯酚或它们的任意组合；
使THP盐与所述含水混合物接触，其中所述THP盐的量对减少
该含水混合物中的细菌计数有效；以及
使所得的混合物与聚合物接触。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述THP盐对减少所述
应用流体中的细菌计数有效的量为大于约50ppm，并且其中所述解
聚抑制剂的存在量在约0.01ppm和约500ppm之间。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述THP盐对减少所述

\t含水混合物中的细菌计数有效的量为大于约75ppm，并且其中基于
所述THP盐的总重量，所述解聚抑制剂的存在量为介于约0.01wt%
和约5wt%之间。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述THP盐对减少所述
含水混合物中的细菌计数有效的量为大于约100ppm，并且其中基于
所述THP盐的总重量，所述解聚抑制剂的存在量为介于约0.1wt%和
约5wt%之间。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述聚合物选自由以
下物质构成的组：聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚
丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺共聚物、聚甲基丙烯酸共聚物、聚
乙烯吡咯烷酮共聚物、聚丙烯酸共聚物、聚丙烯酸酯共聚物、瓜尔胶、
衍生的瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶、羟乙基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲
基羟丙基瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、疏水改性瓜尔胶、疏水改性羧甲基
瓜尔胶、疏水改性羟乙基瓜尔胶、疏水改性羟丙基瓜尔胶、阳离子疏
水改性羟丙基瓜尔胶、疏水改性羧甲基羟丙基瓜尔胶、疏水改性阳离
子瓜尔胶、纤维素、纤维素衍生物、淀粉、淀粉衍生物、刺槐豆胶、
刺槐豆胶衍生物、黄原胶、黄原胶衍生物、肉桂胶、肉桂胶衍生物、
他拉胶、支链淀粉、支链淀粉衍生物、木质纤维素、木聚糖、阿拉伯
木聚糖、葡聚糖、木糖葡聚糖、果胶、菊粉、魔芋胶、韦兰胶、琥珀
酰聚糖、胞外多糖、果聚糖、短醒霉多糖、甘露聚糖、梅兰糖和右旋
糖苷。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述THP盐是四羟甲
基硫酸鏻（THPS）。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述解聚抑制剂选自
由以下物质构成的组：抗氧化剂、自由基抑制剂、氢醌、醌、抗坏血
酸、异抗坏血酸、硫醇、谷胱甘肽、多酚、维生素A、视黄醇醋酸酯、

\t棕榈酸酯或它们的组合。
19.根据权利要求9所述的方法，其中，基于所述应用流体的总
重量，所述解聚抑制剂的存在量为小于约5wt%。
20.一种用于制备粘度稳定的应用流体的方法，该应用流体包含
对减少所述应用流体中的细菌计数有效的量的杀生物剂，该方法包括
使以下物质接触的步骤：
-解聚抑制剂，其选自于氢醌、醌、抗坏血酸、异抗坏血酸、硫
醇、谷胱甘肽、多酚、维生素A、视黄醇醋酸酯、棕榈酸酯、烷基化
单酚、烷基硫代甲基苯酚、生育酚、羟基化硫代二苯醚、亚烷基双酚、
O-苄基化合物、N-苄基化合物、S-苄基化合物、羟基苄基化丙二酸酯、
芳香族羟基苄基化合物、酰氨基苯酚或它们的任意组合；
-杀生物剂；以及
-聚合物；
其中，所得的混合物包含所述应用流体的至少一部分，并且其
中所述应用流体是粘度稳定的。
21.一种用于制备油田应用流体的方法，该方法包括使以下物质
接触的步骤：
-油田应用流体，该油田应用流体包含对减少所述油田应用流体
中的细菌计数有效的量的THP盐，
-聚合物，以及
-解聚抑制剂，该解聚抑制剂选自于氢醌、醌、抗坏血酸、异抗
坏血酸、硫醇、谷胱甘肽、多酚、维生素A、视黄醇醋酸酯、棕榈酸
酯、烷基化单酚、烷基硫代甲基苯酚、生育酚、羟基化硫代二苯醚、
亚烷基双酚、O-苄基化合物、N-苄基化合物、S-苄基化合物、羟基苄
基化丙二酸酯、芳香族羟基苄基化合物、酰氨基苯酚或它们的任意组
合，
其中，所述井眼处理流体是粘度稳定的。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述解聚抑...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里·伍德沃德，苏布拉马尼安·克萨万，阿贝阿莫拉·阿德德吉，蒂莫西·柯蒂斯，
申请(专利权)人：罗地亚管理公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR