[发明专利]具有阴离子部位的可溶胀聚合物

说明书

本发明涉及稳定的交联水溶性可溶胀聚合物及其制备方法。更特别地，本发明涉及一种包含具有阴离子部位的可膨胀聚合物颗粒以及不稳定交联剂和稳定交联剂的组合物，将所述颗粒与流体和当不稳定交联剂降解和阴离子部位暴露时能进一步交联颗粒以形成凝胶的阳离子交联剂混合。特别重要的用途是作为石油生产中的注入流体，其中将可膨胀聚合物颗粒注入目标区中，且当目标区中的热和/或pH导致不稳定交联剂降解和颗粒膨胀时，阳离子交联剂使聚合物交联以形成凝胶，因此将水输送至更下部的可渗透区并改善油回收。

本申请是申请号为201080025522.7、申请日为2010年6月9日、发明名称为“具有阴离子部位的可溶胀聚合物”的专利申请的分案申请。

相关申请交叉引用

本申请要求2009年6月10日提交的美国临时申请No.61/185626的优先权，通过引用将其全部结合到本文中。

联邦政府资助的研究声明

无可适用的。

参考缩微胶片附录

无可适用的。

技术领域

本发明涉及含有在溶胀以后可与阳离子交联剂如多价金属阳离子或阳离子聚合物进一步原位交联的阴离子部位的交联可溶胀聚合物，及其制备方法。特别重要的用途是在增强油回收应用中作为改进清扫的流体转移剂，以及在石油生产中作为钻探流体，但应用还可包括在卫生和医学领域、包装、农业、电缆工业、信息技术、食品工业、造纸中作为絮凝剂的用途等。

背景技术

“智能凝胶”为响应特定物理性能而胶凝的材料。例如，它可在特定温度或压力下胶凝。尽管发现许多工业用途，我们对于智能凝胶的兴趣在于它们在油和煤气生产中，特别是作为导引剂改善油藏中的油回收的用途。

油回收中所用的水注入方法为将水注入油藏中以刺激生产。由于两个原因而注入水：1.用于油藏的压力支撑(也称为亏空补偿)。2.为清扫或置换来自油藏的油，并将它推向采油井。通常仅可提取20％的油藏中的油，但水注入提高该百分数(称为回收系数)并较长时间地保持油藏的生产率。

然而，清扫回收受所谓的“漏失区”限制，由此水优先行进通过油藏的渗透性较大的区，绕过渗透性较小的区，留下未清扫的油。进一步改善回收率的一种方法是用聚合物或其它材料阻塞漏失区，因此迫使水通过渗透性较小的区。

US6454003、US6984705和US7300973描述了可称为“智能聚合物”的那些，因为它的性能响应特定刺激而变化。这些专利描述了一种平均粒径为约0.05-10μm的可膨胀交联聚合物颗粒。该颗粒与两种交联剂高度交联，一种为稳定的，第二种为不稳定的。过度交联使得初始颗粒非常小，容许有效地通过油藏的孔传播。当加热至油藏温度和/或在预定pH或其它刺激下时，可逆(不稳定)内部交联断裂，使颗粒通过吸收额外的注入流体，通常水而进一步膨胀。初始聚合物颗粒在其膨胀以前有时称为“内核”，类似于爆米花响应某些刺激如热而“爆开”的内核。

该颗粒的独特性能使得它填充高渗透性区域—通常称为漏失区或带—然后膨胀使得溶胀颗粒阻塞漏失区并迫使随后的注入流体进入油藏的其余部分，更有效地清扫油藏。然而，该方法在实践中受限，因为随后的水注入总是除去一些聚合物，因此漏失区被冲失而再次输送大多数注入水，从而限制注入流体进入渗透性较小的区。

冲失的原因不确定，但我们自己的研究显示溶胀聚合物不是凝胶形式，因此尽管为粘性的，但是是液体并可从多孔基质中冲失。

本领域中需要的是在使用条件下的较不易损失的“智能凝胶”。特别地，需要对随后的流体注入导致的冲失有抗性的可溶胀聚合物，但聚合物在任何需要可溶胀聚合物的应用中具有实用性。

发明内容