用於處理地下地層的乳液、處理流體和方法與流程

2023-11-02 10:50:37

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本申請要求2014年12月31日提交的美國臨時申請第62/098,714號的優先權。

本公開一般地涉及用於處理地下地層的乳液、處理流體和方法。

背景技術：

在油井和氣井的鑽井、完井和刺激增產中，經常在高壓和高流速下將井處理流體泵入井眼洞中，這會引起井眼周圍的巖層斷裂。在以高流速(幾千gpm)通過管道泵送流體時，會產生明顯量的摩擦阻力，因此需要很高的能量。

為了降低井處理流體與井眼襯裡之間的摩擦，已經將降低摩擦壓力的添加劑與處理流體混合併在泵送過程中將其添加，以便降低泵壓。例如，一種用於從井眼穿透的地下區域刺激增產烴常用的井處理是水力壓裂。水力壓裂，也稱為壓裂(或壓裂法(fracking))，用於在低滲透性儲層中啟動生產和在年久的生產油井中再刺激增產。在水力壓裂中，在能夠在周圍巖層中有效引起裂縫的壓力下將流體組合物注入井中。壓裂用於打開地層中已經存在的裂縫以及產生新裂縫。

水溶性聚合物可用作井處理流體中的減摩劑(frictionreducers)以改變流體的流變性能，從而將湍流最小化，由此在將流體泵送通過管道時防止由此引起的流體能量損失。這些類型的處理常稱作「滑溜水處理或滑溜水壓裂」。在一些情況中，水溶性減摩聚合物懸浮在油包水乳液中，其中在加入水性處理流體時，乳液必須反相從而將減摩聚合物釋放到流體中。現場性能取決於乳液快速反相或破裂的能力。某些條件，例如高鹽度鹽水條件，會阻礙乳液破裂。特別地，高鹽度鹽水包括氯化鉀、氯化鈉、海水和包含鈣或鎂硬度物質的其他api鹼性鹽水，高鹽度鹽水幹擾乳液聚合物的反相，從而乳液不能破裂或產生實現優良減摩所需的流變。

發明概述

本文公開了一種乳液，其包含：水；與水不混溶的液體；大於約10重量%的一種或多種聚合物；約0.1重量%至約5重量%的一種或多種乙氧基化胺化合物或者包含一種或多種反相表面活性劑和一種或多種乙氧基化胺化合物的反相表面活性劑組合物；和任選的至少約0.5%的一種或多種有機鹽或無機鹽。也提供了包含乳液的處理流體，以及用所述乳液或處理流體處理地下地層的方法。

通過參考對本公開的各個特徵的以下具體描述和本公開中包含的實施例，可以更容易理解本公開。

附圖簡述

圖1顯示了與市售可得的乳液相比示例性乳液在5℃的馬塞勒斯(marcellus)鹽水中的減摩曲線。

圖2顯示了在5℃的馬塞勒斯鹽水中，各種劑量的示例性乳液與市售可得的乳液相比實現的最大減摩和到達最大減摩的90%所需的時間。

圖3顯示了對示例性乳液和對比性乳液進行的粘度測量。

圖4顯示了在25℃的馬塞勒斯鹽水中，對示例性乳液和對比性乳液進行的振蕩測量。

發明詳述

本公開提供了含水處理流體和將它們用於含水鹽水中的方法。示例性乳液、處理流體和方法可用於在含水鹽水中提供快速和增強的聚合物反相，例如在惡劣的鹽水條件中，例如馬塞勒斯鹽水。可在一定溫度範圍下，甚至在低溫下，使用示例性乳液、處理流體和方法而不損失聚合物性能。在一些實施方案中，所述方法涉及通過將反相乳液反相從而在含水鹽水中改善減摩，所述反相乳液包含一種或多種聚合物、乳化表面活性劑組合物、反相表面活性劑組合物和一種或多種有機或無機鹽，所述反相表面活性劑組合物包含一種或多種乙氧基化胺化合物。

在示例性實施方案中，所述乳液、處理流體和方法可用於攜帶支撐劑進入裂縫，例如在壓裂應用中。高分子量聚丙烯醯胺常作為減摩劑用於壓裂應用中。通常，交聯流體用於攜帶支撐劑進入裂縫，這典型地需要將額外的化學品(例如交聯劑、緩衝劑和破壞劑)，結合到壓裂流體中。在示例性實施方案中，所述乳液和處理流體可用於攜帶支撐劑，同時將交聯流體典型地需要的其他化學品或添加劑的使用最小化。

在滑溜水壓裂中，減摩劑的濃度較高，並且可以將維持裂隙處於打開狀態以便使油/氣回流所需的支撐劑攜帶到洞下。通過增加減摩劑的負載，可以使水滑溜。滑溜水壓裂流體典型地具有低粘度，因此需要較高的注入流速以攜帶支撐劑。示例性乳液、處理流體和方法可用於滑溜水壓裂應用中。有利地，示例性乳液和處理流體可用於高鹽度鹽水中，具有非常快的乳液反相、非常好的減摩並且在較高負載下具有好的支撐劑攜帶能力。

聚合物

在本文中使用的術語「一種聚合物」、「多種聚合物」、「聚合(的)」和類似的術語以本領域技術人員理解的普通含義使用，因此可用在本文中表示或者描述包含重複單元的大分子(或一組這樣的分子)。可以以各種方式形成聚合物，包括通過聚合單體和/或通過化學改性前體聚合物的一個或多個重複單元。聚合物可以是包含通過例如聚合特定單體形成的基本上相同的重複單元的「均聚物」。聚合物也可以是包含兩個或更多個不同的重複單元的「共聚物」，該重複單元通過例如共聚合兩種或更多種不同單體，和/或通過化學改性前體聚合物的一個或多個重複單元形成。在本文中，可以使用術語「三元共聚物」來表示含有三個或更多個不同重複單元的聚合物。本文所用的術語「聚合物」意在包括聚合物的酸形式及其各種鹽。

在示例性實施方案中，所述聚合物是減摩聚合物。術語「減摩聚合物」指的是降低由於湍流中的含水流體與管類材料(例如管道和盤管等)和/或地層之間的摩擦引起的能量損失的聚合物。並不意在將減摩聚合物限於任何具體類型，減摩聚合物可以是合成聚合物、天然聚合物或粘彈性表面活性劑。合適的減摩聚合物典型地為膠乳聚合物或丙烯醯胺的共聚物、丙烯酸酯、瓜兒膠、聚氧化乙烯及它們的組合。取決於期望的應用，減摩聚合物可以是陰離子型、陽離子型、兩性或非離子型的。而且，可以使用各種組合，包括但不限於親水/疏水組合，或者上述物質的官能化的天然和/或合成共混物等。取決於期望的應用，減摩聚合物可以是陰離子型、陽離子型、兩性或非離子型的。而且，可以使用各種組合，包括但不限於親水/疏水組合，或者上述物質的官能化的天然和/或合成共混物等。

在示例性實施方案中，所述聚合物是可用於乳液組合物或乳液聚合物的聚合物。

在示例性實施方案中，所述聚合物是可用於強化採油應用的聚合物。術語「強化採油或「eor」(也稱為三次礦物油生產)指的是礦物油的生產方法，其中將至少包含水溶性聚合物的含水注入流體注入礦物油礦藏中。三次礦物油生產技術包括稱為「聚合物驅油」的技術。聚合物驅油包括通過注射井眼將水溶性增稠聚合物的含水溶液注入礦物油礦藏中。作為注入聚合物溶液的結果，驅使礦物油通過地層的洞穴，從注射井眼出發在生產井眼的方向上前進，並且通過生產井眼生產礦物油。由於與水的粘度相比聚合物配製物具有更大的粘度的事實，聚合物配製物穿透生產井眼的風險降低。因此可以使額外的礦物油在地層中移動。聚合物驅油和適用於此目的聚合物的細節公開在，例如，「petroleum,enhancedoilrecovery(石油，強化採油)，kirk-othmer，encyclopediaofchemicaltechnology(化學技術百科全書)，在線版本，johnwiley&sons，2010」中。對於聚合物驅油，已經提出了許多不同的水溶性增稠聚合物，特別是高分子量聚丙烯醯胺、丙烯醯胺與另外的共聚單體(例如乙烯基磺酸或丙烯酸)的共聚物。聚丙烯醯胺可以是部分水解的聚丙烯醯胺，其中一些丙烯醯胺單元已經水解成了丙烯酸。本領域已知將聚丙烯醯胺(共)聚合物的反相乳液用於強化採油(eor)，特別是用在海上平臺。這類反相乳液典型地包含約30重量%的聚合物。使用時，簡單地用水稀釋反相乳液至聚合物的最終濃度。

在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物是水溶性的。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物包含含丙烯醯胺的聚合物。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物主要由含丙烯醯胺的聚合物組成。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物包括聚丙烯醯胺、丙烯醯胺的共聚物、磺化聚丙烯醯胺、陽離子型聚丙烯醯胺、陰離子型聚丙烯醯胺和部分水解的丙烯醯胺。

在示例性實施方案中，所述一種或多種(聚合物)包含丙烯醯胺或部分水解的丙烯醯胺和一種或多種非離子型和/或陰離子型單體。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物具有整體陰離子電荷，並且包含丙烯醯胺或部分水解的丙烯醯胺和一種或多種非離子型和/或陰離子型單體。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物包含約10重量%至約60重量%的陰離子型單體。

合適的非離子型單體包括但不限於丙烯醯胺、n-烷基丙烯醯胺、n,n-二烷基丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、n-乙烯基甲基乙醯胺或甲醯胺、乙酸乙烯酯、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯腈、n-乙烯基吡咯烷酮、其他丙烯酸型(或其他烯屬不飽和)酯或其他水不溶性乙烯基單體例如苯乙烯或丙烯腈。

術語「陰離子型單體」指的是具有負電荷的單體。代表性的陰離子型單體包括丙烯酸、丙烯酸鈉、丙烯酸銨、甲基丙烯酸、2-丙烯醯氨基-2-甲基丙磺酸(amps)、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、馬來酸、丙烯酸磺丙基酯或甲基丙烯酸磺丙基酯或這些或其他可聚合羧酸或磺酸的其他水溶性形式、磺甲基化丙烯醯胺、磺酸烯丙酯、衣康酸、丙烯醯氨基甲基丁酸、富馬酸、乙烯基膦酸、烯丙基膦酸、膦醯基甲基化丙烯醯胺、甲基丙烯酸酯、衣康酸酯、2-丙烯醯氨基2-甲基丙磺酸酯、磺基烷基(甲基)丙烯酸、磺化苯乙烯、不飽和二羧酸、磺基烷基(甲基)丙烯醯胺、所述酸的鹽等、或其他陰離子型烯屬不飽和化合物。

術語「陽離子型單體」指的是具有正電荷的單體。代表性的陽離子型單體包括丙烯酸二烷基氨基烷基酯和甲基丙烯酸二烷基氨基烷基酯和它們的季鹽或酸式鹽，包括但不限於，丙烯酸二甲基氨基乙酯甲基氯化物季鹽、丙烯酸二甲基氨基乙酯甲基硫酸鹽季鹽、丙烯酸二甲基氨基乙酯苄基氯化物季鹽、丙烯酸二甲基氨基乙酯硫酸鹽、丙烯酸二甲基氨基乙酯氫氯酸鹽、丙烯酸二乙基氨基乙酯甲基氯化物季鹽、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯甲基氯化物季鹽、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯甲基硫酸鹽季鹽、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯苄基氯化物季鹽、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯硫酸鹽、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯氫氯酸鹽、二甲基氨基乙基甲基丙烯醯基氫氯酸鹽、二烷基氨基烷基丙烯醯胺或甲基丙烯醯胺和它們的季鹽或酸式鹽，例如，丙烯醯氨基丙基三甲基氯化銨、二甲基氨基丙基丙烯醯胺甲基硫酸鹽季鹽、二甲基氨基丙基丙烯醯胺硫酸鹽、二甲基氨基丙基丙烯醯胺氫氯酸鹽、甲基丙烯醯氨基丙基三甲基氯化銨、二甲基氨基丙基甲基丙烯醯胺甲基硫酸鹽季鹽、二甲基氨基丙基甲基丙烯醯胺硫酸鹽、二甲基氨基丙基甲基丙烯醯胺氫氯酸鹽、丙烯酸二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯和二烯丙基二烷基滷化銨例如二烯丙基二乙基氯化銨和二烯丙基二甲基氯化銨。烷基基團通常是c1-8烷基。

在具體實施方案中，所述一種或多種聚合物包含丙烯醯胺或部分水解的丙烯醯胺和一種或多種陰離子型單體。

在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物包含丙烯醯胺或部分水解的丙烯醯胺和一種或多種選自以下物質的單體：丙烯酸、丙烯酸鹽、2-丙烯醯氨基-2-甲基丙磺酸、n,n-二甲基丙烯醯胺、乙烯基磺酸、n-乙烯基磺乙醯胺、n-乙烯基甲醯胺、衣康酸、甲基丙烯酸、其鹽和它們的組合。在具體實施方案中，所述一種或多種聚合物包含丙烯醯胺或部分水解的丙烯醯胺和一種或多種選自以下物質的單體：丙烯酸、2-丙烯醯氨基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸及其鹽。在具體實施方案中，所述一種或多種聚合物包含丙烯醯胺或部分水解的丙烯醯胺和一種或多種選自丙烯酸及其鹽的單體。

在一些實施方案中，所述聚合物包含丙烯醯胺和一種或多種選自以下物質的單體：丙烯酸及其鹽、甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸及其鹽、馬來酸及其鹽、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯及其甲基氯化物季鹽和甲基硫酸鹽季鹽、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯及其甲基氯化物季鹽和甲基硫酸鹽季鹽、丙烯酸二乙基氨基乙酯及其甲基氯化物季鹽和甲基硫酸鹽季鹽、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯及其甲基氯化物季鹽和甲基硫酸鹽季鹽、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、丙烯腈、2-丙烯醯氨基-2-甲基丙磺酸及其鹽、3-(甲基丙烯醯氨基)-丙基三甲基氯化銨、二甲基氨基丙基甲基丙烯醯胺、異丙基氨基丙基甲基丙烯醯胺、甲基丙烯醯氨基丙基羥乙基二甲基乙酸銨、乙烯基甲基醚、乙烯基乙醚、乙烯基磺酸的鹼金屬鹽和銨鹽、乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、二烯丙基二甲基氯化銨和苯乙烯磺酸及其鹽等。

在示例性實施方案中，所述部分水解的丙烯醯胺是其中約3%至約70%的醯胺基已經水解成羧基的丙烯醯胺。

在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物包含陰離子型聚丙烯醯胺。在示例性實施方案中，所述陰離子型聚丙烯醯胺是包含一種或多種陰離子型單體和丙烯醯胺單體的共聚物。這些陰離子型單體的示例性鹽包括但不限於鈉鹽和銨鹽。在一個實施方案中，所述聚合物是陰離子型聚合物。在具體實施方案中，所述陰離子型聚合物具有約10%至約60%的電荷，約10%至約50%的電荷，約15%至約45%的電荷，約20%至約40%的電荷，或約25%至約35%的電荷。

在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物包含陽離子型聚丙烯醯胺。在示例性實施方案中，所述陽離子型聚丙烯醯胺是包含一種或多種陽離子型單體和丙烯醯胺單體的共聚物。在一個實施方案中，所述聚合物是陽離子型聚合物。

在一個實施方案中，所述一種或多種聚合物包含兩性聚合物。在一個實施方案中，所述一種或多種聚合物包含非離子型聚合物。

在示例性實施方案中，一種或多種聚合物是丙烯醯胺或部分水解的丙烯醯胺和丙烯酸或丙烯酸鹽的共聚物。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物包含至少約30摩爾%、約40摩爾%、約50摩爾%、約60摩爾%、約70摩爾%、約80摩爾%、約90摩爾%的丙烯醯胺或部分水解的丙烯醯胺。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物包含至少約10摩爾%、約20摩爾%、約30摩爾%、約40摩爾%、約50摩爾%、約60摩爾%、約70摩爾%的丙烯酸或丙烯酸鹽。在示例性實施方案中，所述丙烯酸鹽包含丙烯酸銨。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物包含約30摩爾%至約90摩爾%，或約60摩爾%至約90摩爾%的丙烯醯胺或部分水解的丙烯醯胺。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物包含約10摩爾%至約70摩爾%，或約10摩爾%至約40摩爾%的丙烯酸或丙烯酸鹽。

所述示例性聚合物可以以足以提供期望的性質的量包含在處理流體中。在一些實施方案中，減摩聚合物的存在量可以在約0.1至約40、或約0.1至約20、或約0.1至約10、或約0.1至約5或約0.25至約1加侖/千加侖含水處理流體(gptg)的範圍內。可以以0.1至20gptg處理流體的濃度將所述聚合物添加到滑溜水處理中。在其他實施方案中，以0.25至約2.5gptg處理流體的濃度添加所述聚合物。

本發明實施方案的聚合物應該具有足以提供期望性能的分子量。例如，用於減摩的那些聚合物應該具有較高的分子量以提供期望程度的減摩。用於eor應用的聚合物應該具有足夠的分子量以提供期望程度的粘度，從而使油以期望的方式移動。在一些實施方案中，聚合物的重量平均分子量可以在約7,500,000至約30,000,000道爾頓的範圍內。本領域普通技術人員可以意識到，分子量落在所列舉的範圍之外的聚合物也可以在含水處理流體中提供期望的性能。

在示例性實施方案中，所述聚合物用於eor應用。

本發明實施方案的合適的聚合物可以以酸形式或以鹽形式。通過用鹼(例如氫氧化鈉或氫氧化銨等)中和酸形式的單體(例如丙烯酸或2-丙烯醯氨基-2-甲基丙磺酸)，可以製成各種鹽。本文所用的術語「聚合物」意在包括酸形式的共聚物及其各種鹽。

乙氧基化胺化合物

在示例性實施方案中，所述乳液或含水處理流體包含一種或多種乙氧基化胺化合物，或乙氧基化胺化合物的混合物。本文提及的「乙氧基化胺化合物」包括，例如，包含兩個乙氧基或聚乙氧基基團和一個選自氫、烷基、芳基、c(=o)-烷基或c(=o)-芳基的基團的胺或醯胺(amide)化合物。在一些示例性實施方案中，所述乙氧基化胺化合物是非離子型胺化合物。在一些實施方案中，所述乙氧基化胺化合物不包含陽離子型聚氧乙烯牛油胺化合物。在一些示例性實施方案中，所述乙氧基化胺化合物是非離子型胺化合物。在一些實施方案中，所述乙氧基化胺化合物不包含陽離子型牛油乙氧基化胺。

在示例性實施方案中，所述一種或多種乙氧基化胺化合物是式i的化合物：

式i

其中r1是h、烷基、芳基、c(=o)-烷基或c(=o)-芳基；並且x和y彼此獨立地是1-20。在示例性實施方案中，烷基基團是具有8至26個碳原子的飽和或不飽和烷基基團。在示例性實施方案中，芳基基團是具有6至18碳原子的芳基基團。在示例性實施方案中，所述烷基基團可以是飽和或不飽和的，並且可以衍生自，但不限於，牛油、大豆油、椰子油或棉籽油。在示例性實施方案中，乙氧基化胺的聚(氧乙烯)含量(x+y)在3至20的範圍內。

在一些實施方案中，r1是h。在一些實施方案中，r1不是h。在一些實施方案中，r1是烷基，例如是具有8至26碳原子的飽和或不飽和烷基基團。在一些實施方案中，r1是c(=o)-烷基，例如羰基基團與胺氮原子連接且與具有8至26碳原子的飽和或不飽和烷基基團連接，例如n,n-雙(2-羥乙基)-9-十八碳烯醯胺。

應該理解的是，本文記載的所有數值範圍意在包括其中包含的所有子範圍。例如，「1-10」的範圍意在包括在所記載的最小值1與所記載的最大值10之間的所有子範圍，並且包括所記載的最小值1和所記載的最大值10。由於所公開的數值範圍是連續的，這些數值範圍包括最小值與最大值之間的每個值。

在示例性實施方案中，所述一種或多種乙氧基化胺化合物是聚乙烯脂肪酸胺或聚乙烯脂肪酸胺化合物的混合物。

在示例性實施方案中，r1是飽和或不飽和脂肪酸的殘基，例如辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸、木蠟酸、蠟酸、肉豆蔻烯酸、棕櫚油酸、十六碳烯酸(sapienicacid)、油酸、反油酸、異油酸、亞油酸、反亞油酸、α-亞油烯酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、芥酸或二十二碳六烯酸的殘基。

在示例性實施方案中，所述一種或多種乙氧基化胺化合物是聚乙烯牛油胺(polyethylenetallowamine)。牛油包含各種脂肪酸，包括油酸(37-43%)、棕櫚酸(24-32%)、硬脂酸(20-25%)、肉豆蔻酸(3-6%)和亞油酸(2-3%)。在示例性實施方案中，所述一種或多種乙氧基化胺化合物包括聚乙烯油胺(polyethyleneoleicamine)、聚乙烯棕櫚胺(polyethylenepalmiticamine)、聚乙烯硬脂胺(polyethylenestearicamine)、聚乙烯肉豆蔻胺(polyethylenemyristicamine)和聚乙烯亞油胺(polyethylenelinoleicamine)。

反相表面活性劑組合物

其中，反相表面活性劑或反相表面活性劑組合物在添加到本發明的實施方案的處理流體中時，可以促進乳液反相。本領域普通技術人員可以理解，根據本公開，在添加到處理流體中時，乳液應該反相，將聚合物釋放到處理流體中。在示例性實施方案中，所述反相表面活性劑組合物包含所述一種或多種乙氧基化胺化合物和所述一種或多種反相表面活性劑。

在示例性實施方案中，所述乳液包含反相表面活性劑組合物。可以添加到示例性乳液中的代表性的反相表面活性劑包括親水親油平衡值(hlb)大於10的那些；四油酸聚氧乙烯山梨糖醇酯；單油酸聚乙二醇酯；乙氧基化醇，例如c12-14支化的乙氧基化醇、乙氧基化辛基酚和乙氧基化壬基酚；乙氧基化壬基酚甲醛樹脂；脂肪酸的聚氧化乙烯酯；磺基琥珀酸鈉的二辛基酯；以及美國專利第3,624,019號中公開的其他反相表面活性劑，該專利通過引用的方式將其併入本文。在與含水處理流體中的水接觸時，反相表面活性劑的存在量應該足以提供的期望的乳液反相。

在示例性實施方案中，所述反相表面活性劑組合物包含至少10重量%的一種或多種乙氧基化胺化合物。

在示例性實施方案中，所述反相表面活性劑組合物包含約65至約85重量%的一種或多種反相表面活性劑和15至約35重量%的乙氧基化胺化合物。

在示例性實施方案中，所述反相表面活性劑組合物包含約70至約80重量%的一種或多種反相表面活性劑和20至約30重量%的乙氧基化胺化合物。

鹽

在示例性實施方案中，所述乳液包含至少約0.5%的一種或多種有機或無機鹽。在示例性實施方案中，所述乳液在乳液中以約0.5%至約飽和點的量包含一種或多種有機或無機鹽。代表性的有機或無機鹽包括但不限於氯化鈉、硫酸鈉、溴化鈉、硫酸銨、氯化銨、氯化鋰、溴化鋰、氯化鉀、溴化鉀、硫酸鎂、硫酸鋁、磷酸氫銨、磷酸氫鈉、磷酸氫鉀、鈉鹽、鋰鹽、鉀鹽、鎂鹽、鋁鹽、銨鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物鹽、氟化物鹽、檸檬酸鹽、乙酸鹽、酒石酸鹽、磷酸氫鹽、水溶性無機鹽、其他無機鹽、其他有機鹽和它們的混合物。在示例性實施方案中，所述一種或多種有機或無機鹽包括氯化銨。

乳液

示例性乳液，例如油包水乳液或油外相(oil-external)乳液，可以包含水、與水不混溶的液體、一種或多種聚合物、包含一種或多種乙氧基化胺化合物的反相表面活性劑組合物以及任選的一種或多種有機或無機鹽。所述乳液可以任選地包含抑制劑、乳化劑和/或其他表面活性劑。

在示例性實施方案中，所述乳液包含：水；與水不混溶的液體；大於約10重量%的一種或多種聚合物；約0.1%至約5重量%的一種或多種乙氧基化胺化合物；和任選的至少約0.5%的一種或多種有機或無機鹽。在示例性實施方案中，所述乳液包含：水；與水不混溶的液體；大於約10重量%的一種或多種聚合物；約0.1%至約5重量%的包含一種或多種乙氧基化胺化合物的反相表面活性劑組合物；和至少約0.5%的一種或多種有機或無機鹽。

存在於乳液中的水通常包括新鮮水，但是也可以使用鹽水或與鹽水的組合。通常，所採用的水可以來自任何來源，前提是它不含會不利地影響乳液中其他組分的過量的化合物。在一些實施方案中，水在乳液中的存在量可以為乳液的約30%至約50重量%。

合適的與水不混溶的液體可以包括但不限於與水不混溶的溶劑，例如石蠟烴、環烷烴、芳族烴、烯烴、油、穩定表面活性劑和它們的混合物。石蠟烴可以是飽和的、線性的或支化的石蠟烴。合適的芳族烴的實例包括但不限於甲苯和二甲苯。在一個實施方案中，所述與水不混溶的液體是烯烴和石蠟共混物。在一個實施方案中，所述與水不混溶的液體包含油和一種或多種乳化劑。所述與水不混溶的液體可以以足以形成穩定乳液的量存在於乳液中。在一些實施方案中，所述與水不混溶的液體在乳液中的存在量可以在約20%至約30重量%的範圍內。

在示例性實施方案中，所述乳液包含一種或多種乳化劑。其中，所述乳液中的乳化劑降低水和與水不混溶的液體之間的界面張力，從而促進油包水聚合物乳液的形成。在示例性實施方案中，所述乳化劑不是乙氧基化胺化合物。所述乳化劑應該以足以提供期望的穩定的油包水聚合物乳液的量存在。在一些實施方案中，所述乳化劑的存在量可以在乳液的約0.5%至約5重量%的範圍內。

所述聚合物在乳液中的存在量應該不會不期望地影響乳液的穩定性。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物的存在量可以在乳液的約10%至約35重量%的範圍內。

在示例性實施方案中，還可以以乳液的約1%至約5重量%的量提供表面活性劑組合物，所述表面活性劑除了一種或多種乙氧基化胺化合物之外還包含一種或多種合適的反相表面活性劑。

在示例性實施方案中，可以以乳液的約0.1%至約5%，或約0.1%至約3重量%的量提供所述一種或多種乙氧基化胺化合物。

在示例性實施方案中，可以以約0.5%至約飽和點的量在乳液中提供所述一種或多種有機或無機鹽。

在一些實施方案中，所述乳液還可以包含抑制劑。其中，可以包含所述抑制劑以阻止在引發乳液聚合反應之前單體的過早聚合。本領域普通技術人員可以理解，根據本公開，可以採用乳液聚合技術來合成聚合物，其中抑制劑用於阻止過早聚合。合適的抑制劑的實例包括但不限於醌。合適的抑制劑的實例包括4-甲氧基苯酚(mehq)。抑制劑的存在量應該足以提供期望的對過早聚合的阻止。在一些實施方案中，所述抑制劑的存在量可以在乳液的約0.001%至約0.1重量%的範圍內。

在一些實施方案中，可以採用乳液聚合來製備示例性乳液。其中，取決於所用引發劑的量和類型、所用單體的量和類型、所用抑制劑的量和類型以及本領域普通技術人員已知的許多其他因素，合適的乳液聚合技術可以具有各種不同的引發溫度。在一個實施方案中，合適的乳液聚合技術可以具有約25℃的引發溫度。由於聚合反應的放熱性質，在聚合反應進行期間，可以將混合物保持在高於引發溫度的溫度下，例如，在約30℃至約70℃，或約40℃至約60℃的範圍內。

在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物為乳液形式，例如聚丙烯醯胺乳液。在示例性實施方案中，所述乳液含有包含在水滴中的親水聚合物，該水滴分散在連續油相中。在示例性實施方案中，所述一種或多種聚合物為含水分散體的形式，例如，通過溶液聚合製備的含水聚合物分散體。製備示例性含水聚合物分散體的方法是本領域公知的，例如描述在美國專利第5,200,448號中。

在示例性實施方案中，任何合適的乳液聚合方法可用於製備本文所述的一種或多種聚合物。這裡提供了示例性乳液製備步驟的描述，但是不意在對製備所述示例性的一種或多種聚合物的方法進行限制。

通過使油相和水相均化來製備預備乳液。乳液的油相，通常佔總乳液的約5至約35重量%，包含一種或多種惰性的疏水液體。優選地，所述油相佔乳液的約20至30%。所用的油可以選自一大類與水不混溶的有機液體，包括液體烴和被取代的液體烴。這些油的代表性實例包括苯、二甲苯、甲苯、礦物油、煤油、石油腦和氯化烴(例如全氯乙烯)等。

所述油相可以包含一種或多種主要或乳化表面活性劑，即，常規的乳液聚合穩定劑。本領域技術人員公知這些穩定劑促進油包水乳液的形成和穩定化。通常，這些乳化劑的hlb值在約2至約10的範圍內，優選小於約7。合適的這些乳化劑包括山梨糖醇酯、鄰苯二甲酸酯、脂肪酸甘油酯、甘油酯、以及上述物質的乙氧基化衍生物和任何其他公知的hlb相對低的乳化劑。這些化合物的實例包括單油酸山梨糖醇酯、油酸與異丙醇醯胺(isopropanolamide)的反應產物、十六烷基鄰苯二甲酸鈉、癸基鄰苯二甲酸鈉、硬脂酸山梨糖醇酯、蓖麻油酸、氫化蓖麻油酸、月桂酸甘油單酯、硬脂酸甘油單酯、油酸甘油二酯、12-羥基硬脂酸甘油三酯、蓖麻油酸甘油三酯、和它們的包含1至10摩爾環氧乙烷/摩爾基本乳化劑的乙氧基化衍生物。因此，允許形成初始乳液並在聚合反應期間使乳液穩定的任何乳化劑均可使用。

這些主要表面活性劑單獨使用或以混合物形式使用，用量不大於總乳液的約5%、約4%或約3重量%。

水相通常佔乳液的約95至65重量%。優選地，水相佔乳液的約80至70%。除了水，水相還包含被聚合的單體、通常的鏈轉移劑、引發劑和螯合劑，被聚合單體的量通常為總乳液的小於約50重量%，優選約15至約40重量%，最優選約22至約35重量%。作為替代，可以在已經製備預備乳液之後將鏈轉移劑、引發劑和螯合劑添加到體系中。取決於所用的具體單體及它們的反應性，也可以在聚合過程中連續添加引發劑以控制聚合速率。

作為替代，引發劑可存在於油相或水相中，然後連續地或逐漸增量地添加單體。所有這些變化均是本領域公知的。

本文描述了適用於製備示例性聚合物的單體。

可以使用任何常規的鏈轉移劑，例如丙二醇、異丙醇、2-巰基乙醇、次磷酸鈉、十二烷基硫醇和巰基乙酸。通常鏈轉移劑的存在量為總乳液的約0.1至10重量%，但是也可以使用更大量的鏈轉移劑。

所述引發劑可以是本領域公知的任何產生自由基的物質。優選的自由基引發劑是氧化還原型和偶氮型聚合引發劑，通常，它們的用量為總乳液的約0.0005至0.5重量%。也可以採用輻射來引發反應。

任何常規的螯合劑也可以存在於水相中，例如乙二胺四乙酸或二亞乙基三胺五乙酸五鈉。通常，螯合劑的存在量為總乳液的約0.01至2重量%，但是也可以使用更大量的螯合劑。

在製備預備乳液之後，在足夠高以至於使引發劑分解從而產生期望的自由基的溫度下開始使單體聚合。通常，合適的溫度為約-20℃至約200℃，或約20℃至100℃。

優選地，在約2至12的ph下進行聚合，可以將合適量的鹼或酸添加到預備乳液中以實現期望的ph。取決於所用的單體和其他反應變量，通常在約一小時或兩天至數天內完成聚合。通常在大氣壓下進行聚合，但是當涉及揮發性成分時，有利地採用較高的壓力。

聚合完成之後，可以根據期望來調節乳液的ph。對於陰離子型聚合物乳液，ph通常為約4至10；對於陽離子型乳液，ph通常為約2.0至5.5；對於非離子型乳液，ph通常為約2.0至7.0。通常添加破壞劑或反相表面活性劑、或反相表面活性劑的共混物以獲得最終產品的簡單包裝(singlepackage)。在示例性實施方案中，將如下所述的表面活性劑組合物添加到聚合物乳液中。其他合適的破壞劑或反相表面活性劑可以與示例性聚合物和示例性表面活性劑組合物組合用在乳液中。可以添加到示例性乳液中的代表性的反相表面活性劑包括親水親油平衡值(hlb)大於10的那些；乙氧基化醇，例如乙氧基化辛基和壬基酚；乙氧基化壬基酚甲醛樹脂；脂肪酸的聚氧乙烯酯；磺基琥珀酸鈉的二辛基酯和美國專利第3,624,019號中公開的其他物質，該專利通過引用的方式併入本文。典型地，基於總乳液，反相表面活性劑的添加量等於約0.5至5重量%。

製備後，可以以任何已知的方式對本發明實施方案的乳液化學改性。"化學改性"意在涵蓋進一步處理分散的水溶性聚合物和/或向分散的水溶性聚合物添加組分，所述組分在沒有乳液穩定劑提供的穩定作用的情況下，會使通常為水溶性的聚合顆粒凝聚或聚結。這些進一步處理的實例公開在美國專利第4,052,353號和第4,171,296號中，通過引用的方式將它們併入本文。也可以以任何合適的方式將本發明實施方案的乳液濃縮，例如在美國專利第4,021,399號中所公開，該專利通過引用的方式併入本文。

可以使用各種不同的混合物來製備用於本發明的實施方案中的乳液。合適的混合物可以包括丙烯醯胺、其他單體、水、與水不混溶的液體、引發劑和乳化劑。通常，所述一種或多種乙氧基化胺化合物可與一種或多種反相表面活性劑組合以形成反相表面活性劑組合物。反相表面活性劑組合物可添加到聚合物乳液中以形成混合物。任選地，所述混合物還可以包含抑制劑；鹼(例如，氫氧化鈉)，用於中和酸形式的單體從而不形成所述單體的鹽；絡合劑，用於在聚合反應中使單體逐漸釋放；活化劑，用於在較低溫度下引發聚合；和反相劑。基於許多因素，包括期望的分子量和聚合物的組成以及期望的引發溫度，本領域普通技術人員根據本公開應當知曉包含在混合物中的組分的量和類型。

通常，示例性乳液特別適用於惡劣的鹽水條件。可以在某個溫度範圍內使用示例性乳液，例如約5至約99℃，約50至約95℃，約70至約95℃，約85至約95℃，約5至約35℃，約5至約30℃，約5至約25℃，約5至約20℃，或約5至約15℃。在示例性實施方案中，所述乳液可以提供低凝固點、低傾點和冷凍熔化穩定性的優點。在示例性實施方案中，所述乳液的傾點保護為約-25℃或低於-25℃。

在一些示例性實施方案中，所述乳液可以與支撐劑組合使用。

處理流體

處理流體，例如包含本文所述的乳液的含水處理流體，可用於任何井處理流體中，包括但不限於刺激增產、生產和完井操作。例如，井處理流體可用於水力壓裂應用或期望減摩的應用中。常規的壓裂流體典型地包含本領域公知的天然或合成水溶性聚合物。由於水溶性聚合物具有高分子量，它們在相對低的濃度下增粘含水液體。

在示例性實施方案中，所述處理流體包含水和本文所述的示例性乳液。所述處理流體可以通過將示例性乳液和水混合來製備。與乳液混合以形成處理流體的額外的水可以是新鮮水、鹽水(saltwater)(例如包含一種或多種溶解在其中的鹽的水)、鹽水(brine)(例如從地下地層產生的)、海水或它們的組合。通常，所用的水可來自任何來源，前提是它不包含會不利地影響含水處理流體中的其他組分或地層本身的過量的化合物。

在示例性實施方案中，所述聚合物在處理流體中的存在量可以為處理流體的約0.01%至約1重量%。

在這些應用中，可以將所述處理流體構造為凝膠化流體、發泡的凝膠流體、酸性流體、水和氯化鉀處理劑等。在有效地在地下地層中產生一個或多個裂縫的壓力下注射流體。取決於所用井處理流體的類型，也可以將各種添加劑添加到壓裂流體中以改變流體的物理性能或提供某些有益的功能。在一個實施方案中，流體不包含足量的水溶性聚合物以形成凝膠。

在示例性實施方案中，所述處理流體包含支撐劑。

在各種示例性實施方案中，所述支撐劑可以是細篩分的砂子。通常，通過砂子能通過的篩目大小和砂子不能通過的篩目大小來描述砂子。典型地，採用20-40目砂子，但是也可以利用其它尺寸的砂子，例如40-50或40-60目。砂子的特徵還在於沙粒的"圓度"。通常採用較圓的砂子以在顆粒之間產生較均勻的空隙空間，從而在被支撐的裂縫中產生更好的滲透性。壓裂流體還包含，例如，增粘劑以降低砂子與流體分離的速度，並且允許砂子被攜帶到更遠進入裂縫中。

在其他示例性實施方案中，可以使用其他類型的支撐劑。例如，所述支撐劑可以是陶瓷支撐劑。所述支撐劑可以是經塗布的支撐劑，例如，塗布有低摩擦係數的塗層的支撐劑以降低由壓裂流體引起的侵蝕。也可以使用塗料來使沙粒更圓。這些塗料的實例包括三氧化銻、鉍、硼酸、氟化鈣鋇、銅、石墨、銦、含氟聚合物(ftfe)、氧化鉛、硫化鉛、二硫化鉬、二硒化鈮(niobiumdielenide)、聚四氟乙烯、銀、錫、或二硫化鎢或氧化鋅。例如，在watson等的美國專利第4,555,493號中建議了陶瓷支撐劑，在usova等的美國專利第8,420,578號中建議了低密度陶瓷支撐劑。

根據需要或期望，壓裂流體也可以含有其他組分。例如，壓裂流體可以在壓裂流體中包含酸以便使增稠聚合物分解；鹽例如氯化鈣以便增加流體的密度；腐蝕抑制劑或其他添加劑。

也可以添加濾失劑(fluidlossagent)以部分地封堵地層的空隙較多的井段，以便在空隙較少的地層發生斷裂。也可以將其他油田添加劑添加到壓裂流體中，其他油田添加劑包括乳液破壞劑、消泡劑、阻垢劑、h2s和/或o2清除劑、殺生物劑、交聯劑、表面張力降低劑、緩衝劑、氟碳表面活性劑、黏土穩定劑、濾失添加劑、起泡劑、減摩劑、溫度穩定劑、反向劑(divertingagent)、頁巖和黏土穩定劑、石蠟/瀝青烯抑制劑、腐蝕抑制劑和酸。例如，其中，酸可以包含在含水處理流體中，用於基質或裂縫酸化處理。在壓裂實施方案中，支撐劑可以包含在含水處理流體中，以在釋放水壓時阻止裂縫閉合。在具體實施方案中，所述處理流體還包含殺生物劑。

在示例性實施方案中，所述處理流體的粘度為約0.7cp至約30cp，或約1cp至約25cp。

使用方法

本發明實施方案的乳液和處理流體可以用於任何地下處理中。這些地下處理包括但不限於鑽井操作、刺激增產處理和完井操作。本領域普通技術人員根據本公開能夠想到合適的地下處理。在示例性實施方案中，所述乳液包含：水；與水不混溶的液體；約10%至約35重量%的一種或多種聚合物；約0.1%至約5重量%的包含約0.1%至約2%的一種或多種乙氧基化胺化合物的反相表面活性劑組合物；和任選的至少約0.5%的一種或多種有機或無機鹽。

在示例性實施方案中，所述方法還可以包括製備處理流體或含水處理流體。製備處理流體可以包括提供本文所述的乳液，以及將乳液與水組合以形成處理流體。

在示例性實施方案中，處理一部分地下地層的方法包括：提供包含本文所述的乳液的本發明實施方案的處理流體，以及將處理流體引入所述部分地下地層中。在一些實施方案中，可以在足以在一部分地下地層中產生或增強一個或多個裂縫的速率和壓力下將所述處理流體引入那部分地下地層中。處理流體所引入的那部分地下地層依具體的地下處理而變化。例如，例如在井眼清潔操作中，那部分地下地層可以是井眼的井段。在刺激增產實施方案中，那部分可以是待刺激增產的那部分地下地層。在示例性實施方案中，可以以約30bpm至約250bpm，或約50bpm至約175bpm的速度將所述處理流體引入那部分地下地層中。

在示例性實施方案中，提供處理地下地層的方法，其包括：提供包含本文所述的示例性乳液的處理流體；以及將處理流體引入地下地層中。

在示例性實施方案中，提供使地下地層斷裂的方法，其包括：(a)提供本文所述的乳液；(b)將所述乳液與額外的水混合以形成處理流體，其中所述一種或多種聚合物在所述處理流體中的存在量為所述處理流體的約0.01重量%至約1重量%；以及(c)在足以在地下地層中產生一個或多個裂縫的壓力下或高於所述壓力下，將所述處理流體引入所述地下地層。在示例性實施方案中，所述處理流體包含鹽水。在示例性實施方案中，所述示例性乳液或處理流體包含支撐劑。在一些示例性實施方案中，將所述支撐劑(或支撐試劑)例如砂子或其他硬材料添加到示例性乳液或處理流體中，用於在斷裂操作之後保持裂縫處於打開的狀態。

可以採用支撐劑支撐所產生的裂縫，或者壓裂流體可以包含反應物以便與巖面的表面反應，從而沿著裂縫產生滲透性。可以在垂直井或水平井中利用裂縫以生產天然氣、頁巖油(lighttightoil)，或用於將流體注入地層中。

通常通過在足夠大以至於超過地層的拉伸強度並且在射孔點引起地層分開的壓力下，將壓裂流體和支撐劑的漿液注入地層中，來實現地層的斷裂或壓裂。地層通常具有地層處於最小應力的方向，並且裂縫最初在與該最小應力方向垂直的平面中擴散。在深地層中，上覆層的重量通常確保最小應力方向是水平方向。通常，目標是在這些地層中在最小地層應力方向上提供水平井眼，以便來自井眼的裂縫會與井眼垂直。這允許從有限長度的水平井眼到達地層的最大可能的體積。

本領域已知的用於水力壓裂地層的任何方法均可以採用示例性乳液和處理流體。

地層之間的界面通常使裂縫的擴散停止或至少阻礙裂縫的擴散，這是因為在地層的界面處可以分散在裂縫端部產生的力。因此，當裂縫的尺寸超過地層的高度時，較大的裂縫可能傾向於具有更加接近矩形的形狀而不是圓盤形狀，因此，裂縫橫向生長而不是繼續垂直生長。

在示例性實施方案中，提供改善處理流體的減摩性能的方法，其包括：(i)提供本文所述的示例性乳液；和(ii)在包含鹽水的處理流體中使所述乳液反相。在一些實施方案中，當與其中反相乳液不含所述一種或多種乙氧基化胺化合物的類似的處理流體相比時，所得到的處理流體具有改善的減摩。

在一些實施方案中，所述乳液還包含乳化劑。在一個實施方案中，改善的減摩性能是處理流體的減摩百分比。在一個實施方案中，改善的減摩在約100%至約1000%的範圍內。在一個實施方案中，改善的減摩性能是實現最大減摩所需的時間。

在示例性實施方案中，提供了一種改善處理流體的減摩性能的方法，其包括：(i)提供一種乳液，其包含：水；與水不混溶的液體；約10重量%至約35重量%的一種或多種聚合物；約1重量%至約5重量%的一種或多種乳化表面活性劑；約0.1重量%至約5重量%的反相表面活性劑組合物，其包含一種或多種反相表面活性劑和一種或多種乙氧基化胺化合物；和至少約0.5%的一種或多種有機鹽或無機鹽；以及(ii)在包含鹽水的處理流體中使所述乳液反相；其中，當與其中反相乳液不含所述一種或多種乙氧基化胺化合物的類似的處理流體相比時，所得到的處理流體的減摩性能得到改善。

在一些實施方案中，與不採用所述一種或多種乙氧基化胺化合物所製備的類似的乳液相比，本文所述的乳液提供改善的或更低的凝固點。在一些實施方案中，與不採用一種或多種乙氧基化胺化合物所製備的類似的乳液相比，本文所述的乳液提供改善的或更低的凝固點。在一個實施方案中，提供了一種改善或降低處理流體的凝固點的方法，其包括：(i)提供本文所述的示例性乳液；以及(ii)在包含鹽水的處理流體中使所述乳液反相。在一些實施方案中，當與不含所述一種或多種乙氧基化胺化合物的類似的乳液相比時，所述乳液的凝固點得到改善。在一些實施方案中，當與不含所述表面活性劑組合物和一種或多種乙氧基化胺化合物的類似的乳液相比時，所述乳液的凝固點得到改善。

本發明實施方案的表面活性劑組合物、乳液和處理流體可以具有各種用途，例如在從含油地層中開採和生產原油時，所述用途可包括一次、二次或三次(強化)開採。可以在進行一次和/或二次開採技術之前、過程中或之後採用化學技術，包括例如注入表面活性劑(表面活性劑驅油)來降低阻止或者妨礙油滴穿過礦藏移動的界面張力，或注入允許存在的油更容易地移動穿過地層的聚合物。這些技術也可用於強化油開採，或補充其他強化採油技術。

本發明實施方案的表面活性劑組合物、乳液和處理流體可以用於任何採油技術中，例如其中期望減小摩擦或減小表面張力或其中期望油移動的採油技術。在示例性實施方案中，提供了用於油開採(包括但不限於用於強化油開採)的包括採用本文所述的表面活性劑組合物、乳液或處理流體的方法。在示例性實施方案中，所述方法包括提供包含乳液的處理流體，所述乳液包含一種或多種聚合物和本文所述的示例性表面活性劑組合物；以及將處理流體引入地下地層；以及從地下地層採收烴。在示例性實施方案中，所述方法包括提供乳液，所述乳液包含一種或多種聚合物和本文所述的示例性表面活性劑組合物；以及將乳液引入地下地層；以及從地下地層採收烴。

在一些實施方案中，所述方法還包括添加支撐劑。

本文所用的術語「鹽水」或「含水鹽水」指的是海水；天然產生的鹽水；或含有單價和/或多價陽離子或它們的組合的基於氯化物、基於溴化物、基於甲酸鹽或基於乙酸鹽的鹽水。合適的基於氯化物的鹽水的實例包括但不限於氯化鈉和氯化鈣。進一步不受限制地，合適的基於溴化物的鹽水的實例包括溴化鈉、溴化鈣和溴化鋅。而且，基於甲酸鹽的鹽水的實例包括但不限於甲酸鈉、甲酸鉀和甲酸銫。

以下實施例僅用於說明的目的，而不意在限制。

實施例

在這些實施例中，通過測量聚合物乳液的減摩性能來評價示例性乙氧基化胺化合物對一些聚合物乳液組合物的反相性能的影響。

實施例1和2的材料和方法：

i.鹽水

在以下實施例中採用馬塞勒斯鹽水(marcellusbrine)。在表1中提供鹽水的組成。

表1.鹽水的組成

ii.聚合物乳液

通過向包含表面活性劑的油相添加單體相併且均質化來製備聚丙烯醯胺乳液。在存在充分攪拌和冷卻的情況下，採用自由基聚合化學使得到的單體乳液聚合，得到高分子量的陰離子型聚合物乳液。丙烯醯胺和共聚單體在反相乳液中的聚合得到包含空間穩定的倒易晶格(inverselattice)的聚合物乳液。反相乳液的平均粒徑典型地為0.7至1.5微米。聚合之後，添加反相表面活性劑體系以允許在水中快速稀釋和溶解。

iii.摩擦環(frictionloop)測試

摩擦環是為了模擬井壓裂流動條件而設計的實驗室儀器。油田壓裂通常需要每分鐘泵送超過50桶的量通過約4.5英寸的井眼，產生高湍流(雷諾數：500,000至5,000,000)。雖然在實驗室不可能實現這種類型的流動，但是，所設計的摩擦環以最大已知程度模擬油田條件(雷諾數：120,000)。該實驗室規模的摩擦環所產生的數據是精確的，並且在被工業上廣泛接受。摩擦環的主要部件有：離心泵、磁流量計和用於產生和監控必需條件的差壓變送器。所有管道和其他部件都採用不鏽鋼316l/304l材料構建。

為了測試聚合物的減摩性能，用20l所需的鹽水(各種鹽水的配方參見上表)填充摩擦環貯槽。然後使該鹽水以24加侖/分鐘的流速穿過直徑為半英寸管道的五英尺區段再循環通過摩擦環(產生上述雷諾數所需)。測量基線壓降。接著，將聚合物添加(以0.5加侖聚合物/千加侖鹽水或0.5gptg的測量濃度)到再循環的鹽水溶液中，在此其反相併溶解。採用以下等式，由初始壓降∆pi和時間t時的壓降∆pt來計算給定時間『t』時的減摩程度(%frt)：

實施例1.

製備具有組成為30摩爾%丙烯酸銨和70摩爾%丙烯醯胺的聚合物的標準聚丙烯醯胺乳液。乳液的活性聚合物濃度為15重量%。向該乳液中添加市售可得的反相表面活性劑的各種共混物(例如，樣品a、b、c、d、e、f和g)，並且向一些樣品中添加乙氧基化胺化合物(例如，樣品g包含0.90重量%聚氧乙烯牛油胺)，以提供3.25重量%的總量。也測試了包含3重量%的反相表面活性劑(樣品h)的市售可得的乳液。沒有向樣品h中添加額外的反相表面活性劑。在添加到乳液中之前，將表面活性劑和乙氧基化胺化合物預混合。在冷(約40°f)馬塞勒斯鹽水中測量減摩性能參數，包括maxfr(最大減摩)、t90(達到90%減摩所用的時間，反相速率的簡單量度)和tmax(達到最大減摩所用的時間)。還測定了乳液的傾點和冷凍/熔化穩定性。結果顯示在表2中。

表2.含有示例性乙氧基化胺化合物的聚合物乳液在約40°f的馬塞勒斯鹽水中的減摩性能

實施例2.

以24gpm的流速和5℃的溫度，在摩擦環上測試含有添加的乙氧基化胺化合物的實驗性乳液聚丙烯醯胺(epam)(樣品1-g)。用於所述測試的水是馬塞勒斯鹽水(參見表1中的鹽水組成)。將實驗結果與市售可得的乳液(樣品1-h)和不含乙氧基化胺化合物的標準實驗室樣本(樣品1-a)對比。結果概括在下表3中。

表3.含有示例性表面活性劑的聚合物乳液在5℃的馬塞勒斯鹽水中的減摩性能

樣品g和h的減摩曲線以及劑量響應結果顯示在圖1和2中。

實施例3.

在該實施例中，在摩擦環中測試示例性乳液的快速反相和最大減摩性能，並且採用動態測量技術在流變儀上通過粘彈性測量來測量支撐劑攜帶能力。在線性粘彈性區進行振蕩和旋轉測量的組合，以研究聚合物的粘彈性能。

文獻中已知，當向聚合物施加應力時，如果聚合物的儲能模量(g』)高於損耗模量(g」)的話，聚合物表現為彈性或半固體材料。如果g』g」的聚合物比g」>g』的聚合物更有效地攜帶支撐劑。將穿越頻率(crossoverfrequency)定義為g』=g」時的頻率。穿越頻率越低，馳豫時間越長，聚合物的彈性越好，從而支撐劑攜帶能力越好。

實驗：

製備具有組成為30摩爾%丙烯酸銨和70摩爾%丙烯醯胺的聚合物的標準聚丙烯醯胺乳液。乳液的活性聚合物濃度為28重量%。對比性實施例樣品3-a具有市售可得的反相表面活性劑的共混物。示例性乳液樣品3-b具有包含乙氧基化胺化合物(聚氧乙烯牛油胺)的表面活性劑共混物。在添加到乳液中之前，將表面活性劑和乙氧基化胺化合物預混合。在環境溫度(約72°f)的馬塞勒斯鹽水中測量減摩性能參數，包括maxfr(最大減摩)、t90(達到90%減摩所用的時間，反相速率的簡單量度)和tmax(達到最大減摩所用的時間)。還測定了乳液的冷凍/熔化穩定性。在antonpaar流變儀中，在乳液的線性粘彈性區測量粘彈性能。在25℃在馬塞勒斯鹽水中進行從0.01至100rad/s的頻率掃描。從結果中記下穿越頻率。從0.01至1000s-1的剪切率掃描顯示了在518s-1下的粘度，其顯示在圖3中。結果顯示在表4中。不同於樣品3-a，圖4中顯示的在測量範圍內的穿越頻率的存在暗示樣品3-b具有足夠的彈性來懸浮支撐劑。

表4.含有示例性乙氧基化胺化合物的聚合物乳液在約72°f的馬塞勒斯鹽水中的減摩性能

在前面的說明書中，已經參考實施例描述了各種實施方案。但是，在不偏離如在後面的權利要求中記載的示例性實施方案的較寬範圍的情況下，顯然可以對其進行各種修改和改變，也可以實施另外的實施方案。因此，認為說明書和附圖是用於解釋說明的而不是用於限制的。