Композиции меченого ингибитора отложений и способы ингибирования отложений
Изобретение по существу относится к композициям меченого ингибитора отложений и способам ингибирования отложений. В частности, настоящее изобретение относится к имидазолсодержащим меченым полимерным ингибиторам отложений, предназначенным для использования при обработке воды и/или нефтяных месторождений. Описан способ определения концентрации сополимера, ингибирующего отложения, для ингибирования образования отложений, включающий введение эффективного количества сополимера, ингибирующего отложения, в среду, измерение сигнала флуоресценции, соответствующего имидазольному фрагменту, и определение концентрации сополимера, ингибирующего отложения, на основании сигнала флуоресценции. Имидазолсодержащие сополимеры обеспечивают свойства ингибировать отложения и наряду с прочим позволяют осуществлять мониторинг уровней ингибитора отложений во время добычи нефти или применять в горном деле. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение по существу относится к композициям меченого ингибитора отложений и способам ингибирования отложений. В частности, настоящее изобретение относится к имидазолсодержащим меченым полимерным ингибиторам отложений, предназначенным для использования при обработке воды и/или нефтяных месторождений.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Полимеры, ингибирующие отложения, часто используются при обработке воды и в нефтяных месторождениях для максимального уменьшения и/или предотвращения образования отложений. Образование отложений при перемещении водных смесей и в подземных горных породах может вызываться присутствием содержащихся в воде катионов щелочно-земельных металлов, таких как кальций, барий, стронций и тому подобное, а также присутствием анионов, таких как фосфат, сульфаты, карбонаты, силикаты и тому подобное. Если эти ионы присутствуют в достаточных концентрациях, может образовываться осадок, скапливающийся на внутренних поверхностях трубопроводов, используемых для транспортировки, или в подземных горных породах, который будет дросселировать поток целевой среды, например, воды или нефти. В нефтяных месторождениях отложения, которые образуются достаточно часто, включают сульфат кальция, сульфат бария и/или карбонат кальция, которые, как правило, образуются в свежей воде или в соляных растворах, используемых при воздействии на скважины, и тому подобном, вследствие повышенных концентраций конкретно этих ионов, из-за величины pH воды, давления и температуры. Кроме того, фосфат кальция может образовываться из фосфатов, широко используемых для обработки шахт и труб от коррозии. Накопление таких минеральных отложений может привести к сокращению или блокировке потока в трубопроводах и горных породах, а также вызвать ряд других проблем. Зачастую первым предупреждением о наличии значительного слоя отложений может служить ухудшение работы скважины. В этих случаях может возникнуть необходимость в способах удаления отложений. В результате потребуются потенциально существенные расходы, включающие время простоя и затраты на произведение ремонта из-за образования отложений.
Материалы, ингибирующие отложения, часто добавляют непосредственно в жидкую среду, подлежащую обработке, либо используют в пластах нефтеносной горной породы посредством "обработки под давлением". Обработка под давлением представляет собой обработку, используемую для регулирования или предотвращения образования отложений в горной породе. При использовании под давлением ингибитор отложений нагнетают в водоносную зону и присоединяют к породе за счет химической адсорбции или с помощью осаждения под действием температуры. Если скважина много работает на выдачу продукции, ингибитор отложений вымывается из горной породы в обрабатываемую жидкость. Некоторые химические реагенты, обычно используемые при обработке ингибиторами отложений под давлением, включают фосфорсодержащие карбоновые кислоты или полимеры.
Образование отложений контролируют только в случае, если полимер-ингибитор отложений присутствует при обработке в концентрации, равной или превышающей определенную для продукта минимальную концентрацию ингибитора. Если содержание ингибитора отложений будет ниже минимальной концентрации ингибитора, такой как может иметь место во время использования, адсорбции или разложения, в таком случае потребуются дополнительные количества. Например, после того как скважину подвергают воздействию давления, и скважина снова находится в рабочем состоянии, концентрация ингибитора отложений в добываемой жидкости будет сокращаться с течением времени до тех пор, пока содержание ингибитора отложений не станет приблизительно равным или меньшим минимальной концентрации ингибитора. Однако сложно определить, когда потребуется большее количество ингибитора отложений и в каком именно трубопроводе или шахте это произойдет. Для устранения данной проблемы ингибиторы отложений часто метят или маркируют, чтобы облегчить обнаружение присутствия или отсутствия ингибитора отложений. Ингибиторы отложений предшествующего уровня техники обычно метят введением в них особых атомов, таких как фосфор, бор и тому подобных, в результате чего концентрация может быть легко определена с помощью анализа меченого атома методом индуктивно-связанной плазмы (ICP). Альтернативно, ингибитор отложений может быть помечен флуоресцентными функциональными группами. Однако такие соединения в большинстве случаев ограничиваются структурами, содержащими одно или более сопряженных шестичленных бензольных колец, которые флуоресцируют при длине волны в области 292 нм.
Несмотря на то, что известные флуоресцентные меченые ингибиторы отложений соответствуют своему назначению, в данной области техники существует потребность в дополнительных флуоресцентных фрагментах, излучающих на различных длинах волн, которые были бы полезными в мультимеченых системах, где используют сложные ингибиторы отложений с метками, имеющими различные длины волн флуоресценции. Примеры такой системы могут быть использованы при бурении нескольких скважин и сборе нефти из одного центрального местоположения. Многократно меченая система позволила бы операторам определять, в какой именно скважине требуется большее количество ингибитора отложений, просто просматривая, на какой частоте происходит пропускание.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В данной работе раскрыты композиции для ингибирования отложений и способы ингибирования отложений. Согласно одному из вариантов осуществления, сополимер, ингибирующий отложения, включает по меньшей мере один полимеризованный мономер, ингибирующий отложения, выбранный из группы, состоящей из акриловой кислоты, винилсульфоновой кислоты или солей винилсульфоновой кислоты, винилфосфорной кислоты или солей винилфосфорной кислоты, винилидендифосфоновой кислоты или ее солей, метакриловой кислоты, винилацетата, винилового спирта, хлористого винила, ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот или ангидридов, хлористого винила, стирол-п-сульфоновой кислоты или солей стиролсульфоновой кислоты, акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS), гидроксифосфоноуксусной кислоты (НРА), акриламидов гипофосфорных кислот, пропаргилового спирта, имеющего формулу НС≡С-СН2-ОН, бутир-1,4-диола, и их смесей, и 1-винилимидазольный полимеризованный мономер формулы:
где R, R1 и R2 являются одинаковыми или различными, и каждый из R, R1 и R2 выбран из группы, состоящей из Н, алкильной группы, ароматической группы, фосфатной группы, нитратной группы и сульфатной группы.
Согласно другому варианту осуществления, способ определения концентрации сополимера, ингибирующего отложения, для ингибирования образования отложений включает введение эффективного количества сополимера, ингибирующего отложения, в водную среду для ингибирования образования отложений карбоната кальция, сульфата кальция, сульфата бария и/или фосфата кальция, где сополимер, ингибирующий отложения, включает по меньшей мере один фрагмент, ингибирующий отложения, и имидазольный фрагмент, образованные полимеризацией по меньшей мере одного мономера, ингибирующего отложения, и 1-винилимидазольного мономера, измерение сигнала флуоресценции, соответствующего имидазольному фрагменту, и определение концентрации сополимера, ингибирующего отложения, на основании сигнала флуоресценции.
Согласно другому варианту осуществления, раствор для обработки воды, ингибирующий образование отложений, содержит сополимер, ингибирующий отложения, включающий имидазольный фрагмент, который включает по меньшей мере один полимеризованный мономер, ингибирующий отложения, выбранный из группы, состоящей из акриловой кислоты, винилсульфоновой кислоты или солей винилсульфоновой кислоты, винилфосфорной кислоты или солей винилфосфорной кислоты, винилидендифосфоновой кислоты или ее солей, метакриловой кислоты, винилацетата, винилового спирта, хлористого винила, ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот или ангидридов, хлористого винила, стирол-п-сульфоновой кислоты или солей стиролсульфоновой кислоты, акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS), гидроксифосфоноуксусной кислоты (НРА), акриламидов гипофосфорных кислот, пропаргилового спирта, имеющего формулу HC≡C-CH2-OH, бутир-1,4-диола и их смесей, и 1-винилимидазольный полимеризованный мономер формулы:
где R, R1 и R2 являются одинаковыми или различными, и каждый из R, R1 и R2 выбран из группы, состоящей из Н, алкила, ароматической группы, фосфата, нитрата и сульфата; и растворитель.
Раскрытие изобретения будет более понятным из следующего подробного описания различных признаков изобретения и примеров, включенных в данное описание.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в основном направлено на композиции, ингибирующие отложения, и способы ингибирования образования отложений. Композиции, как правило, включают сополимер, ингибирующий отложения, содержащий имидазольный фрагмент, где флуоресценция имидазольного фрагмента может быть использована для определения концентрации сополимера, ингибирующего отложения. При использовании в данном контексте термин сополимер, как правило, включает материалы, получаемые полимеризацией более чем одного типа мономера (включая 2, 3, 4 или более различных мономеров) без ограничения числа мономерных звеньев, которые введены в продукт, при условии, что по меньшей мере один из мономеров представляет собой фрагмент, ингибирующий отложения, и по меньшей мере один из мономеров является имидазольным фрагментом. Имидазольный фрагмент, не имеющий заместителей, флуоресцирует при длине волны приблизительно 424 нанометра (нм), тем самым обеспечивая сополимерный ингибитор отложений средством для мониторинга концентрации сополимерного ингибитора отложений на длине волны, отличающейся от мониторинга согласно предшествующему уровню техники специфических атомов или полимеров, ингибирующих отложения, помеченных одним или несколькими ароматическими бензольными кольцами. Благодаря различию в длине волны сополимер, ингибирующий отложения, включающий имидазольный фрагмент, может быть использован в мультимеченых системах.
Сополимеры, ингибирующие отложения, включающие имидазольный фрагмент, получают свободнорадикальной полимеризацией одного или более мономеров, ингибирующих отложения, с 1-винилимидазольным мономером формулы (1):
где R, R1 и R2 являются одинаковыми или различными, и каждый из них может быть Н, алкильной или ароматической группой. Согласно некоторым вариантам осуществления, значения R, R1 и R2 могут включать неорганические функциональные группы, такие как: фосфаты, нитраты или сульфаты. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что заместитель может быть использован для сдвига максимума длины волны флуоресценции. Когда R, R1 и R2 представляют собой Н, имидазольный фрагмент флуоресцирует при длине волны приблизительно 424 нм.
Приемлемые мономеры, ингибирующие отложения, включают, без ограничения, акриловую кислоту, винилсульфоновую кислоту или соли винилсульфоновой кислоты, винилфосфорную кислоту или соли винилфосфорной кислоты, винилидендифосфоновую кислоту или ее соли, метакриловую кислоту, винилацетат, виниловый спирт, хлористый винил, ненасыщенные моно- или дикарбоновые кислоты или ангидриды, такие как малеиновый ангидрид, малеиновая кислота, фумаровая кислота, итаконовая кислота, аконитовая кислота, мезаконовая кислота, цитраконовая кислота, кротоновая кислота, изокротоновая кислота, ангеликовая кислота, тиглиновая кислота, хлористый винил, стирол-п-сульфоновую кислоту или соли стиролсульфоновой кислоты, соли аллилсульфоновой кислоты, акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту (AMPS), гидроксифосфоноуксусную кислоту (НРА), гипофосфорные кислоты, такие как Н3РО3, дающие звенья формулы -РО(ОН)-, акриламиды, пропаргиловый спирт, имеющий формулу НС≡С-СН2-ОН, бутир-1,4-диол, гидроксиэтилметакрилат (НЕМА), гидроксиэтилакрилат (НЕА) и смеси этого.
Наряду с упомянутыми выше мономерами, ингибирующими отложения, обычно включенными в основную цепь полимера, также могут быть включены и другие мономеры и/или другие группы. Например, другие группы могут происходить из инициатора полимеризации либо могут быть концевыми группами.
Полимеризация мономеров может быть осуществлена в присутствии инициаторов полимеризации, включающих, без ограничения, персульфат аммония, персульфат натрия, инициаторы Vazo, AIBN (азобисизобутиронитрил), органические или неорганические перекиси, нитрат аммония-церия, перхлораты и тому подобное. Инициаторы полимеризации обычно присутствуют в количестве приблизительно от 0,01 до 3 мас. % от общей массы мономеров.
Для получения полимеров может быть использован любой способ полимеризации. Предпочтительными обычно являются способы свободно-радикальной полимеризации. Приемлемые способы включают водную полимеризацию в массе/дисперсии, полимеризацию в растворе или полимеризацию в эмульсии. Предпочтительно процесс полимеризации является полимеризацией в растворе, где воду загружают в химический реактор, оборудованный механической мешалкой и водным конденсатором, и нагревают до температуры в диапазоне от 45 до 110°C. При этом могут быть добавлены один или более инициаторов полимеризации, либо они могут добавляться позже. 1-Винилимидазольный мономер также может быть добавлен в эту смесь, либо в загружаемый полимер, либо отдельно. Мономер, растворимый инициатор и, возможно, агент передачи цепи добавляют в реакционный сосуд в течение некоторого времени.
Имидазольный фрагмент в сополимере, ингибирующем отложения, обычно присутствует в молярном количестве менее 20% по мономеру. Согласно другим вариантам осуществления, имидазольный фрагмент присутствует в мас. % общего количества мономера в диапазоне от 10% до 20%, и согласно еще одним другим вариантам осуществления, имидазольный фрагмент содержится в количестве от 2 до 10 мас. %.
Сополимер, ингибирующий отложения, имеет средневесовую молекулярную массу от 1200 до 15000 дальтон, согласно другим вариантам осуществления, средневесовая молекулярная масса составляет от 4000 до 10000 дальтон, и согласно еще одним другим вариантам осуществления, средневесовая молекулярная масса составляет от 1500 до 3000 дальтон. Согласно одному из вариантов осуществления, средняя молекулярная масса сополимера, ингибирующего отложения, составляет от 2000 до 3500 дальтон. Согласно другому варианту осуществления, средняя молекулярная масса сополимера, ингибирующего отложения, содержащего имидазольный фрагмент, составляет от 1200 до 2000 дальтон.
Сополимер, ингибирующий отложения, включающий имидазольный фрагмент, может быть определен с помощью флуорометрии, например, используя флуорометр с фиксированной длиной волны.
Сополимер, ингибирующий отложения, может быть использован в качестве ингибитора отложений в любой промышленной водной системе, где требуется ингибитор отложений. Приемлемые промышленные водные системы включают, без ограничения, системы охлаждения воды в градирнях (включая открытые системы с рециркуляцией, закрытые системы и прямоточные системы водоснабжения), нефтяные шахты, нисходящие скважины, геотермальные шахты и другие, использующиеся для нефтяных месторождений, бойлеры и водные системы бойлеров, минеральную технологическую воду, включая промывку минералов, флотацию и обогащение руд, водные системы варочных котлов, промывателей, отбелочных цехов и систему оборотной воды целлюлозно-бумажных предприятий, испарители черного щелока в целлюлозно-бумажной промышленности, газовые скрубберы и воздухоочистители, процессы непрерывного литья в металлургической промышленности, системы кондиционирования воздуха и холодильные установки, промышленную и нефтяную технологическую воду, воду для нагревания и охлаждения через стенку, такую как пастеризационная вода, системы регенерации и очистки воды, водные системы мембранной фильтрации, трубопроводы пищевой промышленности (мясной, растительной, сахарной свеклы, сахарного тростника, зерновых культур, фруктов и соевых бобов, птицеводческой промышленности), и системы обработки отходов, а также в осветлителях, при использовании систем жидкой - твердой фаз, при очистке хозяйственно-бытовых сточных вод и в системах промышленного или городского водоснабжения.
Это эффективное количество сополимерного ингибитора отложений обычно будет варьироваться в зависимости от конкретной системы, подлежащей обработке, и фрагментов, ингибирующих отложения, в составе сополимера, ингибирующего отложения, и на них будут влиять такие факторы, как площадь, на которой образуются отложения, величина pH, температура, количество воды и соответствующая концентрация в воде частиц, потенциально приводящих к образованию отложений или осадков. В большинстве случаев раствор для обработки в соответствии с настоящим раскрытием будет эффективным, когда сополимер, ингибирующий отложения, используют в количестве менее 35 частей на миллион. Согласно некоторым вариантам осуществления, композиция эффективна при концентрации приблизительно от 4 до 7 частей на миллион, согласно еще одним другим вариантам осуществления, эффективная концентрация составляет приблизительно от 0,5 до 3 частей на миллион. Композиция может быть добавлена непосредственно в целевую водную систему, подлежащую обработке, в определенном количестве, либо ее можно получать в виде
водного раствора и добавлять непрерывно или периодически в водную систему, как может потребоваться для некоторых областей применения.
Например, композиции сополимерного ингибитора отложений могут быть приемлемо использованы для закачивания в нефтяные пласты и для обработки попутной воды, включая применение под давлением в верхних строениях, внутри скважин и в горных породах на буровой площадке. В воде для закачивания в нефтяные пласты и в попутной воде образование отложений может привести к сужению нагнетательных линий, трубопроводов и насосно-компрессорных труб. Без ограничения теорией, описанные выше композиции действуют за счет изменения роста кристаллов нуклеирующих частиц отложений и прерывания и замедления роста кристаллов. Они также изолируют ионы металлов, делая их недоступными для образования ионных пар с анионами и тем самым предотвращая осаждение нерастворимых отложений.
Согласно одному из вариантов осуществления, композицию сополимера, ингибирующего отложения, используют под давлением. Сополимер, ингибирующий отложения, разбавляют приемлемым растворителем-носителем (обычно солевым раствором) и распространяют на оптимальное радиальное расстояние в разрабатываемый нефтеносный пласт, где он удерживается и затем медленно высвобождается обратно в водную фазу во время обычной работы скважины. Согласно одному из вариантов осуществления, процесс под давлением обычно включает использование разбавленного раствора сополимера, ингибирующего отложения, с поверхностно-активным веществом (0,1%) для очистки и охлаждения околоскважинного пространства. После очистки вводят высококонцентрированный раствор сополимера, ингибирующего отложения, с концентрацией в диапазоне от 5 до 20%, а затем - низкоконцентрированный раствор сополимера, ингибирующего отложения. Растворы оставляют контактировать с пластом в течение времени, эффективного для установления адсорбционного равновесия, после чего работу скважины возобновляют. Адгезия к породе позволяет сополимеру, ингибирующему отложения, оставаться внутри околоскважинного пространства, не будучи нагнетаемым в эмульсию нефть/вода. Хотя применение химического реактива под давлением является наиболее известным способом обработки отложений в нисходящих скважинах, этот продукт может быть также использован и в других способах, широко используемых в открытом море, которые включают закачку газ-лифтного газа, закачку в затрубное пространство нисходящих скважин, способы инкапсулирования или растворимых матриц, подводно-устьевую закачку через посредство шлангокабеля или фактически вторичные обработки верхних строений для улучшения работы ингибитора, по мере того как технологические условия изменяют способность образовывать отложения.
Сигнал флуоресценции в области приблизительно 424 нм делает сополимерный ингибитор отложений приемлемым для использования в мультимеченых системах. Растворы для обработки воды, включающие сополимер, ингибирующий отложения, содержащий имидазольный фрагмент, могут дополнительно включать по меньшей мере один дополнительный меченый материал, ингибирующий отложения, имеющий сигнал флуоресценции, отличный от сигнала сополимера, ингибирующего отложения. Например, сополимер, ингибирующий отложения, содержащий имидазольный фрагмент, может быть использован вместе с ингибитором на основе стиролсульфоната натрия, который сам по себе флуоресцирует на длине волны 292 нм.
Перед использованием продукта проводили лабораторные опыты для определения эффективной минимальной концентрации ингибитора (MIC), при которой должным образом ингибируется образование неорганических отложений в смоделированных условиях эксплуатации. Способность оператора быстро и точно определять количество ингибитора отложений в добываемых жидкостях и сравнивать это с получаемыми величинами MIC помогает ему решить, когда наиболее уместно произвести повторную обработку пласта или увеличить скорость добавления в верхних строениях, чтобы гарантировать отсутствие каких-либо повреждений в пласте или оборудовании за счет образования неорганических отложений.
Следующие примеры представлены исключительно для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В следующих примерах малеиновый ангидрид, винилимидазол и этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA) получали из компании Sigma-Aldrich Со. Аллилсульфонат натрия получали из компании McGean Rohco, Inc. Персульфат аммония получали из компании Kemira Chemicals, Inc.
Пример 1
В этом примере аллилсульфонат натрия метили 10% винилимидазолом (SASMAC/10%IM). Аллилсульфонат натрия (340,10 г), малеиновый ангидрид (27,84 г), винилимидазол (15,10 г) и EDTA (4,72 г) загружали в реактор. Реактор был оборудован термопарой с покрытием из тефлона, отверстием для подачи азота, одним входом для подающей трубки, стеклянным и тефлоновым перемешивающим валом и колбонагревателем. Реакцию проводили при температуре 90°C при постоянном токе азота и медленном перемешивании. В питающей емкости готовили смесь, содержащую персульфат аммония (6,96 г) в воде (32,0 г), и содержимое подавали в реактор в течение 2 часов. Малеиновый ангидрид (27,84 г) подавали вручную в течение 2 часового периода подачи инициатора. По окончании подачи инициатора и малеинового ангидрида
реакционную смесь выдерживали при температуре 90°C в течение 1 часа перед охлаждением до комнатной температуры.
Пример 2
В этом примере аллилсульфонат натрия метили 5% винилимидазолом (SASMAC/5%EVI). Аллилсульфонат натрия (340,10 г), малеиновый ангидрид (27,84 г), винилимидазол (7,55 г) и EDTA (4,72 г) загружали в реактор и подвергали реакции в соответствии с Примером 1. По окончании загрузки инициатора и малеинового ангидрида подающий трубопровод промывали водой (5 г), и реакционную смесь выдерживали при температуре 90°C в течение 1 часа перед охлаждением до комнатной температуры.
Пример 3
В этом примере полиакрилат метили различными количествами винилимидазола (AA/IMI), имеющего молекулярную массу приблизительно 2000 дальтон. Реактор был оборудован термопарой с покрытием из тефлона, отверстием для подачи азота, тремя отверстиями для подающих трубок, перемешивающим валом из нержавеющей стали и нагревающим кожухом. Воду (190,7 г) загружали в реактор и нагревали до температуры 85°C. Реакцию проводили при температуре 85°C при постоянном токе азота и медленном перемешивании.
Акриловая кислота/2% имидазол (AA/2%IM)
Питающая емкость 1: ледяная акриловая кислота (279,7 г), винилимидазол (5,71 г)
Питающая емкость 2: вода (89,5 г), персульфат натрия (12,7 г)
Питающая емкость 3: вода (44,8 г), бисульфит натрия (161,0 г)
Акриловая кислота/5% имидазол (AA/5%IM)
Питающая емкость 1: ледяная акриловая кислота (271,2 г), винилимидазол (14,2 г)
Питающая емкость 2: вода (89,5 г), персульфат натрия (12,7 г)
Питающая емкость 3: вода (44,8 г), бисульфит натрия (161,0 г)
Акриловая кислота/10% имидазол (АА/10%IM)
Питающая емкость 1: ледяная акриловая кислота (256,9 г), винилимидазол (28,5 г)
Питающая емкость 2: вода (89,5 г), персульфат натрия (12,7 г)
Питающая емкость 3: вода (44,8 г), бисульфит натрия (161,0 г)
Акриловая кислота/20% имидазол (AA/20%IM)
Питающая емкость 1: ледяная акриловая кислота (228,5 г), винилимидазол (57,0 г)
Питающая емкость 2: вода (89,5 г), персульфат натрия (12,7 г)
Питающая емкость 3: вода (44,8 г), бисульфит натрия (161,0 г)
Каждую смесь реагентов подавали в реактор в течение 4-х часов. По окончании подачи реагентов питающие трубопроводы промывали водой (10,0 г), и реакционную массу выдерживали в течение 1 часа при температуре 85°C перед охлаждением до комнатной температуры. Величину pH доводили до 6,5 с помощью 50% раствора гидроксида натрия.
В Таблице 1 представлены величины интенсивности флуоресценции на длине волны 424 нм при разных концентрациях для различных сополимеров.
Данные показывают, что винилимидазольный фрагмент в сополимерах, ингибирующих отложения, обеспечивал эффективное количество флуоресценции на длине волны приблизительно 424 нм при различных количествах присутствующего ингибитора отложений.
Имидазолсодержащие сополимеры обеспечивают свойства ингибировать отложения и наряду с прочим позволяют осуществлять мониторинг уровней ингибитора отложений во время добычи нефти или применять в горном деле.
В данном описании использованы примеры, в том числе, наилучших вариантов осуществления, предназначенные для раскрытия изобретения и позволяющие любому специалисту в данной области техники осуществлять и использовать изобретение. Патентоспособный объем изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые будут очевидными для специалистов в данной области. Такие другие примеры подпадают под объем формулы изобретения, если они содержат структурные элементы, не отличающиеся от буквального языка формулы изобретения, или если они включают эквивалентные структурные элементы с несущественными отличиями от буквального языка формулы изобретения.
1. Способ определения концентрации сополимера, ингибирующего отложения, для ингибирования образования отложений, включающий:
введение эффективного количества сополимера, ингибирующего отложения, в водную среду для ингибирования образования отложений карбоната кальция, сульфата кальция, сульфата бария и/или фосфата кальция, где сополимер, ингибирующий отложения, образован полимеризацией по меньшей мере одного мономера, выбранного из группы, состоящей из акриловой кислоты, винилсульфоновой кислоты или солей винилсульфоновой кислоты, винилфосфорной кислоты или солей винилфосфорной кислоты, винилидендифосфоновой кислоты или ее солей, метакриловой кислоты, винилацетата, винилового спирта, хлористого винила, ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот или ангидридов, стирол-п-сульфоновой кислоты или солей стиролсульфоновой кислоты, акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS), пропаргилового спирта, имеющего формулу НС≡С-СН2-ОН, и их смесей, и 1-винилимидазольного мономера формулы:
где R, R1 и R2 являются одинаковыми или различными и каждый из R, R1 и R2 выбран из группы, состоящей из Н, алкила, ароматической группы, фосфата, нитрата и сульфата;
измерение сигнала флуоресценции, соответствующего имидазольному фрагменту, и
определение концентрации сополимера, ингибирующего отложения, на основании сигнала флуоресценции.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один мономер представляет собой акриловую кислоту.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один мономер представляет собой мономер аллилсульфоната натрия и мономер акриловой кислоты.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что имидазольный фрагмент составляет от 2 до 20 мас.% в расчете на массу всего мономера в сополимере, ингибирующем отложения.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что средняя молекулярная масса сополимера, ингибирующего отложения, составляет от 2000 до 3500 дальтон.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что эффективное количество составляет менее 35 частей на миллион.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что эффективное количество составляет от 0,5 до 35 частей на миллион.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что способ осуществляют под давлением.
9. Раствор для обработки воды для ингибирования образования отложений, включающий:
сополимер, ингибирующий отложения, содержащий имидазольный фрагмент, включающий по меньшей мере один полимеризованный мономер, выбранный из группы, состоящей из акриловой кислоты, винилсульфоновой кислоты или солей винилсульфоновой кислоты, винилфосфорной кислоты или солей винилфосфорной кислоты, винилидендифосфоновой кислоты или ее солей, метакриловой кислоты, винилацетата, винилового спирта, хлористого винила, ненасыщенных моно- или дикарбоновых кислот или ангидридов, стирол-п-сульфоновой кислоты или солей стиролсульфоновой кислоты, акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS), пропаргилового спирта, имеющего формулу НС≡С-СН2-ОН, и их смесей, и 1-винилимидазольный полимеризованный мономер формулы:
где R, R1 и R2 являются одинаковыми или различными и каждый из R, R1 и R2 выбран из группы, состоящей из Н, алкила, ароматической группы, фосфата, нитрата и сульфата, и
растворитель;
в котором средняя молекулярная масса сополимера, ингибирующего отложения, содержащего имидазольный фрагмент, составляет от 1200 до 2000 дальтон.
10. Раствор по п.9, отличающийся тем, что растворителем является солевой раствор или вода.
11. Раствор по п.9, отличающийся тем, что сополимер, ингибирующий отложения, присутствует в количестве менее 35 частей на миллион.
12. Раствор по п.9, отличающийся тем, что сополимер, ингибирующий отложения, присутствует в количестве от 0,5 до 35 частей на миллион.
13. Раствор по п.9, отличающийся тем, что имидазольный фрагмент составляет от 2 до 20 мас.% в расчете на массу всего мономера в сополимере, ингибирующем отложения.
14. Раствор по п.9, дополнительно включающий по меньшей мере один дополнительный меченый материал, ингибирующий отложения, имеющий сигнал флуоресценции, отличный от сигнала сополимера, ингибирующего отложения.
