Synthetic polyampholytes based on acrylamide derivatives – new polymer for enhanced oil recovery

封面

如何引用文章

全文:

详细

Background: Due to its high efficiency, polymer flooding has been widely used in the fields of Kazakhstan. However, under conditions of high water salinity, high concentrations of polymers are needed to ensure the design viscosity of the solutions, therefore, polymers are needed that, at concentrations not exceeding 0.1–0.2%, will increase the viscosity of water up to 20–50 cP when the formation water salinity is above 200 g/ l. Aim: The purpose of this work is to study the salt- and heat-resistant properties of a linear polyampholyte based on acrylamide, an anionic monomer – sodium salt of 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid - and a cationic monomer (3-acrylamidopropyl) trimethylammonium chloride and substantiate its applicability in oil production. Materials and methods: We used water with a salinity of 200–300 g/l, as well as oils with viscosities of 60, 138, and 420 cP. To simulate a porous medium, bulk sand models and aerated concrete with high porosity were chosen. Hydrolyzed polyacrylamide with a molecular weight of 17 million Da and a ternary polyampholyte with a molecular weight of 2.9 million Da were used as polymers. To compare the effectiveness of these polymers under conditions of high salinity, experiments were carried out to measure the dynamic viscosity and oil displacement efficiency. Results: It is shown that the injection of a 0.25% solution of triple polyampholyte dissolved in water with a salinity of 200 g/l into sand models increases the oil displacement efficiency by 23–28% compared to the injection of formation water. Under identical conditions, the injection of a hydrolyzed polyacrylamide solution resulted in an increase in the oil displacement efficiency by only 18%. Conclusion: Triple polyampholyte based on acrylamide derivatives has superior oil displacement properties compared to hydrolyzed polyacrylamide in high salinity reservoirs. The results of laboratory experiments can draw the attention of oil and gas industry specialists and subsoil users to new developments by the staff of the Institute of Polymer Materials and Technologies in terms of scaling up synthetic polyampholytes and conducting pilot tests.

全文:

受限制的访问

作者简介

Iskander Gussenov

Institute of Polymer Materials and Technologies

Email: iskander.gusenov@mail.ru
Almaty

Alexey Shakhvorostov

Institute of Polymer Materials and Technologies

Email: Alex.hv91@gmail.com
Almaty

Nurbatyr Mukhametgazy

Institute of Polymer Materials and Technologies

Email: Nurbatyr.kaz@gmail.com
Almaty

Sarkyt Kudaibergenov

Institute of Polymer Materials and Technologies

Email: Skudai@mail.ru
Professor, D.Sc. Almaty

参考

  1. Kudaibergenov SE. Polyampholytes: Synthesis, Characterization and Application. NY: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2002; 220 p.
  2. Lowe AB, McCormick CL. Synthesis and solution properties of zwitterionic polymers. Chem. Rev. 2002;102 (11):4177–4190. doi: 10.1021/cr020371t.
  3. Kudaibergenov SE. Recent advances in studying of synthetic polyampholytes in solutions. Adv Polym Sci. 1999;144:115–197.
  4. Kudaibergenov SE. Polyampholytes. In Encyclopedia of Polymer Science and Technology. John Wiley Interscience (NY): Hoboken, 2008; 1–30.
  5. Kudaibergenov SE. Polyampholytes: Past, Present, Perspectives. Almaty, 2021; 222 p.
  6. Kudaibergenov S, Jaeger W, Laschewsky A. Polymeric betaines: Synthesis, characterization and application. Adv Polym Sci. 2006;201:157–224.
  7. Laschewsky A. Structures and synthesis of zwitterionic polymers. Polymers. 2014;6(5):1544–1601. doi: 10.3390/polym6051544.
  8. Singh Paresh K, Singh Vinay K, Singh M. Zwitterionic polyelectrolytes: A Review. e-Polymers. 2007;7. doi: 10.1515/epoly.2007.7.1.335.
  9. He XY, Zhou WR, Xu XJ, Yang W. Preparation and application of zwitterionic polymers. Progress in Chemistry. 2013;25(6):1023–1030.
  10. Candau F, Joanny J.F. Polyampholytes (Properties in aqueous solution). In: J. C. Salamone, editor. Polymeric Materials Encyclopedia. New York: CRC Press Boca Raton; 1996. P:5476–5488.
  11. Ohno H, Yoshizawa-Fujita M, Ogihara W. In: H. Ohno, editor. Electrochemical Aspects of Ionic Liquids. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2011. P:433–439.
  12. Fouillet CCJ, Greaves TL, Quinn JF, et al. Copolyampholytes produced from RAFT polymerization of protic ionic liquids. Macromolecules. 2017;50:8965.
  13. Kudaibergenov SE. Application of polyampholytes in emerging technologies. Materials Today: Proceedings. 2022. doi: 10.1016/j.matpr.2022.07.187.
  14. Ezell RG, McCormick ChL. Electrolyte- and pH-responsive polyampholytes with potential as viscosity-control agents in enhanced petroleum recovery. J Appl Polym Sci. 2007; 104:2812-2821.
  15. Rabiee A, Ershad-Langroudi A, Jamshidi, H. Polyacrylamide-Based Polyampholytes and Their Applications. Rev. Chem. Eng. 2014;30:501–519. doi: 10.1515/revce-2014-0004.
  16. El-hoshoudy AN, Desouky SEM, Elkady MY, et al. Investigation of optimum polymerization conditions for synthesis of cross-linked polyacrylamide-amphoteric surfer nanocomposites for polymer flooding in sandstone reservoirs. Int. J. Polym. Sci. 2015;1–14. doi: 10.1155/2015/318708.
  17. Chen Z. Polyacrylamide and its derivatives for oil recovery [dissertation]. Doctoral Dissertations; 2016.
  18. Sherwood NS, Costello CA, Matz GF. Use of polyampholytes to enhance oil and/or gas recovery. United States patent US 4 484 631. 1982.
  19. Chung HC, Hu YT, Tonmukayakul N, Fitzpatrick H. Ampholyte polymers and methods of treating subterranean formations with the same. United States patent WO 2015/138018 A1. 2015 Sept 17.
  20. Патент РК № 14007 от 27.05.2002. Кудайбергенов С.Е., Кожабеков Д.Б., Гекелер К.Е. Водорастворимые и водонабухающие полиамфолиты и методы их получения // Kudaibergenov SE, Kozhabekov DB, Gekeler KE. Vodorastvorimye i vodonabukhayushchiye polyamfolity I metody ikh polucheniya. Kazakhstan patent 14007. 2002 May 05. (In russ).
  21. Mukhametgazy N, Gussenov IS, Shakhvorostov AV, Kudaibergenov SE. Salt tolerant acrylamide-based quenched polyampholytes for polymer flooding. Bull. Karaganda Univ. Chem. Ser. 2020;100:119–127. doi: 10.31489/2020Ch4/119-127.
  22. Gussenov I, Mukhametgazy N, Shakhvorostov A, Kudaibergenov S. Synthesis and characterization of high molecular weight amphoteric terpolymer based on acrylamide, 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid sodium salt and (3-acrylamidopropyl)trimethylammonium chloride for oil recovery. Chem. Bull. Kazakh Natl. Univ. 2021;103:12–20. doi: 10.15328/cb1243.
  23. Wever DAZ, Picchion F, Broekhuis AA. Polymers for enhanced oil recovery: A paradigm for structure–property relationship in aqueous solution. Progress in Polymer Science. 2011;36:1558–1628. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2011.05.006.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Gussenov I.S., Shakhvorostov A.V., Mukhametgazy N., Kudaibergenov S.E., 2022

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».