(57)【要約】本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならび少なくとも１種の架橋剤の由来の繰り返し単位を有するポリマーを提供する。本発明は、種々の工業技術、特に、掘削およびセメンチングといった油井操業における前記組成物の応用をさらに提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記由来の繰り返し単位を有するポリマー：
（ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；
（ｂ）少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならびに
（ｃ）少なくとも１種の架橋剤。
【請求項２】
前記少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有するモノマーは、以下の構造式を有する、請求項１に記載のポリマー。
【化１】
2019501988.tif 000020
上記式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、官能化および非官能化Ｃ１−Ｃ４アルキル、ならびに
【化２】
2019501988.tif 000021
のみからなる群から選択され；
Ｘはそれぞれ独立して、ＯＲ４、ＯＭ、ハロゲン原子、Ｎ（Ｒ５）（Ｒ６）、
【化３】
2019501988.tif 000022
およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択され；
Ｙはそれぞれ独立して、酸素原子、ＮＲ７または硫黄原子であり；
Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７はそれぞれ独立して、水素原子ならび官能化および非官能化アルキルのみからなる群から選択され；
Ｍはそれぞれ独立して、金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムカチオンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択され；ならびに
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４はそれぞれ独立して、官能化および非官能化アルキレンのみからなる群から選択される。
【請求項３】
前記Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４はそれぞれ独立して、官能化および非官能化Ｃ１−Ｃ１２アルキレンのみからなる群から選択される、請求項２に記載のポリマー。
【請求項４】
前記Ｒ１、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立して、水素原子、メチルおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される、請求項２に記載のポリマー。
【請求項５】
前記Ｒ１およびＲ３はそれぞれ独立して、水素原子またはメチルであり；
前記Ｒ２は
【化４】
2019501988.tif 000023
であり；
Ｘは、ＯＲ４、ＯＭ、ハロゲン原子およびＮ（Ｒ５）（Ｒ６）のみからなる群から選択され；
前記Ｒ４、Ｒ５およびＲ６はそれぞれ独立して、水素原子ならび官能化および非官能化アルキルのみからなる群から選択され；ならびに
Ｍはそれぞれ独立して、金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムカチオンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される、請求項２に記載のポリマー。
【請求項６】
前記少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有するモノマーは、以下：
【化５−１】
2019501988.tif 000024
【化５−２】
2019501988.tif 000025
【化５−３】
2019501988.tif 000026
【化５−４】
2019501988.tif 000027
【化５−５】
2019501988.tif 000028
【化５−６】
2019501988.tif 000029
【化５−７】
2019501988.tif 000030
のみからなる群から選択される化学構造を有する、請求項２に記載のポリマー。
【請求項７】
前記少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有するモノマーは、以下：
【化６】
2019501988.tif 000031
およびこれらの組み合せからなる群から選択される化学構造を有する請求項１に記載のポリマー。
上記式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、官能化および非官能化Ｃ１−Ｃ４のアルキル、およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択され；
Ｙは、酸素原子またはＮＲ４であり；
Ｒ４は、水素原子または官能化および非官能化アルキルであり；
Ｑ１は、官能化または非官能化アルキレンであり；
Ｑ２は、直接結合である、または官能化および非官能化アルキレン、アリーレンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択され、ならびに
Ｍはそれぞれ独立して、水素原子、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、遷移金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムカチオンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される。
【請求項８】
前記少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有するモノマーは、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−エチルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−プロピルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−エチルプロパンスルホン酸、３−メタクリルアミド−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−プロピルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−２−エチルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−２−プロピルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−２−エチルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−２−プロピルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミド−１−ブタンスルホン酸、２−アクリルアミド−１−ペンタンスルホン酸、２−アクリルアミド−１−ヘキサンスルホン酸、２−メタクリルアミド−１−ブタンスルホン酸、２−メタクリルアミド−１−ペンタンスルホン酸、２−メタクリルアミド−１−ヘキサンスルホン酸、２−アクリルアミド−１−ヘプタンスルホン酸、２−メタクリルアミド−１−ヘプタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−１−ブタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−１−ブタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−１−ペンタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−１−ペンタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−１−ヘキサンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−１−ヘキサンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−１−ヘプタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−１−ヘプタンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、アリルオキシベンゼンスルホン酸、２−メチル−２−プロペン−１−スルホン酸、メタアリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、これらの塩およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される、請求項７に記載のポリマー。
【請求項９】
前記架橋剤は、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、メチレンビス（メタ）アクリルアミド、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリルアミド、ブタンジオールジメタアクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリルアミドおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される、請求項１に記載のポリマー。
【請求項１０】
下記由来の繰り返し単位を有する請求項１に記載のポリマー：
（ａ）前記ポリマー中、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマーが約０．１重量％乃至約９９重量％；
（ｂ）前記ポリマー中、少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマーが０．１重量％乃至９９重量％；ならびに
（ｃ）前記ポリマー中、少なくとも１種の架橋剤が０．０１重量％乃至２０重量％、
但し、前記モノマーおよび前記架橋剤の合計重量％は１００％である。
【請求項１１】
下記由来の繰り返し単位を有する請求項１０に記載のポリマー：
（ａ）前記ポリマー中、下記式およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される化学構造を有する少なくとも１種のモノマーが約０．１〜約２０重量；
【化７】
2019501988.tif 000032
（ｂ）前記ポリマー中、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、それらの塩およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される少なくとも１種のモノマーが約８０乃至約９９．９重量％；ならびに
（ｃ）、前記ポリマー中、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、メチレンビス（メタ）アクリルアミドおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される少なくとも１種の架橋剤が約０．０１乃至約２０重量％、但し、前記モノマーおよび前記架橋剤の重量％の合計は１００％である。
【請求項１２】
官能化及び非官能化Ｎ−ビニルラクタム、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、アルキルビニルエーテル、メチルビニルエーテル、イソブチル−ビニルエーテル、ビニルアルカノエート、ビニルアセテート、ビニルアルカンアミド、ビニルアルコール、ビニルカルボネート、ビニルカルバメート、ビニルチオカルバメート、ビニル尿素、ハロゲン化ビニル、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、ビニルシラン、ビニルシロキサン、ビニルスルホン、無水マレイン酸、マレイン酸塩、マレイン酸、アルファ−オレフィン、イソブチレン、ビニルトリアゾール、アルファ、ベータ−オレフィン性不飽和カルボン酸ニトリル、アクリロニトリル、スチレンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択されるモノマー由来の繰り返し単位をさらに有する、請求項１に記載のポリマー。
【請求項１３】
下記由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する組成物：
（ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する、少なくとも１種のモノマー；
（ｂ）少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならびに
（ｃ）少なくとも１種の架橋剤。
【請求項１４】
油井組成物、コーティング組成物、建設組成物、セメンチング組成物、パーソナルケア組成物、家庭、工業および汎用組成物、医薬組成物、食品組成物、殺生物剤、接着剤、インク、紙、研磨剤、成膜、金属加工油組成物、プラスチック、織物、印刷組成物、潤滑油、防腐剤、農薬、またはウッドケア組成物である、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
下記由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する油井組成物：
（ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；
（ｂ）少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならびに
（ｃ）少なくとも１種の架橋剤。
【請求項１６】
セメンチング流体、フラクチャリング流体、セメンチング流体、補給流体、礫岩緩衝モルタル、仕上げ流体、加工流体またはスペーサー流体である、請求項１５に記載の油井組成物
【請求項１７】
前記ポリマーは、約０．０１重量％乃至約２０重量％の量が前記組成物中に存在する、請求項１５に記載の油井組成物。
【請求項１８】
二次流動損失制御剤、二次セメント沈降防止剤、架橋化遅延剤、加重剤、シリカ粉、強度増強剤、レオロジー調整剤、摩擦低減剤、分散剤、界面活性剤、包接水和物阻害剤、シェール膨潤抑制剤、ゲル化抑制剤、ガス移動制御添加剤、硬化遅延剤、反応促進剤、活性剤、消泡剤、逸泥材料、腐食防止剤、塩、強度後退添加剤、ガラス化頁岩、チキソトロープ添加剤およびこれらの混合物のみからなる群から選択される少なくとも１種の添加剤をさらに含有する請求項１５に記載の油井組成物。
【請求項１９】
下記由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する掘削流体：
（ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；
（ｂ）少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならびに
（ｃ）少なくとも１種の架橋剤。
【請求項２０】
下記由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有するセメンチング流体：
（ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；
（ｂ）少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならびに
（ｃ）少なくとも１種の架橋剤。
【請求項２１】
下記由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有するフラクチャリング流体：
（ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；
（ｂ）少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならびに
（ｃ）少なくとも１種の架橋剤。
【請求項２２】
下記由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する補給流体：
（ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；
（ｂ）少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；および
（ｃ）少なくとも１種の架橋剤。
【請求項２３】
（Ａ）下記由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有するセメンチング流体を供給すること、
（ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；
（ｂ）少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならびに
（ｃ）少なくとも１種の架橋剤
（Ｂ）前記セメンチング流体を前記地中帯の中に配置すること、ならびに
（Ｃ）前記セメンチング流体を硬化させること
を含む、裸孔により貫通された地中域をセメンチングする方法。
【請求項２４】
（Ａ）下記由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する掘削流体を供給すること、
（ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；
（ｂ）少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならびに
（ｃ）少なくとも１種の架橋剤
（Ｂ）前記掘削流体を前記地中帯の中に配置すること
を含む、裸孔から地中域への流体損失を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有するモノマー、スルホン酸および／またはスルホネート部を有するモノマーおよび１種以上の架橋剤から由来の繰り返し単位を含むポリマーを提供する。本発明は、種々の工業技術、特に油井操業における前記ポリマーを含有する組成物およびその応用をさらに提供する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
地層内に存在する石油やガスなどの天然資源は、当該地層中へ坑井を掘削することにより回収することができる。そのため、掘削流体が裸孔内部を循環しながら、前記地層に至るまで裸孔を掘り下げるのが一般的である。
【０００３】
ドリルビットおよびドリルステムを用いたロータリー式掘削方法は、地層内に裸孔を掘削する方法として長年採用されている。掘削している間、掘削流体または泥水が、通常坑井内を循環することで、掘削装置の冷却および潤滑を行ったり、裸孔からの掘削の掘り屑の除去を行ったり、さらには地層圧に直面した場合は当該地層圧を相殺したりしている。非固結砂のような多孔質層を貫通する場合、大量の掘削流体が圧力によって当該多孔質層の中に押し込まれることがよく知られている。循環している掘削流体量の減少は、一般的に流体損失として知られている。
【０００４】
最も基本的な掘削流体は、掘削された固形物と水との混合物を含み、「天然」掘削泥水とも呼ばれる。場合によっては、掘削された固形物が粉末状になると、得られる前記固形物は粘土のみからなり、当該粘土が掘削流体または掘削泥水の固体成分として機能する。このような掘削流体は、多くの石油およびガス坑井内の浅い深度において正常な圧力に抑制するため適度に良好な働きを示す傾向がある。
【０００５】
掘削流体、セメンチング流体または刺激性流体は、浸透性の地層および地層帯と当接する際に生じる流体損失、例えば流体からの水の損失を低減するために、流体損失制御添加剤を一般的に含有している。流体損失の制御は、油田処理流体（フラクチャリング、セメンチング、礫岩／フラクパッキングなど）において重要な役割を果たす。前記油田処理の多くは、ポリマーベースの流体（グアー、グアー誘導体またはヒドロキシエチルセルロースなど）を使用して漏洩を抑制している。このような油田処理流体は、界面に触れていない流体のバルク部分と形成物（泥壁）との間の境界を越える溶媒の拡散速度を低下させることによって、漏洩速度を減少させる低透過性の泥壁を形成することができる。漏洩速度をさらに低下させるために、微細なシリカ、炭酸カルシウム、雲母または粘土などの肉眼で観察可能な固体が前記油田処理流体に添加されている。また前記ポリマーベースの流体に、ポリアクリルアミド、デンプン、キサンタンなどの第２の水溶性ポリマーを添加して流体の漏洩を制御することは、特段目新しいものではない。
【０００６】
種々の公知化合物を掘削流体に添加することにより、地層への流体損失を最小限に抑えることができる。さらに、流体損失を防ぐために坑井に添加される前記公知化合物は、一般に約１００°Ｆ乃至約５００°Ｆという坑井内の温度に対する耐性を備えている必要がある。従来技術には、ＨＰＨＴ流体損失制御補助剤としてこのような機能を示す材料が言及されている。しかしながら、ほとんどの材料が先述した過酷な温度および圧力条件下では十分に機能できないのが現状である。
【０００７】
ボーリング孔の温度は周囲温度から最大約５００°Ｆまで変化する可能性があり、圧力は、大気圧から最大約２０、０００ｐｓｉまで変化する可能性がある。このような温度および圧力条件下では、ボーリング孔流体に添加物が含有されていても、当該ボーリング孔流体の不安定化を引き起こすといった悪影響を及ぼし、さらには、このような温度および圧力条件下では、ボーリング孔の表面だけでなく側面に対しても掘削流体が押しつけられて、当該掘削流体を介した濾液の喪失または破損を引き起こすといった非常に強い影響を及ぼしかねず、同様に、石油またはガスが、表面の坑井の開口部よりかなり下方の透過性層に圧送されることになる。従って、掘削泥水にＨＰＨＴ添加剤を使用することにより、上記温度および圧力条件下で直面する掘削流体の添加剤への悪影響だけでなく、坑井の噴出およびそれに伴う石油、ガスまたは坑井から産出されるその他の資源の喪失についても、抑制しうる方法を産業界は模索し続けている。
【０００８】
以上のことから、掘削流体への添加剤、特に、ＨＰＨＴ流体損失制御補助剤が直面する前述の困難性が最小化または排除されうる組成物、それと同列の方法を提供することは有益である。
【０００９】
掘削が終了した後、パイプのストリング、例えばケーシングが裸孔内に導入される。一次セメンチングは、通常、水、セメントおよび粒状添加剤を含むセメンチング流体が、パイプのストリングを通って、パイプのストリングと裸孔の壁との間の環状部内に圧送され、当該セメンチング流体を不浸透性のセメントカラム内で硬化させ、それにより前記環状部が封止されることによって行われる。次いで二次セメンチング操作、すなわち一次セメンチング操作後の任意のセメンチング操作を行ってもよい。二次セメンチング操作の一例としては、スクイズセメンチングが挙げられ、これによって、環状部内のセメンチング不完全領域にセメンチング流体が押し付けられて、当該領域が封止される。
【００１０】
坑井のボトムホール循環温度が上昇するにつれて、セメンチング流体の粘度が低下する。このような粘度の低下は、熱薄化として知られており、スラリー中の固形物が沈降することになる。沈降した固形物の望ましくない影響には、硬化セメント中の自由水および密度勾配が含まれる。セメント沈降防止剤、例えばポリマーをセメンチング流体に添加することにより沈降を抑制することができる。セメンチング流体温度が上昇すると、セメント沈降防止剤は、セメンチング流体の粘度を増加させると考えられる。沈降防止剤の重要な特徴の１つは、低温レオロジーに悪影響を及ぼさないことである。
【００１１】
既存の沈降防止剤、例えば、ホウ酸塩で処理されたグアーまたはグアー誘導体は、過度に高い粘度を付与することなく、架橋破壊を十分に遅延させて、セメント流体の混合および輸送を可能にする。しかし、５０００フィート以上の深さにある坑井の場合、坑井の温度が上昇し、３７５°Ｆ以上に達することがある。低温では良好に作用する添加剤のほとんどが、化学的不安定性または他の分子相互作用のために、この温度範囲になると粘度が喪失してしまう。場合によっては、より多くの添加剤を使用することにより、この活性損失を補うことができる。しかしながら、このアプローチの技術的限界は、より多い添加剤使用量によって地表条件で混合物の高粘性を引き起こすことである。混合物の濃度が４０ＢＣを超えると、セメントの輸送が困難になる。
【００１２】
セメント硬化前に添加剤が存在する場合、当該添加剤はセメントスラリー上部に自由水を発生させてはならない。セメントカラム上部に過剰の自由水が存在すると、ライナーの上部付近に流動しやすいインコペテントゾーンができるため、高価な圧搾作業によりこれを除去する必要が生じる。前記スラリーの粘度は、スラリーの塑性粘度（ｐｖ）および降伏点（ｙｐ）を測定することによって算出されるスラリーのレオロジー的挙動を表す。セメントスラリーは、流動性があり、適所に配置されるまで圧送可能でなければならず、さらには配置後できるだけ早く硬化が開始されるべきである。圧縮強度の進行のいかなる遅れであっても、次の作業に進む前に必要な「セメント待機」時間（ＷＯＣ）を増加させてしまう。増粘時間（ＴＴ）は、セメントのゲル化がポンプ速度に影響を及ぼす程度まで進行した時点を表すために使用される。
【００１３】
米国特許第２，８８２，２６２号では、Ｎ−（アクリルオキシアルキル）−およびＮ−（メタクリルオキシアルキル）−２−ピロリドン、それらのポリマーおよびそれらの製造方法を開示している。当該ポリマーは、写真技術において特に有用である。
【００１４】
米国公開特許公報２０１０／０１６６９８５では、Ｎ−ヒドロキシアルキル化ラクタム単位を含むポリマーの（メタ）アクリル酸エステルの水性分散液、それらの調製方法、および紙を処理するためのＮ−ヒドロキシアルキル化ラクタム単位を含むポリマーの（メタ）アクリル酸エステルの使用を開示している。
【００１５】
米国特許第５，７１２，３５６号は、実質的にビニルラクタム（ａ）と少なくとも１種の別のビニルモノマー（ｂ）とからなるモノマー混合物の共重合生成物を含む架橋性コポリマーを開示している。当該開示されたポリマーは水溶性であり、ヒドロゲルコンタクトレンズの調製に使用される。当該文献に開示されているさらにより好ましい水溶性コポリマーとしては、６０〜８０モル％のビニルラクタム（ａ）と、２０〜４０モル％の少なくとも１種のビニルモノマー（ｂ）と、必要により反応性ビニルモノマー（ｃ）とからなるモノマー混合物の共重合生成物を含むコポリマーである。
【００１６】
米国特許第６，６８３，１４４号は、アクリルアミドアルキルスルホン酸のアンモニウム塩と、環状Ｎ−ビニルカルボキサミドまたは環状および直鎖状Ｎ−ビニルカルボキサミドとを主成分とする水溶性または水膨潤性の架橋性コポリマー、それらの製造ならびに乳状液および分散液の増粘剤、安定剤、化粧品および医薬組成物中の流動促進剤としてそれらの使用に関するものである。
【００１７】
公開されたＰＣＴ出願ＷＯ２０１４０７１３５４には、ケラチン基質用パーソナルケアおよび／またはスタイリング組成物が開示されており、当該組成物は、（Ａ）少なくとも１種のコンディショニングおよび／またはスタイリングポリマー、（Ｂ）少なくとも１種の化粧品的に許容される賦形剤；ならびに（Ｃ）任意に添加される、少なくとも１つの有効量のパーソナルケア有効成分を含み、前記（Ａ）少なくとも１種のコンディショニングおよび／またはスタイリングポリマーが、（ｉ）約５０質量％乃至約９０質量％のカチオン性または疑カチオン性モノマーであり、かつアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（ＡＰＴＡＣ）および／またはビニルピロリドン（ＶＰ）からなる群から選択される少なくとも１種のカチオン性または疑カチオン性モノマーと、（ｉｉ）約１質量％〜３０質量％のアニオン性モノマーであり、かつ（ａ）アクリル酸（ＡＡ）、（ｂ）アクリルアミドメチルプロピルスルホネート（ＡＭＰＳ）、および／または（ｃ）ナトリウムメチルアリルスルホネート（ＳＭＡＳ）からなる群から選択される少なくとも１種のアニオン性モノマーと、（ｉｉｉ）約０．１質量％〜２０質量の少なくとも１つの疎水性モノマーであり、かつ（ａ）ポリオキシエチレン（ＰＥＧ）−１８−ベヘニルエーテル−メタクリレート（ＢＥＭ）、（ｂ）ラウリル−エトキシル化メタクリレート（ＬＥＭ）、（ｃ）ステアリルアクリレート（ＳＡ）、（ｄ）ストリーム−１０−アリル−エーテル（ＢＲＩＪ）、（ｅ）ビニルカプロラクタム（Ｖ−Ｃａｐ）、および／または（ｆ）ヒドロキシエチル−ピロリドン−メタクリレート；からなる群から選択される疎水性モノマーとから重合して得られる。
【００１８】
米国公開特許公報第２００８／０１３８３００号は、化粧品的に許容される媒体中、ａ）炭素原子数２乃至２０個を含む少なくとも１種のモノアルコールと（メタ）アクリル酸との反応由来のエステルから選択される少なくとも１種のモノマーＡ、ｂ）炭素原子数１乃至１０個を含む少なくとも１種のモノアルコールとメタクリル酸との反応由来のエステルから選択される少なくとも１種のモノマーＢ、ならびｃ）Ｎ−ビニルラクタムおよびその誘導体から選択される少なくとも１種のモノマーＣを共重合することにより得られた少なくとも１種のアクリルポリマーを化粧品組成物に含むこと、および炭素原子数１乃至５を含む低級モノアルコールおよびＣ３−Ｃ４のケトンから選択される溶媒を全組成物の総量に対して１５重量％以下含み、かつ少なくとも１種の第１の有機溶媒を含有する少なくとも１種の有機溶媒相が開示されている。好ましくは、前記モノマーＣは、ポリマー中の全モノマーの総数に対して、１％乃至１５％の範囲の数値で存在し、より好ましくは５％乃至１５％の数値で存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明者らは、本発明に係るポリマーおよび組成物が提供する多数の利点のうち、最大約３７５°Ｆの温度における熱安定性を示すという重要な利点を見出した。したがって、当該ポリマーおよび組成物は、様々な工業的用途、特に油井操作において有利に使用され得る。油井用途の非限定的な例としては、セメンチング流体中の沈降防止剤およびレオロジー改質剤および／または掘削流体中の流体損失制御添加剤が挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
第１の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならび少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを提供する。
【００２１】
第２の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；ならび少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する組成物を提供する。当該組成物の非限定的な例には、油井組成物、掘削流体、掘削泥水、セメンチング流体、補給流体、礫岩緩衝モルタル、フラクチャリング流体、仕上げ流体、加工流体、スペーサー流体、パーソナルケア組成物、コーティング組成物、家庭・工業および汎用組成物、医薬組成物、食品組成物、建設組成物、殺生物剤、接着剤、インク、紙、研磨剤、成膜、金属加工油組成物、プラスチック、織物、印刷組成物、潤滑油、防腐剤、農薬およびウッドケア組成物が含まれる。好ましくは、前記組成物は、油井組成物である。
【００２２】
第３の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；および少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する油井組成物を提供する。特に、前記油井組成物は、掘削流体、フラクチャリング流体、セメンチング流体、補給流体、礫岩緩衝モルタル、仕上げ流体、加工流体またはスペーサー流体である。
【００２３】
第４の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；および少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する掘削流体を提供する。
【００２４】
第５の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；および少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有するセメンチング流体を提供する。
【００２５】
第６の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；および少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有するフラクチャリング流体を提供する。
【００２６】
第７の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；および少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する補給流体を提供する。
【００２７】
第８の態様において、本発明は、（Ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；および少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有するセメンチング流体を供給すること、（Ｂ）前記セメンチング流体を前記地中帯の中に配置すること、ならび（Ｃ）前記セメンチング流体を硬化させること、を含む裸孔により貫通された地中帯をセメンチングする方法を提供する。
【００２８】
第９の態様では、本発明は、（Ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；および少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する掘削流体を供給すること、ならびに（Ｂ）前記掘削流体を前記地中帯の中に配置すること、を含む、裸孔から地中域への流体損失を制御する方法を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
詳細な説明
開示されたおよび／または請求された発明概念の少なくとも１つの態様について詳細に説明する前に、当該開示されたおよび／または請求された発明概念は、その適用において、以下の詳細な説明に記載されている、構成の詳細および成分または工程または方法論の配置に制限されることはない点を認識すべきである。開示されたおよび／または請求された発明概念は、他の態様または様々な方法で実施または実行されることにも適用可能である。また、本明細書で使用される表現および用語は、説明の目的で使用されるものであり、限定的であると見なされるべきではないことを理解すべきである。
【００３０】
本明細書において特段の定義がない限り、開示されたおよび／または請求された発明概念と関連して使用される技術用語は、当業者によって一般的に理解される意味を有するものとする。さらに、文脈によって特段の要求がない限り、単数形の用語は複数形を含み、複数形の用語は単数形を含むものとする。
【００３１】
本願のいずれかの部分で言及されている全ての特許、公開特許公報および非特許公報は、個々の特許または刊行物それぞれが具体的かつ個別に参照として示せる程度、その内容全体が本明細書に明示的に援用される。
【００３２】
本明細書に開示された物品および／または方法のすべては、本開示に照らして過度の実験をすることなく作製および実行することができる。開示されたおよび／または請求された発明概念の物品および方法は、特定の態様に関して記載されているが、当業者であれば、前記物品および／または方法および本明細書に記載された方法における工程中または一連の工程に対して、前記開示されたおよび／または請求された発明概念の思想、意図および範囲から逸脱することなく、改変を適用しうることは明らかである。当業者にとって明らかな類似の置換物および改変は、開示されたおよび／または請求された発明概念の意図、範囲および思想の範囲内であるとみなされる。
【００３３】
本開示に従って使用される場合、以下の用語は、特段の規定がない限り、以下の意味を有すると理解されるべきである。
【００３４】
用語“含む”と併せて用いられる用語“ａ”または“ａｎ”の使用は、“１”を意味するものであるが、“１以上”、“少なくとも１”および“１または１以上”の意味とも一致している。代替語が相互に排他的である場合に限って、本開示は、代替語および“および／または”のみを示す定義を支持するが、当該代替語を示すことが明示的に規定されている場合を除き、用語“または”の使用は、“および／または”を意味する用語として用いられる。
【００３５】
本出願を通して、用語“約”は、数値が定量装置の誤差の固有変動、値を決定するために使用される方法、または試験被験者の間に存在する変動を含むことを示すために使用される。例えば、特に限定するものではないが、用語「約」が使用される場合、指定値は、プラスまたはマイナス１２％、または１１％、または１０％、または９％、または８％、または７％、または６％、５％、または４％、または３％、または２％、または１％の変動がありうる。
【００３６】
用語“少なくとも１つの”の使用は、１、２、３、４、５、１０、１５、２０、３０、４０、５０、１００などの１つ以上の任意の数量を含むことが理解されうる。用語「少なくとも１つ」は、それが修飾する用語に応じて、１００または１０００またはそれ以上まで増えてもよい。さらに、１００／１０００の量は、より低いまたはより高い限界値で満足のいく結果を生み出す可能性があるため、限定的であるとみなされるべきではない。さらに、用語“Ｘ、ＹおよびＺの少なくとも１つ”の使用は、Ｘ単独、Ｙ単独、およびＺ単独、ならびにＸ、ＹおよびＺの任意の組み合わせを含むと理解されうる。序数用語の使用（すなわち、「第１」、「第２」、「第３」、「第４」など）は、２つ以上の項目を区別することのみを目的としており、特段の明記がない限り、１つの項目に対して別の項目または任意の順序の追加を意味するものであって、任意の配列または順序または重要性を意味するものではない。
【００３７】
本明細書中で使用される単語、“含む”（および「含む」の任意の活用）、“有する”（および「有する」の任意の活用）、“包含する”（および「包含する」の任意の活用）または“含有する”（および「含有する」の任意の活用）は、包括的または開いた系であり、追加的な、未列挙の要素または方法の工程を排除するものではない。本明細書で使用される用語「またはこれらの組み合わせ」は、その用語に先行する列挙された項目のすべての順列および組み合わせをいう。例えば、“Ａ、Ｂｘｎ、Ｂｘｎ+１またはこれらの組み合わせ”は、Ａ、Ｂｘｎ、Ｂｘｎ+１、ＡＢｘｎ、ＡＢｘｎ+１、ＢｘｎＢｘｎ+１またはＡＢｘｎＢｘｎ+１の少なくとも１つを含むことを意図し、仮に特定の文脈において、順序が重要である場合は、さらにＢｘｎＡ、Ｂｘｎ+１Ａ、Ｂｘｎ+１ＢｘｎＡ、ＢｘｎＢｘｎ+１Ａ、ＡＢｘｎ+１Ｂｘｎ、ＢｘｎＡＢｘｎ+１またはＢｘｎ+１ＡＢｘｎがさらに当該組み合わせに含まれる。この例示をさらに続けると、明示的に含まれている組み合わせは、１以上の項目または用語の反復を含む組合せ、例えば、ＢｘｎＢｘｎ、ＡＡＡ、ＭＢｘｎ、ＢｘｎＢｘｎＢｘｎ＋１、ＡＡＡＢｘｎＢｘｎ＋１Ｂｘｎ＋１Ｂｘｎ＋１Ｂｘｎ＋１、Ｂｘｎ＋１ＢｘｎＢｘｎＡＡＡ、Ｂｘｎ＋１ＡＢｘｎＡＢｘｎＢｘｎなどである。当業者であれば、文脈から明らかでない限り、一般的には、任意の組み合わせにおける項目または用語の数には制限されないことを理解するであろう。
【００３８】
用語「それぞれ独立してのみからなる群から独立して選択される」は、ある基が構造中に複数回出現する場合、その基が出現するたびに、それぞれ独立して選択され得ることを意味する。
【００３９】
用語「ヒドロカルビル」は、任意のヘテロ原子を有する直鎖状および分岐状アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール基およびこれらの組み合わせを含む。ヒドロカルビル基は、一価、二価または多価であってもよい。
【００４０】
用語「アルキル」は、任意の１個以上のヘテロ原子を有する、官能化または非官能化の１価の直鎖状または分岐状Ｃ１〜Ｃ６０基をいう。好ましくは、アルキルはＣ１−Ｃ４５基であり、より好ましくはＣ１−Ｃ３０基である。アルキル基の非限定的な例には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、２−エチルヘキシル、ｔｅｒｔ−オクチル、ｉｓｏ−ノルボルニル、ｎ−ドデシル、ｔｅｒｔ−ドデシル、ｎ−テトラデシル、ｎ−ヘキサデシル、ｎ−オクタデシル、およびｎ−エイコシルを含む。
【００４１】
用語「アリール」は、任意の１個以上のヘテロ原子を有する、官能化または非官能化の１価の芳香族ヒドロカルビル基をいう。アリールの定義には、ヘテロアリール基も含まれる。アリール基の非限定的な例には、フェニル、ナフチル、ピロリル、フラニル、チエニル、ピリジル、インドリル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、キノリニル、イソキノリニルなどが含まれる。
【００４２】
用語「アルキレン」は、任意の１個以上のヘテロ原子を有する、官能化または非官能化の２価の直鎖状、分岐状または環状のＣ１〜Ｃ４０基をいう。好ましくは、アルキレンはＣ１〜Ｃ３０基、より好ましくはＣ１〜Ｃ２０基である。アルキレン基の非限定的な例には、−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ（ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２−Ｃ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ３）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、シクロプロピレン、シクロブチレン、シクロペンチレン、シクロヘキシレン基などが含まれる。
【００４３】
用語「アリーレン」は、任意の１個以上のヘテロ原子を有する、官能化または非官能化の２価の芳香族ヒドロカルビル基をいう。アリーレンの定義には、ヘテロアリーレン基も含まれる。アリーレン基の非限定的な例には、フェニレン、ナフチレン、ピリジニレンなどが含まれる。
【００４４】
用語「ヘテロ原子」は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子および／またはハロゲン原子をいう。当該ヘテロ原子は、１種以上のヘテロ原子含有官能基の一部として存在してもよい。ヘテロ原子含有官能基の非限定的な例としては、エーテル、ヒドロキシ、エポキシ、カルボニル、カルボキサミド、カルボン酸エステル、カルボン酸、イミン、イミド、アミン、スルホン酸、スルホンアミド、ホスホンおよびシラン基が挙げられる。前記ヘテロ原子は、また、ヘテロアリールおよびヘテロアリーレン基などの環内の一部として存在してもよい。
【００４５】
用語「ハロゲン」は、クロロ、ブロモ、ヨードおよび／またはフルオロをいう。
【００４６】
用語「アンモニウム」は、プロトン化されたＮＨ３およびプロトン化された第１級、第２級および第３級有機アミンを含む。
【００４７】
用語「官能化」は、当業者に知られた１以上の官能化反応の手法により導入された、１種以上の官能基を有する部分の状態をいう。官能化反応の非限定的な例としては、エポキシ化、スルホン化、加水分解、アミド化、エステル化、ヒドロキシル化、ジヒドロキシ化、アミノ化、化安分解、アシル化、ニトロ化、酸化、脱水、脱離、水和、水素化、脱水素、アセタール化、ハロゲン化、脱ハロゲン化水素、マイケル付加、アルドール縮合、カニッツァロ反応、マンニッヒ反応、クラウゼン縮合、鈴木カップリングなどが挙げられる。
【００４８】
用語「の残基」は、他の反応物との反応後に残る反応物のフラグメントをいう。当該残基は、一価、二価または多価であってもよい。
【００４９】
用語「モノマー」は、重合中に同一のまたは異なる１つ以上のモノマーと化学結合してポリマーを形成する低分子をいう。
【００５０】
用語「ポリマー」は、共有結合によって連結された１種類以上のモノマー残基（繰り返し単位）を含む大きな分子をいう。この定義により、ポリマーは、一般的にはオリゴマーと呼ばれる、モノマー単位の数がごく少数の化合物から、モノマー単位の数が非常に多い化合物までを包含する。ポリマーの非限定的な例としては、ホモポリマー、ならびにコポリマー、ターポリマー、テトラポリマーおよびより多元の類似体などの非ホモポリマーが挙げられる。ポリマーは、ランダム、ブロック、および／または交互の構造を有することができる。
【００５１】
用語「ホモポリマー」は、実質単一のモノマー種のみからなるポリマーをいう。
【００５２】
「非ホモポリマー」という用語は、２種以上のモノマーを含むポリマーをいう。
【００５３】
用語「コポリマー」は、２つの異なるモノマー種を含む非ホモポリマーをいう。
【００５４】
用語「ターポリマー」は、３つの異なるモノマー種を含む非ホモポリマーをいう。
【００５５】
用語「分岐状」は、任意の非直鎖状分子構造をいう。当該用語には、分岐構造およびハイパーブランチ構造の両方が含まれる。
【００５６】
用語「フリーラジカル付加重合開始剤」は、触媒量でフリーラジカル付加重合を開始するために使用される化合物をいう。開始剤の選択は、主にその溶解度およびその分解温度に依存する。
【００５７】
用語「アルキル（アルク）アクリレート」は、アクリル酸またはアルキルアクリル酸のアルキルエステルをいう。
【００５８】
用語「アルキル（アルク）アクリルアミド」は、アクリル酸またはアルキルアクリル酸のアルキルアミドをいう。
【００５９】
用語「油井組成物」は、任意の炭化水素の探索、抽出、回収、および／または仕上げに使用され得る組成物をいう。油井組成物の非限定的な例には、掘削流体、セメンチング流体、抗凝集剤、動力学的水和物阻害剤、シェール膨潤抑制剤、掘削泥水、補給流体、礫岩緩衝モルタル、摩擦低減剤、フラクチャリング流体、仕上げ流体および加工流体を含む。
【００６０】
用語「流体損失」は、主として水分損失を意味するが、損失を受ける少量の他の流体も含みうる。
【００６１】
用語「フラクチャリング」は、炭化水素貯蔵部からの算出速度を上げるために、非常に高圧下で流体を圧送することにより地層、すなわち坑井の周りの岩石層を破壊するプロセスおよび方法をいう。
【００６２】
用語「掘削流体」は、石油および／またはガス掘削作業中に使用される流体、スラリーまたは泥水などの組成物をいう。
【００６３】
用語「セメンチング流体」は、坑井のセメンチング作業中に使用される流体またはスラリーなどの組成物をいう。例えば、セメンチング流体には、水性流体および少なくとも１種のセメント質材料が含みうる。
【００６４】
用語「フラクチャリング流体」は、フラクチャリング作業中にダウンホールで使用される流体またはスラリーをいう。
【００６５】
用語「補給流体」は、裸孔に貫通された地層内に存在する資源の回収のために、掘削、仕上げ、加工、フラクチャリング、または任意の方法で裸孔を準備するのに使用される流体をいう。「地層」は、むき出しの地表の下の領域および海または海水といった水で覆われた地表の下の領域の両方を包含されると解される。補給流体の例は、特に限定されるものではなく、掘削流体または泥水、セメントスラリー、礫岩緩衝流体、フラクチャリング流体、仕上げ流体、および加工流体、が含まれ、これらは全て当該分野において周知である。
【００６６】
用語「パーソナルケア組成物」および「化粧品」は、人体上または人体内での使用を意図した組成物、例えば、皮膚用組成物、サンケア組成物、毛髪用組成物、口腔用組成物、美容用組成物、および防腐剤組成物をいい、皮膚および毛髪の色および外見を変えるものも含まれる。
【００６７】
用語「医薬組成物」は、少なくとも１種の薬学的に活性な成分を含む任意の組成物、当該組成物と同様に、直接または間接的に、２種以上の成分の組み合わせ、複合化もしくは凝集、１種以上の成分の解離、または１種以上の成分の他の反応もしくは相互作用により得られた任意の生成物をいう。
【００６８】
本明細書で使用される全てのパーセンテージ、比、および比率は、特段の規定が無い限り、重量基準に基づく。
【００６９】
第１の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＡ）；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＢｘ１）；ならび少なくとも１種の架橋剤（モノマーＢｘ２）に由来の繰り返し単位を有するポリマーを提供する。
【００７０】
好ましい形態としては、前記少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有するモノマー（モノマーＡ）は、以下の構造式を有する。
【００７１】
【化１】
2019501988.tif 000002
上記式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、官能化および非官能化Ｃ１−Ｃ４アルキル、ならびに
【００７２】
【化２】
2019501988.tif 000003
のみからなる群から選択され；
Ｘはそれぞれ独立して、ＯＲ４、ＯＭ、ハロゲン原子、Ｎ（Ｒ５）（Ｒ６）、
【００７３】
【化３】
2019501988.tif 000004
およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択され；
Ｙはそれぞれ独立して、酸素原子、ＮＲ７または硫黄原子であり；
Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７はそれぞれ独立して、水素原子ならび官能化および非官能化アルキルのみからなる群から選択され；
Ｍはそれぞれ独立して、金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムカチオンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択され；ならびに
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４はそれぞれ独立して、官能化および非官能化アルキレンのみからなる群から選択される。
【００７４】
好ましくは、前記Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４はそれぞれ独立して、官能化および非官能化Ｃ１−Ｃ１２のアルキレンのみからなる群から選択される。特に、アルキレン基の非限定的な例には、−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ３）−、−（ＣＨ３）２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ（ＣＨ３）−、−Ｃ（ＣＨ３）２−Ｃ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＨ３）−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、および−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−が含まれる。
【００７５】
非限定的な態様の一つとして、前記Ｒ１、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立して、水素原子、メチルおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される。好ましくは、前記Ｒ１およびＲ２は水素原子であり、Ｒ３は水素原子またはメチルである。
【００７６】
その他の非限定的な態様として、前記Ｒ１およびＲ３はそれぞれ独立して、水素原子またはメチルであり；前記Ｒ２は
【００７７】
【化４】
2019501988.tif 000005
であり；
Ｘは、ＯＲ４、ＯＭ、ハロゲン原子およびＮ（Ｒ５）（Ｒ６）のみからなる群から選択され；
前記Ｒ４、Ｒ５およびＲ６はそれぞれ独立して、水素原子および官能化および非官能化アルキル、ならびにＭはそれぞれ独立して、金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムカチオンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される。好ましくは、前記Ｒ１およびＲ３は水素原子であり；前記Ｒ２は
【００７８】
【化５】
2019501988.tif 000006
であり；
Ｘは、ＯＲ４、ＯＭ、およびＮ（Ｒ５）（Ｒ６）のみからなる群から選択され；
前記Ｒ４、Ｒ５およびＲ６はそれぞれ独立して、水素原子ならび官能化および非官能化Ｃ１−Ｃ４アルキルのみからなる群から選択される；ならびにＭはそれぞれ独立して、金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムカチオンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される。
【００７９】
構造式（１）により定義される第１の重合性単位は、当該技術分野で公知の方法、例えばＮ−ヒドロキシルアルキルラクタムとアクリレート、（メタ）アクリレート、無水物または同様の化合物との反応によって合成することができる。製造方法には、米国特許第２８８２２６２号；同第５５２３３４０号；同第６３６９１６３号；米国特許出願公開第２００７／１２３６７３号；英国特許第９２４６２３号；同第９３０、６６８号；および同第１、４０４、９８９号；ＷＯ０３／００６５６９号；および欧州特許第３８５９１８号に記載のものが含まれる。当該以前の開示内容のそれぞれが、その全体を参照して本明細書に組み込まれる。
【００８０】
構造式（２）〜（５７）で表わされるラクタム含有モノマーは、Ｎ−ヒドロキシアルキルラクタムおよび不飽和カルボン酸、アクリレート、（メタ）アクリレートまたは無水物を含む縮合反応から得ることができる。好適なＮ−ヒドロキシアルキルラクタムとしては、Ｎ−ヒドロキシメチルピロリドンおよびカプロラクタム、Ｎ−ヒドロキシエチルピロリドンおよびカプロラクタム、ならびにＮ−ヒドロキシプロピルピロリドンおよびカプロラクタムが挙げられる。使用可能なカルボン酸の非限定的な例には、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、コハク酸およびマレイン酸が含まれる。同様に、アクリレートおよび（メタ）アクリレートの例としては、メチル、エチル、ブチル、オクチル、エチルヘキシルアクリレートおよびそれらの（メタ）アクリレート類似体が挙げられるが、これらに限定されない。代表的な無水物には、無水ギ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸および無水酢酸が含まれる。
【００８１】
好ましい形態としては、前記少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有するモノマー（モノマーＡ）は、以下の式のみからなる群から選択された化学構造を有する。
【００８２】
【化６−１】
2019501988.tif 000007
【化６−２】
2019501988.tif 000008
【化６−３】
2019501988.tif 000009
【化６−４】
2019501988.tif 000010
【化６−５】
2019501988.tif 000011
【化６−６】
2019501988.tif 000012
および
【化６−７】
2019501988.tif 000013
【００８３】
その他の好適な例は、ＷＯ２０１１／０６３２０８号に挙げられており、当該文献は、その全体を参照して本明細書に組み込まれる。
【００８４】
好ましい形態としては、前記少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有するモノマー（モノマーＢｘ１）は、以下の式およびこれらの組み合せのみからなる群から選択される化学構造を有する。
【００８５】
【化７】
2019501988.tif 000014
上記式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、官能化および非官能化Ｃ１−Ｃ４アルキル、ならびこれらの組み合わせのみからなる群から選択され；
Ｙは、酸素原子またはＮＲ４であり；
Ｒ４は、水素原子または官能化および非官能化アルキルであり；
Ｑ１は、官能化または非官能化アルキレンであり；
Ｑ２は、直接結合である、または官能化および非官能化アルキレン、アリーレンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択され、ならびに
Ｍはそれぞれ独立して、水素原子、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、遷移金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムカチオンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される。
【００８６】
特に前記少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有するモノマー（モノマーＢｘ１）の非限定的な態様の一つは、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−エチルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−プロピルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−エチルプロパンスルホン酸、３−メタクリルアミド−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、Ｎ−プロピル−２−プロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−２−エチルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−２−プロピルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−２−エチルプロパンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−２−プロピルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミド２−ブタノンスルホン酸、２−アクリルアミド−１−ペンタンスルホン酸、２−アクリルアミド−１−ヘキサンスルホン酸、２−メタクリルアミド−１−ブタンスルホン酸、２−メタクリルアミド−１−ペンタンスルホン酸、２−メタクリルアミド−１−ペンタンスルホン酸、２−メタクリルアミド−１−ヘキサンスルホン酸、２−アクリルアミド−１−ヘプタンスルホン酸、２−メタクリルアミド−１−ヘプタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−１−ブタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−１−ブタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−１−ペンタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−１−ペンタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−１−ブタンスルホン酸、アクリルアミド−１−ヘキサンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−１−ヘキサンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−アクリルアミド−１−ヘプタンスルホン酸、Ｎ−メチル−２−メタクリルアミド−１−ヘプタンスルホン酸、アリルスルホン酸、アリルオキシベンゼンスルホン酸、２−メチル−２−プロペン−１−スルホン酸、メタアリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、これらの塩およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される。好ましくは、前記少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有するモノマーは、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される。
【００８７】
特に前記架橋剤（モノマーＢＸ２）の非限定的な態様としては、エチレングリコール、１、３−プロパンジオール、１、４−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオール、１、６−ヘキサンジオール、１、７−ヘプタンジオール、１、８−オクタンジオール、１、９−ノナンジオール、１、１０−デカンジオール、１、１１−ユニデカンジオール、１、１２−ドデカンジオール、およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される少なくとも１つのジビニルエーテル化合物；ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ヘプタエチレングリコール、オクタエチレングリコール、ノナエチレングリコール、デカエチレングリコールおよびポリアルキレングリコールのジビニルエーテル；メチレンビス（メタ）アクリルアミド；エチレングリコールジ（メタ）アクリレート；ブタンジオールジ（メタ）アクリレート；テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート；ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート；ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリルアミド；ジプロピレングリコールジアリルエーテル；ポリグリコールジアリルエーテル；ヒドロキノンジアリルエーテル；トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート；トリメチロールプロパンジアリルエーテル；ペンタエリスリトールトリアリルエーテル；アリル（メタ）アクリレート；トリアリルシアヌレート；マレイン酸ジアリル；ポリアリルエステル；テトラアリルオキシエタン；トリアリルアミン；テトラアリルエチレンジアミン；ジビニルベンゼン；グリシジル（メタ）アクリレート；１、７−オクタジエン；１、９−デカジエン；１、１３−テトラデカジエン；ジビニルベンゼン；ジアリルフタレート；トリアリル−１、３、５−トリアジン−２、４、６（１Ｈ、３Ｈ、５Ｈ）−トリオン；Ｎ、Ｎ‘−ジビニルイミダゾリドン；１−ビニル−３（Ｅ）−エチリデンピロリドン；２、４、６−トリアリルオキシ−１、３、５−トリアジン；およびこれらの組み合わせを含む。より好ましくは、前記架橋剤は、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、メチレンビス（メタ）アクリルアミド、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリルアミド、ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリルアミド、およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される。さらにより好ましくは、前記架橋剤は、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、メチレンビス（メタ）アクリルアミドおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される。
【００８８】
好ましくは、前記架橋剤は、約０．００１重量％乃至約２０重量％の量がポリマー中に存在するとよい。より好ましくは、前記架橋剤は、約０．００１重量％乃至約１０重量％の量がポリマー中に存在するとよい。さらにより好ましくは、前記架橋剤は、約０．００１重量％乃至約５重量％の量がポリマー中に存在するとよい。
【００８９】
好ましい非限定的な態様としては、本発明に係るポリマーは、以下由来の繰り返し単位を有する：少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＡ）が、前記ポリマー中約０．１乃至約９９．９重量％；（ｂ）少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＢｘｉ）が、前記ポリマー中約０．１乃至約９９．９重量％；ならびに（ｃ）少なくとも１種の架橋剤が、前記ポリマー中約０．０１乃至約２０重量％、但し前記モノマーおよび前記架橋剤の重量％の合計は１００％である。
【００９０】
さらに好ましくは、本発明に係るポリマーは、以下のモノマー由来の繰り返し単位を有する：
下記式およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される化学構造を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＡ）が、前記ポリマー中約０．１〜約２０重量；
【００９１】
【化８−１】
2019501988.tif 000015
【化８−２】
2019501988.tif 000016
【００９２】
（ｂ）２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、それらの塩およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される少なくとも１種のモノマー（モノマーＢｘ１）が、前記ポリマー中約８０乃至約９９．９重量％；ならびに（ｃ）ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、メチレンビス（メタ）アクリルアミド、およびこれらの組み合わせのみからなる群から選択される少なくとも１種の架橋剤（Ｂｘ２）が、前記ポリマー中約０．０１乃至約２０重量％、但し、前記モノマーおよび前記架橋剤の重量％の合計は１００％である。
【００９３】
より好ましい態様としては、本発明に係るポリマーは、官能化及び非官能化Ｎ−ビニルラクタム、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、アルキルビニルエーテル、メチルビニルエーテル、イソブチル−ビニルエーテル、ビニルアルカノエート、ビニルアセテート、ビニルアルカンアミド、ビニルアルコール、ビニルカルボネート、ビニルカルバメート、ビニルチオカルバメート、ビニル尿素、ハロゲン化ビニル、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、ビニルシラン、ビニルシロキサン、ビニルスルホン、無水マレイン酸、マレイン酸塩、マレイン酸、アルファ−オレフィン、イソブチレン、ビニルトリアゾール、アルファ、ベータ−オレフィン性不飽和カルボン酸ニトリル、アクリロニトリル、スチレンおよびこれらの組み合わせのみからなる群から選択されるモノマーの少なくとも１種由来の繰り返単位をさらに含んでもよい。
【００９４】
本発明に係るポリマーは、単独で使用してもよく、または種々の組成物および製品形態における他の成分と組み合わせて使用してもよい。
【００９５】
第２の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＡ）；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＢｘ１）；および少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する組成物を提供する。特に、当該組成物の非限定的な態様としては、油井組成物、掘削流体、掘削泥水、セメンチング流体、補給流体、礫岩緩衝モルタル、フラクチャリング流体、仕上げ流体、加工流体、スペーサー流体、パーソナルケア組成物、コーティング組成物、家庭、工業および汎用組成物、医薬組成物、食品組成物、建設組成物、殺生物剤、接着剤、インク、紙、研磨剤、成膜、金属加工油組成物、プラスチック、織物、印刷組成物、潤滑油、防腐剤、農薬およびウッドケア組成物を含む。
【００９６】
第３の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＡ）；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＢｘ１）；および少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する油井組成物を提供する。特に、油井組成物は、掘削流体、フラクチャリング流体、セメンチング流体、補給流体、礫岩緩衝モルタル、仕上げ流体、加工流体またはスペーサー流体である。
【００９７】
好ましい形態において、本発明に係るポリマーは、約０．０１重量％乃至約２０重量％の量で油井組成物中に存在する。より好ましくは、前記ポリマーは、約０．０５重量％乃至約１０重量％の量で油井組成物中に存在する。さらにより好ましくは、前記ポリマーは、約０．１重量％乃至約５重量％の量で油井組成物中に存在する。
【００９８】
好ましい形態において、油井組成物は、１種以上の添加剤をさらに含んでもよい。特に当該添加剤の非限定的な例としては、二次流動損失制御剤、二次セメント沈降防止剤、架橋化遅延剤、加重剤、シリカ粉、強度増強剤、レオロジー調整剤、摩擦低減剤、分散剤、界面活性剤、包接水和物阻害剤、シェール膨潤抑制剤、ゲル化抑制剤、ガス移動制御添加剤、硬化遅延剤、反応促進剤、活性剤、消泡剤、逸泥材料、腐食防止剤、塩、強度後退添加剤、ガラス化頁岩、チキソトロープ添加剤およびこれらの混合物を含む。
【００９９】
第４の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＡ）；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＢｘ１）；および少なくとも１種の架橋剤（モノマーＢｘ２）に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する掘削流体を提供する。
【０１００】
好ましい形態において、本発明に係るポリマーは、約０．０１重量％乃至約２０重量％の量が掘削流体中に存在する。より好ましくは、前記ポリマーは、約０．０５重量％乃至約１０重量％の量が掘削流体中に存在する。さらにより好ましくは、前記ポリマーは、約０．１重量％乃至約５重量％の量が掘削流体中に存在する。
【０１０１】
第５の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＡ）；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＢｘ１）；および少なくとも１種の架橋剤（モノマーＢｘ２）に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有するセメンチング流体を提供する。
【０１０２】
好ましい形態において、本発明に係るポリマーは、約０．０１重量％乃至約２０重量％の量がセメンチング流体中に存在する。より好ましくは、前記ポリマーは、約０．０５重量％乃至約１０重量％の量がセメンチング流体中に存在する。さらにより好ましくは、前記ポリマーは、約０．１重量％乃至約５重量％の量がセメンチング流体中に存在する。
【０１０３】
好ましい形態において、セメンチング流体は、加重剤、シリカ粉、強度増強剤、流動損失制御剤、表面レオロジー制御添加剤、摩擦低減剤、分散剤、ゲル化抑制剤、ガス移動制御添加剤、硬化遅延剤、反応促進剤、脱泡剤、逸泥材料、腐食防止剤、塩、フライアッシュ、繊維、強度後退添加剤、ガラス化頁岩、軽量添加剤、チキソトロープ添加剤、第２セメント沈降防止添加剤、およびそれらの組合せのみからなる群から選択される少なくとも１つの添加剤を更に含んでもよい。
【０１０４】
セメンチング流体中の各添加剤の量は、当該添加剤を含有する場合、組成物の種類、添加剤の機能および／または物理化学的性質、および他の共成分の量に応じて変えてもよい。
【０１０５】
地下のセメントチング作業の使用に適した種々のセメント質材料は、本発明の好適な態様に従って使用することができる。適切でかつ非限定的な例としては、水との反応によって硬化する、カルシウム、アルミニウム、シリコン、酸素および／または硫黄を含む水硬性セメントが含まれる。当該水硬性セメントは、限定されるものではないが、ポルトランドセメント、ポゾラナセメント、石膏セメント、高アルミナ含有セメント、スラグセメント、およびシリカセメントならびこれらの組み合わせが挙げられる。好ましくは、セメント質材料は水硬性セメントである。より好ましくは、セメント質材料はポルトランドセメントである。
【０１０６】
第６の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＡ）；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＢｘ１）；および少なくとも１種の架橋剤（モノマーＢｘ２）に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有するフラクチャリング流体を提供する。
【０１０７】
好ましい形態において、本発明に係るポリマーは、約０．０１重量％乃至約２０重量％の量がフラクチャリング流体中に存在する。より好ましくは、前記ポリマーは、約０．０５重量％乃至約１０重量％の量がフラクチャリング流体中に存在する。さらにより好ましくは、前記ポリマーは、約０．１重量％乃至約５重量％の量がフラクチャリング流体中に存在する。
【０１０８】
第７の態様において、本発明は、少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＡ）；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＢｘ１）；および少なくとも１種の架橋剤（モノマーＢｘ２）に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する補給流体を提供する。
【０１０９】
好ましい形態において、本発明に係るポリマーは、約０．０１重量％乃至約２０重量％の量が補給流体中に存在する。より好ましくは、前記ポリマーは、約０．０５重量％乃至約１０重量％の量が補給流体中に存在する。さらにより好ましくは、前記ポリマーは、約０．１重量％乃至約５重量％の量が補給流体中に存在する。
【０１１０】
第８の態様において、本発明は、（Ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＡ）；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー（モノマーＢｘ１）；および少なくとも１種の架橋剤（モノマーＢｘ２）に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有するセメンチング流体を供給すること、（Ｂ）前記セメンチング流体を前記地中帯の中に配置すること、ならびに（Ｃ）前記セメンチング流体を硬化させること、を含む裸孔により貫通された地中帯をセメンチングする方法を提供する。
【０１１１】
第９の態様において、本発明は、（Ａ）少なくとも１種の官能化または非官能化アクリロイル部および少なくとも１種のラクタム部を有する少なくとも１種のモノマー；少なくとも１種のスルホン酸部またはその塩を有する少なくとも１種のモノマー；および少なくとも１種の架橋剤に由来の繰り返し単位を有するポリマーを含有する掘削流体を供給すること、ならびに（Ｂ）前記掘削流体を前記地中帯の中に配置すること、を含む、裸孔から地中域への流体損失を制御する方法を提供する。
合成方法
【０１１２】
本発明に係るポリマーは、当業者に知られている手法、例えば、フリーラジカル重合、分散重合、乳化重合、イオン連鎖重合、リビング重合および沈殿重合を含む非限定的な手法により容易に合成することができる。
【０１１３】
フリーラジカル重合は、特に水分散性および／または水溶性の反応溶媒を使用する場合に使用することができる。この種の重合方法は、Ｋ．Ｗ．Ｄｉｘｏｎによる“有機フリーラジカル重合の分解速度”（ポリマーハンドブック  セクションＩＩ、第１巻、第４版、Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、１９９９年）に記載されており、その開示はその全体を参照して本明細書に組み込まれる。
【０１１４】
フリーラジカル重合を開始可能な化合物としては、所定の条件で機能することが知られている材料が含まれており、ペルオキソおよびアゾ種の材料が含まれる。ペルオキソおよびアゾ化合物は限定されるものではなく、過酸化アセチル；アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩；アゾビスイソブチロニトリル；２、２‘−アゾビス−（２−メチルブチロニトリル）；過酸化ベンゾイル；ジ−ｔｅｒｔ−アミルペルオキシド；ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジペルフタレート；ブチルペルオクトエート；ｔｅｒｔ−ブチルジクミルパーオキサイド；ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド；ｔｅｒｔ−ブチルペルベンゾエート；ｔｅｒｔ−ブチルペルマレイン酸塩；ｔｅｒｔ−ブチルペルイソブチルレート；ｔｅｒｔ−ブチルペルアセテート；ｔｅｒｔ−ブチルペルピバレート；パラ−クロロベンゾイルペルオキシド；クメンヒドロペルオキシド；ジアセチルペルオキシド；ジベンゾイルペルオキシド；ジクミルペルオキシド；ジデカノイルペルオキシド；ジラウロイルペルオキシド；ジイソプロピルペルオキソジカーバメート；ジオクタノイルペルオキシド；ラウロイルペルオキシド；オクタノイルペルオキシド；スクシニルペルオキシド；およびビス−（オルト−トルオイル）ペルオキシドを含む。また、アスコルビン酸／硫酸鉄（ＩＩ）／ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキサイド／二硫酸ナトリウムおよびｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド／ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウムを含む開始剤混合物またはレドックス開始剤系がフリーラジカル重合を開始するものとして適している。
【０１１５】
重合反応は、溶媒の存在下で行ってもよい。ポリマーは、溶媒中で合成され、かつその中に維持されてもよく、または公知の方法によって合成溶媒とポリマーとを分離してもよく、および規定の開発および／または最終用途に有用な溶媒と置換してもよい。重合温度は、約５℃〜約２００℃の範囲で変更してもよい。重合反応は、大気圧、準大気圧、または超大気圧下で行うことができる。重合反応は、バッチ方式、連続方式または半連続方式で行うことができる。
ポリマーのキャラクタリゼーション
【０１１６】
本発明のポリマーおよび組成物は、公知の方法によって分析することができる。１３Ｃ核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）およびゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）の方法を用いて、ポリマーの同一性、残留モノマー濃度、ポリマー分子量およびポリマー分子量分布を解析することが特に好ましい。
【０１１７】
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法は、単量体組成、ポリマーの配列決定および立体規則性といった化学的性質に関して重合生成物を調査するのに特に好ましい方法である。これらの分析に適した分析機器には、ヴァリアント株式会社（パロアルト、ＣＡ）製のＩｎｏｖａ  ４００−ＭＲ  ＮＭＲシステムが含まれる。ＮＭＲについて一般的な内容を記載している参考文献としては、Ｙｏｄｅｒ，Ｃ．Ｈ．およびＳｃｈａｅｆｆｅｒ  Ｊｒ．，Ｃ．Ｄ．による“多核ＮＭＲ入門  Ｂｅｎｊａｍｉｎ／Ｃｕｍｍｉｎｇｓ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．，、１９８７”；およびＳｉｌｖｅｒｓｔｅｉｎ、Ｒ．Ｍ．等による、“有機化合物の分光同定  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、１９８１”に記載されており、その開示はその全体を参照して本明細書に組み込まれる。
【０１１８】
残留モノマーレベルはＧＣによって測定することができ、当該ＧＣを使用することで重合プロセスによる反応物変換量を特定することができる。これらの試験を実施するためのＧＣ分析装置は、市販されており、以下のユニットを含む：Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ株式会社（カリフォルニア州サンタクララ）製ＧＣ−ＦＩＤおよびＧＣ−ＴＣＤシリーズの５８８０、５８９０、および６８９０。ＧＣ原理は、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｌ．  ＧｒｏｂおよびＥｕｇｅｎｅ  Ｆ．  Ｂａｒｒｙによる“ガスクロマトグラフィーの現在の実践第３版  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、１９９５”に記載されており、その開示は、その全体を参照して本明細書に組み込まれる。
【０１１９】
ＧＰＣは、界面活性剤を含む水性アルコール溶液などの移動相の溶液中における流体力学的容積（またはサイズ）に基づいて分子を分離する分析方法である。ＧＰＣは、ポリマー分子量分布を測定するための好ましい方法である。この方法は、この目的のために販売されている既知の分析機器で実施することができ、Ｖｉｓｃｏｔｅｋ（商標）社（テキサス州ヒューストン）のＴＤＡｍａｘ（商標）高温ＧＰＣシステムおよびＲＩｍａｘ（商標）従来の較正システムを含む。さらに、ＧＰＣ測定では、リファレンスとして分析用基準サンプルを使用しており、広い範囲の分子量を表すポリエチレングリコールおよびポリエチレンオキサイド標準サンプルが、複数の狭分布を有するため好ましい。これらの分析用標準サンプルは、Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ社（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、ＰＡ）およびＶａｒｉａｎ  Ｉｎｃ．  （パロアルト、ＣＡ）から市販されているものを購入した。ＧＰＣは、以下の文献：Ｓｃｈｒｏｄｅｒ、Ｅ．等による“高分子特性評価、Ｈａｎｓｅｒ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、１９８９；  Ｂｉｌｌｉｎｇｈａｍ、Ｎ．Ｃ．”、“高分子科学におけるモル質量測定、Ｈａｌｓｔｅｄ  Ｐｒｅｓｓ、１９７９”；およびＢｉｌｌｍｅｙｅｒ、Ｆ．による“ポリマー科学の教科書、Ｗｉｌｅｙ  Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、１９８４”に記載されており、その開示内容は、その全体を参照して本明細書に組み込まれる
【０１２０】
本発明に係るポリマーは、以下に示す手順に従って調製することができる。本実施例は、ポリマーの合成を実際に示すものであるが、これに限定されるものではない。実施例中では、以下の略語が用いられる：
ＰｙＥＭＡ：ピロリドニルエチルメタクリレート
ＡＭＰＳ：２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸
ＮａＡＭＰＳ：２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸ナトリウム塩
ＭＢＡ：メチレンビスアクリルアミド
ＰＡＥ：ペンタエリスリトールアリルエーテル
ＨＴＨＰ：高温高圧
ＨＴ：高温
ＰＶ：塑性粘度
ＹＰ：降伏点
ＡＰＩ：アメリカ石油協会
ＲＴ：室温
【実施例】
【０１２１】
実施例１：
１リットルの四ツ口反応器にＡＭＰＳを７４．９ｇおよびｔｅｒｔ−ブタノールを５１０ｇ添加した。当該反応混合物を２５．２ｇの水酸化アンモニウム（Ｈ２Ｏ中２８〜３０％含有）により中和した。そして、６８℃での加熱反応前に、熱電対、冷水凝縮器、およびアンカー型撹拌機を前記反応容器に取り付けた。ペレット状ＡＭＰＳを全て溶解させた直後に、前記反応混合物のｐＨ値を測定して、６．５〜７．５の範囲内にｐＨ値を保持した。次いで、ｔｅｒｔ−ブタノール５ｇと、ｔｅｒｔ−ブタノール５ｇ中に完全に溶解しているＭＢＡ  ０．８２ｇとを前記反応器に充填した。それから、ＰＡＥ  ７．５ｇおよびＰｙＥＭＡ  ７．７ｇを反応器内に充填した。その後、反応溶液面下における窒素噴霧、いわゆる反応溶液の窒素バブルを行った。Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．２８２８ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液を反応器に充填した（時間ｔ＝０）。その後３０分以内に、白色沈殿粒子が観察された。２時間後（ｔ＝２）、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．２８２８ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液の追加添加を行った。そして、ｔ＝３時間の際に、反応温度を８０℃まで上昇させた。次に、その１時間後（ｔ＝４）、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．１５ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液の最終追加添加を行った。反応をさらに２時間（ｔ＝６）行った後、冷却して反応を終了させた。生成物のポリマー粉末は、ブフナー漏斗を用いて濾過され、温められたｔｅｒｔ−ブタノール約５０ｍＬによって３回洗浄された。前記ポリマーをオーブン皿に移して、約２０ｔｏｒｒの真空下で一晩８０℃の真空オーブン内でさらに乾燥させた。
【０１２２】
実施例２：
１リットルの四ツ口反応器にＡＭＰＳを７８．５ｇおよびｔｅｒｔ−ブタノールを５１０ｇ添加した。当該反応混合物を２６．６ｇの水酸化アンモニウム（Ｈ２Ｏ中２８〜３０％含有）により中和した。そして、６８℃での加熱反応前に、熱電対、冷水凝縮器、およびアンカー型撹拌機を前記反応容器に取り付けた。ペレット状ＡＭＰＳを全て溶解させた直後に、前記反応混合物のｐＨ値を測定して、６．５〜７．５の範囲内にｐＨ値を保持した。次いで、ｔｅｒｔ−ブタノール５ｇと、ｔｅｒｔ−ブタノール５ｇ中に完全に溶解しているＭＢＡ  ０．８２ｇとを前記反応器に充填した。それから、ＰＡＥ  ７．５ｇおよびＰｙＥＭＡ  ４．１３ｇを反応器内に充填した。その後、反応溶液面下における窒素噴霧、いわゆる反応溶液の窒素バブルを行った。Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．２８２８ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液を反応器に充填した（時間ｔ＝０）。その後３０分以内に、白色沈殿粒子が観察された。２時間後（ｔ＝２）、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．２８２８ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液の追加添加を行った。そして、ｔ＝３時間の際に、反応温度を８０℃まで上昇させた。次に、その１時間後（ｔ＝４）、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．１５ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液の最終追加添加を行った。反応をさらに２時間（ｔ＝６）行った後、冷却して反応を終了させた。生成物のポリマー粉末は、ブフナー漏斗を用いて濾過され、温められたｔｅｒｔ−ブタノール約５０ｍＬによって３回洗浄された。前記ポリマーをオーブン皿に移して、約２０ｔｏｒｒの真空下で一晩８０℃の真空オーブン内でさらに乾燥させた。
【０１２３】
実施例３：
１リットルの四ツ口反応器にＡＭＰＳを８０．９ｇおよびｔｅｒｔ−ブタノールを５１０ｇ添加した。当該反応混合物を２７．３ｇの水酸化アンモニウム（Ｈ２Ｏ中２８〜３０％含有）により中和した。そして、６８℃での加熱反応前に、熱電対、冷水凝縮器、およびアンカー型撹拌機を前記反応容器に取り付けた。ペレット状ＡＭＰＳを全て溶解させた直後に、前記反応混合物のｐＨ値を測定して、６．５〜７．５の範囲内にｐＨ値を保持した。次いで、ｔｅｒｔ−ブタノール５ｇと、ｔｅｒｔ−ブタノール５ｇ中に完全に溶解しているＭＢＡ  ０．８２ｇとを前記反応器に充填した。それから、ＰＡＥ  ７．５ｇおよびＰｙＥＭＡ  １．７ｇを反応器内に充填した。その後、反応溶液面下における窒素噴霧、いわゆる反応溶液の窒素バブルを行った。Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．２８２８ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液を反応器に充填した（時間ｔ＝０）。その後３０分以内に、白色沈殿粒子が観察された。２時間後（ｔ＝２）、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．２８２８ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液の追加添加を行った。そして、ｔ＝３時間の際に、反応温度を８０℃まで上昇させた。次に、その１時間後（ｔ＝４）、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．１５ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液の最終追加添加を行った。反応をさらに２時間（ｔ＝６）行った後、冷却して反応を終了させた。生成物のポリマー粉末は、ブフナー漏斗を用いて濾過され、温められたｔｅｒｔ−ブタノール約５０ｍＬによって３回洗浄された。前記ポリマーをオーブン皿に移して、約２０ｔｏｒｒの真空下で一晩８０℃の真空オーブン内でさらに乾燥させた。
【０１２４】
実施例４：
１リットルの四ツ口反応器にＡＭＰＳを７４．９ｇおよびｔｅｒｔ−ブタノールを５１０ｇ添加した。当該反応混合物を２５．２ｇの水酸化アンモニウム（Ｈ２Ｏ中２８〜３０％含有）により中和した。そして、６８℃での加熱反応前に、熱電対、冷水凝縮器、およびアンカー型撹拌機を前記反応容器に取り付けた。ペレット状ＡＭＰＳを全て溶解させた直後に、前記反応混合物のｐＨ値を測定して、６．５〜７．５の範囲内にｐＨ値を保持した。次いで、ｔｅｒｔ−ブタノール５ｇと、ｔｅｒｔ−ブタノール５ｇ中に完全に溶解しているＭＢＡ  ０．４１ｇとを前記反応器に充填した。それから、ＰＡＥ  ３．３ｇおよびＰｙＥＭＡ  ７．７ｇを反応器内に充填した。その後、反応溶液面下における窒素噴霧、いわゆる反応溶液の窒素バブルを行った。Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．２８２８ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液を反応器に充填した（時間ｔ＝０）。その後３０分以内に、白色沈殿粒子が観察された。２時間後（ｔ＝２）、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．２８２８ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液の追加添加を行った。そして、ｔ＝３時間の際に、反応温度を８０℃まで上昇させた。次に、その１時間後（ｔ＝４）、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．１５ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液の最終追加添加を行った。反応をさらに２時間（ｔ＝６）行った後、冷却して反応を終了させた。生成物のポリマー粉末は、ブフナー漏斗を用いて濾過され、温められたｔｅｒｔ−ブタノール約５０ｍＬによって３回洗浄された。前記ポリマーをオーブン皿に移して、約２０ｔｏｒｒの真空下で一晩８０℃の真空オーブン内でさらに乾燥させた。
【０１２５】
実施例５：
１リットルの四ツ口反応器にＡＭＰＳを７４．９ｇおよびｔｅｒｔ−ブタノールを５１０ｇ添加した。当該反応混合物を２５．２ｇの水酸化アンモニウム（Ｈ２Ｏ中２８〜３０％含有）により中和した。そして、６８℃での加熱反応前に、熱電対、冷水凝縮器、およびアンカー型撹拌機を前記反応容器に取り付けた。ペレット状ＡＭＰＳを全て溶解させた直後に、前記反応混合物のｐＨ値を測定して、６．５〜７．５の範囲内にｐＨ値を保持した。次いで、ｔｅｒｔ−ブタノール５ｇと、ｔｅｒｔ−ブタノール５ｇ中に完全に溶解しているＭＢＡ  ０．４１ｇとを前記反応器に充填した。それから、ＰＡＥ  ３．３ｇおよびＰｙＥＭＡ  ７．７ｇを反応器内に充填した。その後、反応溶液面下における窒素噴霧、いわゆる反応溶液の窒素バブルを行った。Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．２８２８ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液を反応器に充填した（時間ｔ＝０）。その後３０分以内に、白色沈殿粒子が観察された。２時間後（ｔ＝２）、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．２８２８ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液の追加添加を行った。そして、ｔ＝３時間の際に、反応温度を８０℃まで上昇させた。次に、その１時間後（ｔ＝４）、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）２５Ｃ７５（０．１５ｇ）／ｔｅｒｔ−ブタノール（２ｇ）の混合液の最終追加添加を行った。反応をさらに２時間（ｔ＝６）行った後、冷却して反応を終了させた。生成物のポリマー粉末は、ブフナー漏斗を用いて濾過され、温められたｔｅｒｔ−ブタノール約５０ｍＬによって３回洗浄された。前記ポリマーをオーブン皿に移して、約２０ｔｏｒｒの真空下で一晩８０℃の真空オーブン内でさらに乾燥させた。
【０１２６】
ｔｅｒｔ−ブタノール中の沈殿重合により調製されたＡＭＰＳおよびＰｙＥＭＡの架橋化ポリマーにおける反応条件の要約を表１に示す。
【０１２７】
【表１】
2019501988.tif 000017
【０１２８】
掘削流体
実施例６：
表２に示す１〜５の番号を付した５種類の掘削流体（泥水）の組成について、上記合成例のポリマーを含有する６００ｇスケールで調製した。全ての成分の溶解を促進させるために十分な混合を行った。掘削流体は、各成分を添加する間５乃至１５分間攪拌し、完全かつ均質な混合に至るまで合計２０分乃至４０分の撹拌を行った。次いで、熱延試験前（ＢＨＲ）および熱延試験後（ＡＨＲ）、または静的劣化試験前（ＢＳＡ）および静的劣化試験後（ＡＳＡ）に、Ｆａｎｎ  ３５でレオロジー特性を測定した。その試験結果を表２に示す。
【０１２９】
【表２】
2019501988.tif 000018
【０１３０】
表２の結果は、本発明に係るポリマーが最高３７５°Ｆまで熱的に安定であることを証明している。当該ポリマーはＨＴＨＰ流体損失制御添加剤として有効であり、ＨＴレオロジー調整剤として最大３７５°Ｆまで効用を有する。
【０１３１】
セメンチング流体
実施例７
クラスＨのセメントスラリー１５．８ｐｐｇは、アメリカ石油協会により推奨されるように、産業界において一般的に使用される成分および混合／配合技術を用いて調製された。それらのレオロジーは、表３に示すように、１９０°Ｆにおける条件前後にオフライト粘度計で計測した。
【０１３２】
【表３】
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【０１３３】
表３の実験結果は、本発明に係るポリマーが１９０°Ｆで水和され、かつセメントスラリー中の沈降防止剤としての有用性を有することを証明している。
【国際調査報告】
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