專利名稱：水溶性聚合物的懸浮介質的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水溶性聚合物的穩(wěn)定懸浮液的制備。
水溶性聚合物懸浮液通常用于油田鉆井液和灌漿方面。
工業(yè)目標曾經、并且仍然是改進這類懸浮液的制造和使用方法，并改善其固有效率，所謂固有效率是指消除或明顯減少非水溶性結塊的生成。
在技術上已知人們作了很多努力來達到上述目標。這些努力采用了各種各樣的方法和介質，它們包括親有機物質的粘土、水、表面活性劑、脂肪酸和特制的具有控制的含水量的聚合物。盡管這些方法和/或組合物在單獨使用和一起使用時都已改進了技術，但仍未達到提供一種理想的懸浮液這樣一種最終目標，所謂理想的懸浮液是指易于制造、在很寬的溫度范圍內保持穩(wěn)定并可使用的懸浮液。
本發(fā)明的總目的是提供一種優(yōu)良的水溶性聚合物懸浮液。
本發(fā)明的另一目的是提供一種穩(wěn)定的水溶性聚合物懸浮液。
本發(fā)明的再一個目標是提供可在很寬的溫度范圍內使用的水溶性聚合物懸浮液。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種用于制造改進的穩(wěn)定水溶性聚合物懸浮液組合物的方法。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種比先有技術的方法更易實施的方法。
按照本發(fā)明提供的穩(wěn)定水溶性聚合物懸浮液包含一種油、一種油溶性樹脂和一種水溶性聚合物。
在一較為適宜的實施方案中，組合物中還含有二氧化硅。
可用于本發(fā)明的實施的成分包括油、樹脂、聚合物和二氧化硅。一般說來，本發(fā)明的實施包括將適量的適合的油，適合的樹脂、適合的聚合物以及最好還加上適合的二氧化硅進行混合以形成本發(fā)明的新的組合物-一種穩(wěn)定的水溶性聚合物懸浮液。這樣形成的新組合物一般不需要進行補充處理便可使用。由于本發(fā)明的懸浮液非常穩(wěn)定，它可以制好后運送給用戶直接使用，不需在現(xiàn)場制備。
可用于本發(fā)明實施的油是很廣的，它包括所有烴油。這類油的例子有植物油、原油、柴油、煤油、戊烷、癸烷、豆油、玉米油等等。
然而，更適用于本發(fā)明目的的油是煤油、輕質柴油，燃料油、礦物油、柴油和異鏈烷烴，最佳的是異鏈烷烴。明顯適用的異烷烴的例子包括(但不限于)十四烷、十六烷、十二烷、混合異鏈烷烴、混合C13-C14異鏈烷烴、C14異鏈烷烴和C16異鏈烷烴。
一般，所有油溶性樹脂均可用于本發(fā)明的實施。這些油溶性樹脂的例子包括苯乙烯異戊二烯共聚物，苯乙烯乙烯或苯乙烯丙烯嵌段共聚物，苯乙烯異丁烯共聚物，苯乙烯丁二烯共聚物，聚丁烯，聚苯乙烯，聚乙烯-丙烯共聚物和類似化合物。
但是，更為適合的是嵌段共聚物，其例子有(但不限于)苯乙烯乙烯或苯乙烯丙烯嵌段共聚物，氫化的苯乙烯異戊二烯嵌段共聚物和苯乙烯丁二烯共聚物。尤以氫化的苯乙烯異戊二烯嵌段共聚物為宜，其例子有(但不限于)以下列商標出售的物質“BARARESIN VIS”(Baroid公司的商標)，“SHELLVIS 40”和“SHELLVIS 50”(均為Shell Chemical Compny的商標)。
所有水溶性聚合物均可用于本發(fā)明的實施。這種聚合物的例子以及制備和/或獲得它們的方法在Bishop美國專利4，735，659，中公開，這里予以引用。(特別參閱第一欄的45行至第2欄的60行)尤為適用的是羧甲基纖維素(CMC)。
用于本發(fā)明的實施的二氧化硅一般包括煅制二氧化硅，膠體二氧化硅和沉淀二氧化硅。但最好是煅制二氧化硅，親水性煅制二氧化硅和疏水性煅制二氧化硅。明顯適用的是疏水性煅制二氧化硅。這類二氧化硅的例子及其制備方法和其它與其使用有關的內容在Bishop美國專利4，735，659中公開，這里予以引用。(特別參閱第二欄61-68行)。
上述用于本發(fā)明的實施的成分的品種在下面表1中列出。
用于本發(fā)明的實施的反應條件如下溫度范圍一般約為-10℃至200℃，，較好的約為0℃至150℃，最佳的約為60℃至170℃。反應時間的范圍很寬，一般約為0.05小時至200小時，較好的約為0.25小時至20小時，最好為約1小時至2小時。應注意，反應時間一般與反應溫度成反比，即反應溫度越低，所需的反應時間越長。
在一實施方案中，本發(fā)明的方法包括將一種適合的油引入適合的混合裝置中，并將一種適合的樹脂加到混合裝置內的適合的油中，然后將由一樹脂混合物在約60℃至70℃混合約30-45分鐘，接著將一種含有大約98%(重量)的水溶性聚合物混合物加到該油一樹脂混合物中。然后可用技術上已知的任何方法收集本方法的含有一種穩(wěn)定水溶性聚合物懸浮液的最終產物。盡管混合次序不是本發(fā)明的關鍵，但最好還是先加油后加聚合物。
還可視情在這些基本成分中加入抗氧化劑、表面活性劑、生物殺傷劑、甚至少量親有機物質的粘土，熟悉本技術的人往往會這么做的。
本發(fā)明產品通常具有能使微粒物質懸浮的膠凝強度。另外，這種膠凝強度發(fā)展非?？旎驇缀跏橇⒓串a生的，它屬于技術上所稱的flatgel。這意味著，它與通常的凝膠不同，其膠凝強度保持恒定或僅隨時間略為提高，它具有所希望的脆性，表現(xiàn)為易于澆注。
本發(fā)明的產品主要是通過觀察其脫水收縮，澆注點和在很寬的溫度范圍內的穩(wěn)定性而試驗的。脫水收縮可借助直尺或其它類似的帶刻度的裝置來進行測量。測量時將直尺或帶刻度的裝置插入，通過此懸浮物的清液部分直至與將此部分和含有固體懸浮物的一層分隔開來的界面接觸為止。清液層的厚度、即脫水收縮測定值，可直接從直尺或帶刻度裝置上確定。
下列實施例進一步說明本發(fā)明的各個方面。
發(fā)明組合物1本實施例包含如下組分輕質異鏈烷烴油(1) 700g油溶性樹脂(2) 20g水溶性聚合物(CMC)(3) 387g總共967g(1)使用Phillips Petroleum Company的商標為“SOLTROL 145”(0.8g/ml)的產品。
(2)使用Baroid Corporation的商標為“BARARESIN VIS”的產品。
(3)使用Phillips Petroleum Company的商標為“DRISPAC REGULAR”的產品。
利用Ross混合器，定在5的旋鈕位置，使油溶性樹脂在剪切力的作用下進入輕質異鏈烷烴油中，直到溫度達到140°F(60℃)。然后關閉混合器，使混合物冷卻到接近室溫。接著繼續(xù)進行剪切作用，直到所有油溶性樹脂與油混合(目視觀察)。然后將羧基甲基纖維素(CMC)混合到此混合物中去。
然后，將該樣品分成三份，每份一品脫。將第一份振蕩三天，以模擬運輸，有很輕微的脫水凝縮現(xiàn)象發(fā)生，但未觀察到沉淀。將第二份放置在-20°F(-29℃)冷凍室內直到溫度穩(wěn)定，未觀察到脫水凝縮和沉淀，樣品仍可澆注。將第三份放置在120°F(49℃)的烘箱中并靜置6個月，觀察到大約1/8英寸的脫水凝縮，但未見嚴重的沉淀。
這證明獲得了穩(wěn)定水溶性聚合物懸浮液。盡管有脫水凝縮發(fā)生，但無沉淀物生成。本組合物比目前市場上能買到的水溶性聚合物懸浮液穩(wěn)定。
發(fā)明組合物2本組合物包含如下組分輕質異鏈烷烴油(1) 9845g油溶性樹脂(2) 351.6g水溶性聚合物和二氧化硅(3) 6803.5g(1)使用Phillips Petroleum Company的商標為“SOLTROL 170”的產品。
(2)使用Baroid Corporation的商標為“BARARES VIS”的產品。
(3)使用Phillips PetroleumCompany的商標為“DRISPAC PLUS”LIQUID的產品。它基本上是由撒有2%(重量)的疏水性煅制二氧化硅的CMC組成的。
將油溶性樹脂加入到異鏈烷烴油中，在ROSS混合器中混合，直到混合物溫度達到62℃(143.6°F)。然后將水溶性聚合物和二氧化硅的混合物加到油/樹脂混合物中并充分混合。從混合物中取出三份一品脫樣品。將這三份樣品中的1號樣品振動三天以模擬運輸。六個月后未觀察到脫水凝縮或沉淀。還將一部分1號樣品在120°F(49℃)下加熱老化6個月，未觀察到脫水凝縮或沉淀。然后將溫度提高到150°F(66℃)，2個月后未觀察到脫水凝縮和沉淀。將這三個樣品中的2號樣品放置在-20°F(-29℃)冷凍室內直至溫度穩(wěn)定，6個月的試驗中未觀察到脫水凝縮或沉淀且樣品仍能澆注。將第三份樣品靜置在架子上6個月，未觀察到脫水凝縮或沉淀。
這證明在本發(fā)明的基本組合物中添加二氧化硅使其性能有了改進，這種改進是符合需要和有用的。結果產生了一種比發(fā)明組合物1中所示的本發(fā)明的基本組合物更為穩(wěn)定且具有更好性能的懸浮液。
發(fā)明組合物3除不用二氧化硅外，此組合物與上述發(fā)明組合物2相同。也收集三份一品脫樣品并使其在與上述發(fā)明組合物2相同的相應條件下進行試驗。
在任一樣品中都未觀察到嚴重的沉淀。但在熱老化，和/或持在架子上靜置6個月后的樣品中，觀察到大約1/8英寸脫水凝縮。
這表明此組合物雖然穩(wěn)定，但不及含有二氧化硅的組合物穩(wěn)定。
發(fā)明組合物4此組合物包含以下組分輕質異鏈烷烴油(1) 560g油溶性繹脂(2) 20g水溶性聚合物(3) 387g二氧化硅 2%(重量)(1)使用Phillips Petroleum Company的商標為“SOLTROL 170”的產品。
(2)使用Baroid Corporation的商標為“BARBARESIN VIS”的產品。
(3)使用Keleco Division，Merck and Company的商標為“KELZAN”的產品。這是一種黃原膠生物聚物合。該黃原膠聚合物預先撒有2%(重量)疏水性煅制二氧化硅。
使輕質異鏈烷烴油與油溶性樹脂在高剪切Ross混合器中共混直到所有預先撒有二氧化硅的樹脂與油混合且溫度穩(wěn)定在62℃(143.6°F)。分出一份樣品并放置在-20°F(-29℃)冷凍室內以測定其澆注點，它可在-20°F(-29℃)下澆注并在6個月后仍能澆注。
取出另一份樣品并在120°F(49℃)烘箱中放置6個月，未觀察到脫水凝縮或沉淀。6個月后，將烘箱溫度增至150°F(66℃)，八個星期后未觀察到脫水凝縮增加和沉淀。
這表明黃原膠性物聚合物的穩(wěn)定的懸浮液可用本發(fā)明的方法和組分來制備。
發(fā)明組合物5除了用聚丙烯酰胺替代黃原膠生物聚合物外，配方與發(fā)明組合物4中使用的相同。使樣品在與發(fā)明組合物4相似的條件下進行試驗。獲得的結果與發(fā)明組合物4的相似。
本實施例進一步證明另一種水溶性聚合物可用于本發(fā)明的實施。
發(fā)明組合物6除了用羧甲基羥乙基纖維素代替黃原膠生物聚合物外，配方與發(fā)明組合物4的相同。樣品同樣在與發(fā)明組合物4相似的條件下進行試驗，得到相似的結果。
此實施例進一步證明所有水溶性聚合物均可用于本明的實施。
雖然為了說明已對本發(fā)明作了詳細的描述，但不能認為本發(fā)明僅限于這些內容，本發(fā)明還包括在上述精神和范圍內的所有變化和改進。
權利要求
1.一種穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液，該懸浮液至少包含一種油、一種油溶樹脂和一種水溶聚合物。
2.一種如權利要求1所述的穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液，其中所述的水溶聚合物是羧甲基纖維素，其用量約為38-40%(重量);所述的油溶樹脂是氫化的苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物，其用量約為2-2.5%(重量);所述的油是異鏈烷烴油，其用量約為57-59%(重量)。
3.一種如權利要求1所述的穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液，該懸浮液還含二氧化硅。
4.一種如權利要求2所述的穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液，其中油是一種選自十四烷、十六烷、十二烷、混合異鏈烷烴、混合C13-C14異鏈烷烴，C14異鏈烷烴和C16異鏈烷烴的異鏈烷烴油。
5.一種如權利要求2所述的穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液，其中樹脂是氫化苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物。
6.一種如權利要求2所述的穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液，其中二氧化硅是疏水性煅制二氧化硅。
7.一種如權利要求2所述的穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液，其中水溶聚合物系選自Bishop美國專利4，735，659中公開的實施例。
8.一種權利要求2所述的穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液，其中水溶聚合物為羧甲基纖維素(CMC)。
9.一種如權利要求2所述的穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液，其中所述的二氧化硅的用量約為0.7-1%(重量);所述的水溶聚合物的用量約為38-40%(重量)所述的油溶樹脂的用量約為2-2.5%(重量);所述的油的用量約為57-59%(重量)。
10.一種如權利要求8所述的穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液，其中二氧化硅是疏水性煅制二氧化硅、水溶聚合物是羧甲纖維素(CMC)、油是一種異鏈烷烴油、油溶樹脂是一種氫化苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物。
11.一種制備穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液的方法，該方法包含下列(按序進行的)步驟(a)將油溶樹脂混合到油中;(b)將二氧化硅混合到(a)的混合物中或混合到水溶聚合物中;(c)將(b)組合物加入(a)中;(d)將(c)的組合物加熱適當一段時間;(e)收集生成的懸浮液。
全文摘要
提供一種新的穩(wěn)定水溶聚合物懸浮液和一種制備方法。這類組合物包含至少一種異鏈烷烴油介質、一種苯乙烯異戊二烯共聚物、一種水溶聚合物且最好與一些疏水性煅制二氧化硅以適當?shù)臄?shù)量和條件進行混合。
文檔編號C08J3/09GK1061981SQ9110186
公開日1992年6月17日 申請日期1991年3月25日 優(yōu)先權日1990年4月24日
發(fā)明者約翰·愛德華·霍斯特勒, 馬歇爾·D·畢曉普 申請人:菲利浦石油公司