BR112017000341B1 - Composição, e, método para fornecer um perfil reológico constante de um fluido de perfuração à base de óleo - Google Patents

Composição, e, método para fornecer um perfil reológico constante de um fluido de perfuração à base de óleo Download PDF

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Abstract

uma composição de organoargila, em que uma argila de filossilicato é trocada com íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [n-r1r2r3r4]+ em que pelo menos um de r1, r2 e r3 é uma mistura de grupos alquila ramificados. as composições de organoargila exibem diferentes propriedades em comparação com as composições de organoargila da técnica anterior trocadas com íons de amônio quaternário tendo a fórmula de [nrarbrcrd]+, onde pelo menos um de ra, rb, rc e rd não é uma mistura de grupos alquila ramificados, mas um único grupo alquila ramificado, como 12-metil estiril, tendo um ponto de ramificação localizado em uma única posição ao longo da cadeia principal linear dos grupos alquila ramificados.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
[001] Este pedido reivindica prioridade para o pedido de patente US não provisório 14/329.265 depositado em 11 de julho de 2014; pedido de patente US não provisório 14/329.289 depositado em 11 de julho de 2014; e pedido de patente US não provisório 14/329.305 depositado em 11 de julho de 2014 e cada um dos mesmos é incorporado por referência aqui em sua totalidade.
CAMPO DA INVENÇÃO
[002] A presente invenção refere-se a uma composição de organoargila em que uma argila de filossilicato é trocada com um íon de amônio quaternário tendo um ou mais substituintes alquila ramificados. A presente invenção também prevê composições de revestimento e uso de tais composições de organoargila como aditivos de fluido de perfuração.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[003] Organoargilas têm sido amplamente usadas como modificadores de reologia para tintas e revestimentos, tintas de impressão, graxas, fluidos de perfuração de poços de petróleo para aumentar a viscosidade de tal sistema. Organoargilas também encontram uso como aditivos em plásticos para melhorar uma variedade de propriedades, como propriedades de barreira, mecânicas, anti-estáticas e retardantes de chama. As organoargilas são tipicamente preparadas pela reação de um cátion orgânico, em particular um íon de amônio quaternário, com argila em vários métodos conhecidos na técnica. Se o cátion orgânico contiver pelo menos um grupo alquila contendo pelo menos 8 a 22 átomos de carbono, então, tais organoargilas têm a propriedade de aumentar a viscosidade em sistemas de base orgânica. As propriedades de aumento da viscosidade podem ser modificadas por mudança dos substituintes do íon de amônio quaternário. Por exemplo, relatos descrevem que a eficiência de viscosidade das organoargilas foi aumentada substituindo grupo alquila do íon de amônio quaternário por um grupo 2-hidroxietila, um grupo polioxietileno e grupos éster. No entanto, as composições de organoargilas previamente descritas não abordam os problemas associados com o aumento da viscosidade das tintas e revestimentos, tintas de impressão, graxas, fluidos de perfuração de poços de petróleo com temperatura decrescente.
[004] Os fluidos de perfuração, que incorporam organoargilas, têm sido usados desde o início das operações de perfuração de poços de petróleo nos Estados Unidos e fluidos de perfuração e sua química são uma área importante para investigações científicas e químicas. Mesmo assim, as demandas do ambiente de perfuração de poços de petróleo requerem aperfeiçoamentos crescentes no controle da reologia em amplas faixas de temperatura. Isto torna-se particularmente verdadeiro, por exemplo, como a busca por novas fontes de petróleo envolve uma maior necessidade para exploração em áreas de águas profundas e emprego de técnicas de perfuração horizontal.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[005] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo: uma argila de filossilicato; e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [N-R1R2R3R4]+em que um ou mais de R1, R2e R3é uma mistura de grupos alquila ramificados, cada grupo alquila ramificado tendo 12 a 22 átomos de carbono no total, uma cadeia principal linear e um ou mais C1 a C3 grupos alquila de ramificação, em que os grupos alquila de ramificação são distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado; e em que quando um ou mais de R2e R3não são grupos alquila ramificados, um ou mais de R2e R3são um primeiro grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total. R4é selecionado dentre o grupo consistindo de: um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono, um grupo arila, e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 12 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, um ou mais de R2e R3 são, cada, um primeiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R2e R3são metila e R4é benzila. Em algumas outras modalidades, R2, R3e R4são, cada, metila.
[006] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C usando uma composição de organoargila como um aditivo de fluido de perfuração. A composição de organoargila pode compreender: uma argila de filossilicato; e íons de amônio quaternário tendo 1 2 3 4+ 1 2 3 uma fórmula de [N-R R R R ] em que um ou mais de R , R e R é uma mistura de grupos alquila ramificados, cada grupo alquila ramificado tendo 12 a 22 átomos de carbono no total, uma cadeia principal linear e um ou mais C1 a C3 grupos alquila de ramificação, em que os grupos alquila de ramificação são distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado; e em que quando um ou mais de R2e R3não são grupos alquila ramificados, um ou mais de R2e R3são um primeiro grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total. R4é selecionado dentre o grupo consistindo de: um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono, um grupo arila, e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 12 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, um ou mais de R2e R3são, cada, um primeiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R2e R3são metila e R4é benzila. Em algumas outras modalidades, R2, R3e R4são, cada, metila.
[007] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo uma mistura de (i) uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR1R2R3R4]+e (ii) uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR8R9R10R11]+. Para uma composição de organoargila compreendendo uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo 1 2 3 4+ 1 2 3 uma fórmula de [NR R R R ] , um ou mais de R , R e R é, cada, uma mistura de grupos alquila ramificados cada tendo 12 a 22 átomos de carbono no total em que o grupo alquila ramificado tem um ou mais C1 a C3 grupos alquila distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo de uma cadeia principal linear do grupo alquila ramificado. Em uma modalidade, a presente descrição apresenta um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C usando uma tal composição de organoargila como um aditivo de fluido de perfuração.
[008] Para uma composição de organoargila compreendendo uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de 8 9 10 11 + 8 9 10 [NR R R R ] , um ou mais de R , R e R é, cada, um terceiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total. Em modalidades, quando um ou mais de R9e R10não são o terceiro grupo alquila linear, então, R9e R10 são, cada, um quarto grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total. R11é selecionado dentre um quinto grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono no total, um grupo arila e misturas dos mesmos.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES Primeira Modalidade
[009] A presente invenção fornece composições de organoargila onde uma argila de filossilicato é trocada com íons de amônio quaternário 1 2 3 4+ 1 2 3 tendo uma fórmula de [NR R R R ] em que pelo menos um de R , R e R é uma mistura de grupos alquila ramificados. Foi inesperadamente verificado que tais composições de organoargila exibem diferentes propriedades em comparação com as composições de organoargila da técnica anterior trocadas com íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NRaRbRcRd]+onde pelo menos um de Ra, Rb, Rce Rdnão é uma mistura de grupos alquila ramificados, mas uma alquila ramificada de grupo único, tal como 12-metil estearila, tendo um ponto de ramificação localizado em uma posição única ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado.
[0010] Em cada uma das modalidades, abaixo “substancialmente livre de átomos de carbono quaternários” deve significar que um átomo de carbono quaternário não é detectado por C13RMN.
[0011] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo: uma argila de filossilicato; e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [N-R1R2R3R4]+em que um ou mais de R1, R2e R3é uma mistura de grupos alquila ramificados, cada grupo alquila ramificado tendo 12 a 22 átomos de carbono no total, uma cadeia principal linear e um ou mais C1 a C3 grupos alquila de ramificação, em que os grupos alquila de ramificação são distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado; e em que quando um ou mais de R2e R3não são grupos alquila ramificados, um ou mais de R2e R3são um primeiro grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total. R4é selecionado dentre o grupo consistindo de: um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono, um grupo arila, e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 12 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, um ou mais de R2e R3 são, cada, um primeiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R2e R3são metila e R4é benzila. Em algumas outras modalidades, R2, R3e R4são, cada, metila.
[0012] Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado, de um ou mais de R1, R2e R3, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, de pelo menos 0,7. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de um ou mais de R1, R2e R3, tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 7. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de um ou mais de R1, R2e R3, tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 5. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de um ou mais de R1, R2e R3, tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 3. Em cada uma de tal modalidade, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0013] Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado, de um ou mais de R1, R2e R3, tem uma distribuição de pontos de ramificação distribuída ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado na faixa de uma posição 2 de átomo de carbono na cadeia principal linear, contando a partir de uma posição 1 de átomo de carbono que é ligado a N+, a uma posição w-2 de átomo de carbono, onde w é uma posição de átomo de carbono terminal na cadeia principal linear. Em tais modalidades, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0014] Em algumas modalidades, a cadeia principal linear, do grupo alquila ramificado de um ou mais de R1, R2e R3, contém menos de 0,5% átomo de átomos de carbono quaternários. Em outras modalidades, a cadeia principal linear, do grupo alquila ramificado com um ou mais de R1, R2e R3, é substancialmente livre de átomos de carbono quaternários.
[0015] A composição de organoargila pode conter suficientes íons de amônio quaternário para atender a 50 a 150 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 90 a 140 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 95 a 130 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Exemplos de ânions orgânicos são encontrados na Patente US 5.718.841 que é incorporada por referência em sua totalidade aqui.
[0016] Em uma modalidade, as composições de organoargila, descritas nesta seção, podem ser usadas como um aditivo de fluido de perfuração em um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
Segunda Modalidade
[0017] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo: uma argila de filossilicato; e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR1R2R3R4]+em que R1é uma mistura de grupos alquila ramificados, cada grupo alquila ramificado tendo 12 a 22 átomos de carbono no total, uma cadeia principal linear e um ou mais C1 a C3 grupos alquila de ramificação, em que os grupos alquila de ramificação são distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado; e em que R2e R3são independentemente selecionado dentre o grupo consistindo de: um primeiro grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total, em que R4é selecionado dentre o grupo consistindo de: um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono, um grupo arila, e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 12 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, um ou mais de R2e R3são, cada, o primeiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R2e R3são metila e R4é benzila. Em algumas outras modalidades, R2, R3e R4são, cada, metila.
[0018] Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado R1tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, de pelo menos 0,7. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado R1 tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 7. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado R1 tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 5. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado R1 tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 3. Em cada uma de tal modalidade, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0019] Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado R1tem uma distribuição de pontos de ramificação distribuída ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado na faixa de uma posição 2 de átomo de carbono na cadeia principal linear, contando a partir de uma posição 1 de átomo de carbono que é ligado a N+, para uma posição w-2 de átomo de carbono, onde w é uma posição de átomo de carbono terminal na cadeia principal linear. Em tais modalidades, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0020] Em algumas modalidades, a cadeia principal linear, do grupo alquila ramificado R1, contém menos de 0,5% átomo de átomos de carbono quaternários. Em outras modalidades, a cadeia principal linear, do grupo alquila ramificado R1, é substancialmente livre de átomos de carbono quaternários.
[0021] A composição de organoargila pode conter suficientes íons de amônio quaternário para atender a 50 a 150 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 90 a 140 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 95 a 130 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Exemplos de ânions orgânicos são encontrados na Patente US 5.718.841 que é incorporada por referência em sua totalidade aqui.
[0022] Em uma modalidade, as composições de organoargila, descritas nesta seção, podem ser usadas como um aditivo de fluido de perfuração em um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
Terceira Modalidade
[0023] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo: uma argila de filossilicato; e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR1R2R3R4]+em que R1e R2são uma mistura de grupos alquila ramificados, cada grupo alquila ramificado tendo 12 a 22 átomos de carbono no total, uma cadeia principal linear e um ou mais C1 a C3 grupos alquila de ramificação, em que os grupos alquila de ramificação são distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado; e em que R3é um primeiro grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total, R4 é selecionado dentre o grupo consistindo de: um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono no total, um grupo arila, e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 12 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, R3é um primeiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, R3é metila e R4 é benzila. Em algumas outras modalidades, R3e R4são, cada, metila.
[0024] Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado, de R1e R2, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, de pelo menos 0,7. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de R1e R2, tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 7. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de R1e R2, tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 5. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de R1e R2, tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 3. Em cada uma de tal modalidade, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0025] Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado R1e R2tem uma distribuição de pontos de ramificação distribuída ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado na faixa de uma posição 2 de átomo de carbono na cadeia principal linear, contando a partir de uma posição 1 de átomo de carbono que é ligado a N+, a uma posição w-2 de átomo de carbono, onde w é uma posição de átomo de carbono terminal na cadeia principal linear. Em tais modalidades, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0026] Em algumas modalidades, a cadeia principal linear, de cada grupo alquila ramificado R1e R2, contém menos de 0,5% átomo de átomos de carbono quaternários. Em outras modalidades, a cadeia principal linear, de cada grupo alquila ramificado R1e R2, é substancialmente livre de átomos de carbono quaternários.
[0027] A composição de organoargila pode conter suficientes íons de amônio quaternário para atender a 50 a 150 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 90 a 140 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 95 a 130 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Exemplos de ânions orgânicos são encontrados na Patente US 5.718.841 que é incorporada por referência em sua totalidade aqui.
[0028] Em uma modalidade, as composições de organoargila, descritas nesta seção, podem ser usadas como um aditivo de fluido de perfuração em um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
Quarta Modalidade
[0029] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo: uma argila de filossilicato; e 1 2 3 4+ 1 íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR R R R ] , em que R , R2e R3são, cada, uma mistura de grupos alquila ramificados, cada grupo alquila ramificado tendo 12 a 22 átomos de carbono no total, uma cadeia principal linear e um ou mais C1 a C3 grupos alquila de ramificação, em que os grupos alquila de ramificação são distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado; e em que R4é selecionado dentre o grupo consistindo de: um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono, uma alquila, um grupo arila, e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 12 a 18 átomos de carbono. Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado tem 14 a 18 átomos de carbono. Em algumas modalidades, R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, R4é benzila. Em algumas outras modalidades, R4é metila.
[0030] Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado R1, R2e R3tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, de pelo menos 0,7. Em algumas outras modalidades, cada grupo alquila ramificado R1, R2e R3tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 7. Em algumas outras modalidades, cada grupo alquila ramificado R1, R2e R3tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 5. Em algumas outras modalidades, cada grupo alquila ramificado R1, R2e R3tem um número médio de ramificações por grupo alquila ramificado na faixa de 0,7 a 3. Em cada uma de tal modalidade, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0031] Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado R1, R2e R3tem uma distribuição de pontos de ramificação distribuída ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado na faixa de uma posição 2 de átomo de carbono na cadeia principal linear, contando a partir de uma posição 1 de átomo de carbono que é ligado a N+, para uma posição w-2 de átomo de carbono, onde w é uma posição de átomo de carbono terminal na cadeia principal linear. Em tais modalidades, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0032] Em algumas modalidades, a cadeia principal linear, de cada grupo alquila ramificado R1, R2e R3, contém menos de 0,5% átomo de átomos de carbono quaternários. Em outras modalidades, a cadeia principal linear, de cada grupo alquila ramificado R1, R2e R3, é substancialmente livre de átomos de carbono quaternários.
[0033] A composição de organoargila pode conter suficientes íons de amônio quaternário para atender a 50 a 150 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 90 a 140 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 95 a 130 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Exemplos de ânions orgânicos são encontrados na Patente US 5.718.841 que é incorporada por referência em sua totalidade aqui.
[0034] Em uma modalidade, as composições de organoargila, descritas nesta seção, podem ser usadas como um aditivo de fluido de perfuração em um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
Quinta Modalidade
[0035] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo uma mistura de (i) uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR1R2R3R4]+e (ii) uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR8R9R10R11]+. Para uma composição de organoargila compreendendo uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo 1 2 3 4 + 1 2 3 é, cada, uma fórmula de [NR R R R ] , um ou mais de R , R e R uma mistura de grupos alquila ramificados cada tendo 12 a 22 átomos de carbono no total em que o grupo alquila ramificado tem um ou mais grupos alquila C1 a C3 distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo de uma cadeia principal linear do grupo alquila ramificado. Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado pode ter 12 a 18 átomos de carbono no total ou 14 a 18 átomos de carbono no total. Em modalidades, quando um ou mais de R2e R3não é um grupo alquila ramificado, R2e R3são, cada, um primeiro grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total. R4é selecionado dentre o grupo consistindo de um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono, um grupo arila e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, um ou mais de R2e R3são, cada, o segundo grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total; e R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R2e R3são metila e R4é benzila. Em algumas outras modalidades, R2, R3e R4são, cada, metila.
[0036] Para uma composição de organoargila compreendendo uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de 8 9 10 11 + 8 9 10 é, cada, [NR R R R ] , um ou mais de R , R e R um terceiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total. Em modalidades, quando um ou mais de R9e R10não são o terceiro grupo alquila linear, então, R9e R10 são, cada, um quarto grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total. R11é selecionado dentre um quinto grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono no total, um grupo arila e misturas dos mesmos. Em algumas modalidades, o terceiro grupo alquila linear pode ter 12 a 18 átomos de carbono no total ou 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, um ou mais de R9e R10são, cada, o quarto grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, R11é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R9e R10são metila e R11é benzila. Em algumas outras modalidades, R9, R10e R11são, cada, metila.
[0037] Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, de pelo menos 0,7. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 7. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 5. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 3. Em cada uma de tal modalidade, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0038] Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, tem uma distribuição de pontos de ramificação distribuída ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado na faixa de uma posição 2 de átomo de carbono na cadeia principal linear, contando a partir de uma posição 1 de átomo de carbono que é ligado a N+, para uma posição w-2 de átomo de carbono, onde w é uma posição de átomo de carbono terminal na cadeia principal linear. Em tais modalidades, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0039] Em algumas modalidades, a cadeia principal linear, de cada grupo alquila ramificado de [NR1R2R3R4]+, contém menos de 0,5% átomo de átomos de carbono quaternários. Em outras modalidades, a cadeia principal linear, de cada grupo alquila ramificado de [NR1R2R3R4]+, é substancialmente livre de átomos de carbono quaternários.
[0040] A composição de organoargila pode conter suficientes íons de amônio quaternário para atender a 50 a 150 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 90 a 140 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou um polímero aniônico. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 95 a 130 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Exemplos de ânions orgânicos são encontrados na Patente US 5.718.841 que é incorporada por referência em sua totalidade aqui.
[0041] Em uma modalidade, as composições de organoargila, descritas nesta seção, podem ser usadas como um aditivo de fluido de perfuração em um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
Sexta Modalidade
[0042] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo uma mistura de (i) uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR1R2R3R4]+em que R1é uma mistura de grupos alquila ramificados tendo 12 a 22 átomos de carbono no total e (ii) uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR8R9R10R11]+em que um ou mais de R8, R9e R10 é, cada,um terceiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades da composição de organoargila de uma argila de filossilicato e os íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR1R2R3R4]+, grupo alquila ramificado de R1tem um ou mais C1 a C3 grupos alquila distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo de uma cadeia principal linear do grupo alquila ramificado. Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, pode ter 12 a 18 átomos de carbono no total ou 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, um ou mais de R2e R3são, cada, um primeiro grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono e R4é selecionado dentre: um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono no total, um grupo arila. Em algumas modalidades, um ou mais de R2e R3são, cada, o primeiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total, 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R2e R3são metila e R4é benzila. Em algumas outras modalidades, R2, R3e R4são, cada, metila.
[0043] Em algumas modalidades da composição de organoargila de uma argila de filossilicato e os íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR8R9R10R11]+, um ou mais de R9e R10são, cada, um quarto grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total. R11é selecionado dentre um quinto grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono no total, um grupo arila, e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o terceiro grupo alquila linear, de [NR8R9R10R11]+, pode ter 12 a 18 átomos de carbono no total ou 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, um ou mais de R9e R10são, cada, o quarto grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, R11é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R9e R10são metila e R11é benzila. Em algumas outras modalidades, R9, R10e R11são, cada, metila.
[0044] Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado R1, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, de pelo menos 0,7. Em algumas outras modalidades, o grupo 1 1 2 3 4+ alquila ramificado R , de [NR R R R ] , tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 7. Em algumas 1 1 2 3 4+ outras modalidades, o grupo alquila ramificado R , de [NR R R R ] , tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 5. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado R1, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 3. Em cada uma de tal modalidade, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0045] Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado R1, de [NR1R2R3R4]+, tem uma distribuição de pontos de ramificação distribuída ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado R1na faixa de uma posição 2 de átomo de carbono na cadeia principal linear, contando a partir de uma posição 1 de átomo de carbono que é ligado a N+, para uma posição w-2 de átomo de carbono, onde w é uma posição de átomo de carbono terminal na cadeia principal linear. Em tais modalidades, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0046] Em algumas modalidades, a cadeia principal linear, do grupo alquila ramificado R1de [NR1R2R3R4]+, contém menos de 0,5% átomo de átomos de carbono quaternários. Em outras modalidades, a cadeia principal linear, do grupo alquila ramificado R1de [NR1R2R3R4]+, é substancialmente livre de átomos de carbono quaternários.
[0047] A composição de organoargila pode conter suficientes íons de amônio quaternário para atender a 50 a 150 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 90 a 140 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 95 a 130 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Exemplos de ânions orgânicos são encontrados na Patente US 5.718.841 que é incorporada por referência em sua totalidade aqui.
[0048] Em uma modalidade, as composições de organoargila, descritas nesta seção, podem ser usadas como um aditivo de fluido de perfuração em um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
Sétima Modalidade
[0049] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo uma mistura de (i) uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR1R2R3R4]+em que R1e R2são, cada, uma mistura de grupos alquila ramificados tendo 12 a 22 átomos de carbono no total e (ii) uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de 8 9 10 11 + 8 9 10 é, cada, [NR R R R ] em que um ou mais de R , R e R um terceiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades da composição de organoargila compreendendo mistura de (i) uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR1R2R3R4]+, o grupo alquila ramificado tem um ou mais grupos alquila C1 a C3 distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo de uma cadeia principal linear do grupo alquila ramificado. Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado pode ter 12 a 18 átomos de carbono no total ou 14 a 18 átomos de carbono no total. R3é um primeiro grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total, R4é selecionado dentre um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono, um grupo arila e misturas dos mesmos. Em algumas modalidades, R3é o primeiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total, 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total; e R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, R3é metila e R4 é benzila. Em algumas outras modalidades, R3e R4são, cada, metila.
[0050] Em algumas modalidades da composição de organoargila compreendendo uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de [NR8R9R10R11]+, o terceiro grupo alquila linear pode ter 12 a 18 átomos de carbono no total ou 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, um ou mais de R9e R10são, cada, um quarto grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, um ou mais de R9e R10são, cada, o quarto grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades. R11é selecionado dentre um quinto grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono no total, um grupo arila e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, R11é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R9e R10são metila e R11é benzila. Em algumas outras modalidades, R9, R10e R11são, cada, metila.
[0051] Em algumas modalidades, os grupos alquila ramificados R1e R2 1 2 3 4+ , de [NR R R R ] , tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, pelo menos 0,7. Em algumas outras modalidades, os 1 2 1 2 3 4+ grupos alquila ramificados R e R , de [NR R R R ] , tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 7. Em algumas outras modalidades, os grupos alquila ramificados R1e R2, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 5. Em algumas outras modalidades, os grupos 1 2 1 2 3 4+ alquila ramificados R e R , de [NR R R R ] , tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 3. Em cada uma de tal modalidade, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0052] Em algumas modalidades, os grupos alquila ramificados R1e R2 1 2 3 4+ , de [NR R R R ] , tem uma distribuição de pontos de ramificação distribuída ao longo da cadeia principal linear dos grupos alquila ramificados R1e R2na faixa de uma posição 2 de átomo de carbono na cadeia principal linear, contando a partir de uma posição 1 de átomo de carbono que é ligado a N+, para uma posição w-2 do átomo de carbono, onde w é uma posição de átomo de carbono terminal na cadeia principal linear. Em tais modalidades, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0053] Em algumas modalidades, a cadeia principal linear, dos grupos alquila ramificados R1e R2de [NR1R2R3R4]+, contém menos de 0,5% átomo de átomos de carbono quaternários. Em outras modalidades, a cadeia principal linear, dos grupos alquila ramificados R1e R2de [NR1R2R3R4]+, é substancialmente livre de átomos de carbono quaternários.
[0054] A composição de organoargila pode conter suficientes íons de amônio quaternário para atender a 50 a 150 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 90 a 140 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 95 a 130 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Exemplos de ânions orgânicos são encontrados na Patente US 5.718.841 que é incorporada por referência em sua totalidade aqui.
[0055] Em uma modalidade, as composições de organoargila, descritas nesta seção, podem ser usadas como um aditivo de fluido de perfuração em um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
Oitava Modalidade
[0056] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo mistura de (i) uma argila de filossilicato e íons de amônio quaternário tendo uma fórmula de 1 2 3 4+ 1 2 3 [NR R R R ] em que R , R e R são, cada, uma mistura de grupos alquila ramificados tendo 12 a 22 átomos de carbono no total e R4é um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono no total, uma arila e misturas dos mesmos e (ii) uma argila de filossilicato e íons de amônio 8 9 10 11 + 8 quaternário tendo uma fórmula de [NR R R R ] em que um ou mais de R , R9e R10 é, cada,um terceiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total e R11é independentemente selecionado dentre um quinto grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono no total, uma arila e misturas dos mesmos..
[0057] Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado tem um ou mais grupos alquila C1 a C3 distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo de uma cadeia principal linear do grupo alquila ramificado. Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado pode ter 12 a 18 átomos de carbono no total ou 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, o terceiro grupo alquila linear pode ter 12 a 18 átomos de carbono no total ou 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, R4é benzila. Em algumas outras modalidades, R4é, cada, metila.
[0058] Em algumas modalidades, um ou mais de R9e R10são, cada, um quarto grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, um ou mais de R9e R10são, cada, o quarto grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total e R11é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R9e R10são metila e R11é benzila. Em algumas outras modalidades, R9, R10e R11são, cada, metila.
[0059] Em algumas modalidades, os grupos alquila ramificados R1, R2 e3 1 2 3 4+ R , de [NR R R R ] , tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, pelo menos 0,7. Em algumas outras modalidades, os 1 2 3 1 2 3 4+ grupos alquila ramificados R , R e R , de [NR R R R ] , tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 7. Em algumas outras modalidades, os grupos alquila ramificados R1, R2e R3, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 5. Em algumas outras modalidades, os grupos 1 2 3 1 2 3 4+ alquila ramificados R , R e R , de [NR R R R ] , tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 3. Em cada uma de tal modalidade, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0060] Em algumas modalidades, os grupos alquila ramificados R1, R2 e3 1 2 3 4+ R , de [NR R R R ] , tem uma distribuição de pontos de ramificação distribuída ao longo da cadeia principal linear dos grupos alquila ramificados R1, R2e R3na faixa de uma posição 2 de átomo de carbono na cadeia principal linear, contando a partir de uma posição 1 de átomo de carbono que é ligado a N+, a uma posição w-2 de átomo de carbono, onde w é uma posição de átomo de carbono terminal na cadeia principal linear. Em tais modalidades, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0061] Em algumas modalidades, a cadeia principal linear, dos grupos 1 2 3 1 2 3 4+ alquila ramificados R , R e R de [NR R R R ] , contém menos de 0,5% átomo de átomos de carbono quaternários. Em outras modalidades, a cadeia 1 2 3 1 2 3 4+ principal linear, dos grupos alquila ramificados R , R e R de [NR R R R ] , é substancialmente livre de átomos de carbono quaternários.
[0062] A composição de organoargila pode conter suficientes íons de amônio quaternário para atender a 50 a 150 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 90 a 140 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 95 a 130 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em excesso da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Exemplos de ânions orgânicos são encontrados na Patente US 5.718.841 que é incorporada por referência em sua totalidade aqui.
[0063] Em uma modalidade, as composições de organoargila, descritas nesta seção, podem ser usadas como um aditivo de fluido de perfuração em um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
Nona Modalidade
[0064] Em uma modalidade, a presente descrição apresenta uma composição de organoargila compreendendo uma argila de filossilicato e uma mistura de íons de amônio quaternário tendo fórmulas de (i) [NR1R2R3R4]+ em que um ou mais de R1, R2e R3é, cada, uma mistura de grupos alquila ramificados cada tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 12 a 18 átomos de carbono no total ou 14 a 18 átomos de carbono no total e (ii) [NR8R9R10R11]+ em que um ou mais de R8, R9e R10é, cada, um terceiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 12 a 18 átomos de carbono no total ou 14 a 18 átomos de carbono no total. Em algumas modalidades, o grupo alquila ramificado tem um ou mais C1 a C3 grupos alquila distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo de uma cadeia principal linear do grupo alquila ramificado.
[0065] Em algumas modalidades de íon de amônio quaternário tendo fórmula de (i) [NR1R2R3R4]+, quando um ou mais de R2e R3não são grupos alquila ramificados, um ou mais de R2e R3são, cada, um primeiro grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total. R4é independentemente selecionado dentre um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total, um grupo arila e misturas dos mesmos. Em algumas modalidades, um ou mais de R2e R3são, cada, o primeiro grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total; 1 a 6 átomos de carbono no total ou 7-11 átomos de carbono no total; e R4é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R2e R3são metila e R4é benzila. Em algumas outras modalidades, R2, R3e R4são, cada, metila.
[0066] Em algumas modalidades do íon de amônio quaternário tendo fórmula de [NR8R9R10R11]+em que, R8é o terceiro grupo alquila linear e R9e R10são, cada, um quarto grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total, e R11é selecionado dentre um quinto grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de emper no total, um grupo arila e misturas dos mesmos. O quarto grupo alquila linear pode ter 12 a 22 átomos de emper no total; 1 a 6 átomos de emper no total ou 7-11 átomos de emper no total. R11é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R9e R10são metila e R11é benzila. Em algumas outras modalidades, R9, R10e R11são, cada, metila.
[0067] Em algumas modalidades do íon de amônio quaternário tendo fórmula de [NR8R9R10R11]+, R8e R9são o terceiro grupo alquila linear e R10é um quarto grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de emper no total, e R11 é selecionado dentre um quinto grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de emper no total, um grupo arila e misturas dos mesmos. O quarto grupo alquila linear pode ter 12 a 22 átomos de emper no total; 1 a 6 átomos de emper no total ou 7-11 átomos de emper no total. R11é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R9e R10são metila e R11é benzila. Em algumas outras modalidades, R9, R10e R11são, cada, metila.
[0068] Em algumas modalidades do íon de amônio quaternário tendo 8 9 10 11 + 8 9 10 fórmula de [NR R R R ] , R , R e R são o terceiro grupo alquila linear e R11é selecionado dentre um quinto grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de emper no total, um grupo arila e misturas dos mesmos. R11é independentemente um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila. Em algumas outras modalidades, um ou mais de R9e R10são metila e R11é benzila. Em algumas outras modalidades, R9, R10e R11são, cada, metila.
[0069] Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, de pelo menos 0,7. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 7. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 5. Em algumas outras modalidades, o grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, tem um número médio de ramificações, por grupo alquila ramificado, na faixa de 0,7 a 3. Em cada uma de tal modalidade, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0070] Em algumas modalidades, cada grupo alquila ramificado, de [NR1R2R3R4]+, tem uma distribuição de pontos de ramificação distribuída ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado na faixa de uma posição 2 de átomo de emper na cadeia principal linear, contando a partir de uma posição 1 de átomo de carbono que é ligado a N+, para uma posição w-2 de átomo de carbono, onde w é uma posição de átomo de carbono terminal na cadeia principal linear. Em tais modalidades, uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
[0071] Em algumas modalidades, a cadeia principal linear, de cada grupo alquila ramificado de [NR1R2R3R4]+, contém menos de 0,5% átomo de átomos de carbono quaternários. Em outras modalidades, a cadeia principal linear, de cada grupo alquila ramificado de [NR1R2R3R4]+, é substancialmente livre de átomos de carbono quaternários.
[0072] A composição de organoargila pode conter suficientes íons de amônio quaternário para atender a 50 a 150 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão em uma concentração de 90 a 140 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga positiva do íon quaternário, em emper da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou um polímero aniônico. Em algumas modalidades, os íons de amônio quaternário estão emper concentração de 95 a 130 por cento de capacidade de troca catiônica de filossilicato em que a carga emperat do íon quaternário, em emper da capacidade de troca, é equilibrada por um ânion inorgânico ou ânion orgânico ou polímero aniônico. Exemplos de ânions orgânicos são encontrados na Patente US 5.718.841 que é incorporada por referência em sua totalidade aqui.
[0073] Em uma modalidade, as composições de organoargila, descritas nesta seção, podem ser usadas como um aditivo de fluido de perfuração em um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
Preparação de Íons de Amônio Quaternário
[0074] Os íons de amônio quaternário são obtidos quando as aminas graxas são quaternizadas com agentes alquilantes tais como cloreto de metila, cloreto de benzila e similares. Note-se que as aminas graxas podem conter uma ou mais cadeias alquila por grupo amina. Vários processos comerciais foram desenvolvidos para produzir aminas graxas (cadeia alquila longa). Os ácidos graxos podem ser prontamente convertidos em aminas graxas usando uma via nitrila, como descrito em US 5.634.969, por exemplo. As aminas graxas podem também ser preparadas por reação de álcool graxo com agentes de aminação, como descrito, por exemplo, em US 4.683.336 ou US 4.994.620. Alternativamente, as olefinas internas e/ou terminais de cadeia alquila longa podem ser convertidas em aminas graxas por meio de hidrobromação e reação com agentes aminantes, como descrito em US 4.024.189 ou US 7.342.136. As referidas olefinas podem ser obtidas por oligomerização de olefinas mais curtas ou craqueamento de moléculas de tipo cera de parafina maiores.
[0075] Cadeias de alquila graxa podem ser derivadas de várias fontes oleo-químicas naturais. Estas fontes podem ser usadas para fornecer matérias- primas para as vias nitrila ou álcool que produzem aminas graxas. Ácidos graxos de palma ou sebo são matérias-primas populares para a fabricação de organoargila devido ao custo e disponibilidade. A maioria dos ácidos graxos que são derivados de origem animal ou vegetal são lineares. Os ácidos graxos podem ser convertidos em álcoois graxos que são, então, usados na via álcool graxo para produzir aminas graxas
[0076] Ácidos graxos saturados de cadeia ramificada também podem ser obtidos a partir de ácidos graxos naturais. Ácido isosteárico é um subproduto na produção de ácido dimérico, mas os rendimentos são relativamente baixos tornando tais materiais caros. Recentemente, avanços significativos foram obtidos para isomerizar cargas de alimentação natural, de modo que cadeias de alquila linear possam ser convertidas em cadeias de alquila ramificadas, US 5.677.473. A tecnologia descrita em US 2011/0263884 descreve um processo de isomerização esqueletal de elevado rendimento de ácidos graxos lineares insaturados, como ácido oleico. O processo é altamente seletivo e rentável (Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51, 12041-12045). Ácido isosteárico é tipicamente uma mistura isomérica onde a ramificação ocorre em várias posições ao longo da cadeia. Ácidos isosteáricos são comercialmente disponíveis sob as marcas comerciais Century, Emersol, Emery, Oxocol e Prisorine.
[0077] Processos petroquímicos foram desenvolvidos que convertem gás natural ou olefinas, como etileno, propileno e similares, em cadeias de alquila graxas para preparar produtos como, por exemplo, álcoois graxos. Craqueamento de parafina também pode produzir olefinas de cadeia longa que podem ser convertidas em álcoois graxos via um processo de hidroformilação. O desempenho de álcoois primários lineares com base em petroquímicos e derivados é, em muitas aplicações, comparável aos produtos de álcool à base de óleo, porque a composição química é essencialmente a mesma. No entanto, os vários processos petroquímicos também podem dar cadeias com um certo grau de ramificação. Os álcoois de Ziegler, Fisher- Tropsch, Oxo e Querbet contêm, todos, variados graus de cadeias alquila ramificadas. Álcoois petroquímicos de cadeia longa típicos que são comercialmente disponíveis incluem álcoois NEODOL (Shell), EXXAL (Exxon) e ALFOL, SAFOL, MARLIPAL, ISALCHEM, ALCHEM e LIAL (Sasol). Patentes US 5.849.960, 6.150.322, 7.781.390 e referências nos mesmos descrevem processos e composições de álcoois petroquímicos lineares, bem como ramificados. A isomerização esqueletal de olefinas de cadeia longa em olefinas ramificadas seguida por hidroformilação seletiva dão álcoois ramificados tal como NEODOL 67, que é um álcool altamente ramificado (Handbook of Detergents, Parte F: Production). Assim, a ramificação de alquila pode ocorrer em qualquer local em torno da cadeia alquila, e o grupo de ramificação pode ser metila, etila ou mesmo grupos alquila mais longos. O número médio de ramificação por cadeia alquila pode ser determinado com análise 1H e 13C RMN, enquanto a distribuição de comprimento de cadeia alquila pode ser estimada com GC. Uma ramificação média por cadeia alquila acima da unidade significa que algumas cadeias alquila têm mais do que uma ramificação por cadeia alquila.
Argilas de Filossilicato
[0078] A argila de filossilicato inclui argila de filossilicato natural ou sintética, ou suas misturas, que sofrem reações de troca iônica com cátions de amônio quaternário formando uma organoargila. As argilas de filossilicato naturais representativas incluem esmectitas, paligorskita, sepiolita, vermiculitas e micas. Exemplos de argilas de tipo esmectita incluem montmorilonita, bentonita, hectorita, saponita, estevensita e beidelita. Em algumas modalidades, a argila de silicossilicato inclui argilas intumescentes, como hectorita e bentonita do tipo Wyoming. Em algumas modalidades, a argila de filossilicato é uma mistura de hectorita e bentonita. A bentonita e suas propriedades são descritas extensamente no capítulo intitulado "Bentonite," em Carr, D., ed. 1994, Industrial Minerals and Rocks, 6a. ed. (publicado por Society For Mining, Metallurgy and Exploration, Colorado). As argilas de tipo esmectita são bem conhecidas na arte e são comercialmente disponíveis de várias fontes. As argilas de filossilicato usadas de acordo com a presente invenção são descritas em detalhes em “Hydrous Fhyllosilicates, Reviews in Mineralogy, Volume 19, S.W. Bailey, editor.” Outra literatura importante pode ser encontrada em série de livros da Elsevier de título “Developments in Clay Science”, em particular Volume 5, de título “Handbook of Clay Science."
[0079] Argilas de esmectita são materiais de silicato hidrofílicos, em placas, em camadas. No estado seco, várias camadas de argila de tamanho nano são normalmente empilhadas uma em cima da outra e estas pilhas, ou tactóides, são aglomerados em partículas. No entanto, as plaquetas separam-se espontaneamente uma da outra quando o pó seco de argila é disperso em água. Esta "deslaminação de camadas"é às vezes também referida como "esfoliação de camadas." As camadas de argila esmectita carregam uma carga negativa líquida sobre as plaquetas que é neutralizada por cátions metálicos que estão posicionados sobre as superfícies das plaquetas. Uma organoargila é formada quando os cátions de metal são trocados com cátions orgânicos. Esta reação pode ser parcialmente completada ou leva até conclusão. Tratamento de superfície orgânico é com frequência necessário para melhorar a compatibilidade da argila com sistemas orgânicos. Similar às argilas inorgânicas "pristina" em água, organoargilas podem deslaminar em sistemas orgânicos (solventes, polímeros): isto é, as camadas de argila que estão agora decoradas com cátions orgânicos são separadas uma da outra quando elas são esfoliadas nos referidos sistemas.
[0080] Em uma modalidade, a argila de filossilicato pode incluir argila bruta ou argila beneficiada. A argila bruta contém material de ganga ou não argila, enquanto que o material de ganga foi amplamente removido da argila beneficiada. Em uma modalidade usando argila bruta, podem ser alcançadas economias substanciais de custos porque as etapas para o processo de beneficiamento de argila e conversão na forma de sódio são eliminadas.
[0081] Em algumas modalidades, as argilas de filossilicato incluem argilas de filossilicato sintéticas incluindo vermiculita sintética, esmectita sintética, hectorita sintética, fluoro-hectorita sintética e mica sintética. O desempenho de organoargilas com base em argila sintética pode diferir, positivamente ou negativamente, do baseado em argilas de ocorrência natural. Estas diferenças podem ser devido à sua composição química e homogeneidade, à capacidade de troca iônica, à localização dos sítios de troca iônica, às impurezas, à área de superfície, ao tamanho e distribuição de plaquetas e outras razões. Estas argilas, também, podem ser opcionalmente purificadas, se desejado.
[0082] Os cátions inorgânicos permutáveis da argila de filossilicato podem ser sódio ou outro cátion. Preferivelmente, os cátions permutáveis serão sódio. Em algumas modalidades, os cátions permutáveis podem ser uma mistura de sódio, magnésio e cálcio. Em uma modalidade, a forma de sódio da argila esmectita pode ser usada. Para preparar a forma sódio de uma modalidade, argila de bentonita pode ser convertida na forma sódio por preparação de uma pasta fluida de argila aquosa e passagem da pasta fluida através de um leito de resina de troca catiônica na forma de sódio. Em outra modalidade, a forma sódica da argila esmectita pode ser preparada misturando a argila com água e um composto de sódio solúvel, como carbonato de sódio, hidróxido de sódio, etc.
[0083] Em uma modalidade, a argila de filossilicato inclui argila do tipo esmectita com uma capacidade de troca catiônica de pelo menos 45 mMols por 100 gramas de argila, base de argila ativa a 100%, como determinado pelo método bem conhecido de acetato de amônio ou método equivalente. Em outra modalidade, a argila de filossilicato inclui argila de tipo esmectita com uma capacidade de troca catiônica de pelo menos 75 mMols por 100 gramas de argila, base de argila ativa a 100%.
[0084] A argila pode estar em formas cisalhada ou não cisalhada das argilas esmectita acima listadas. Em uma modalidade, a forma cisalhada da argila esmectita pode proporcionar um desempenho melhorado em comparação com o material de argila não cisalhado. Elementis Specialties, Inc. e seu antecessor expediram patentes descrevendo o cisalhamento de argila esmectita, como descrito na Patente U.S. 4 695 402 e na Patente U.S. 4 742 098, que são aqui incorporadas por referência em sua totalidade.
[0085] As organoargilas, aqui descritas, podem ser usadas em uma variedade de aplicações. Em algumas modalidades, as organoargilas podem ser usadas como modificadores de reologia, agentes anti-sedimentação, aditivos de controle de escorrimento ou como adsorventes ou como absorventes, onde a organoargila irá hospedar outros pares de íons dentro da galeria. Em algumas modalidades, as organoargilas podem ser usadas como aditivos em graxas, adesivos, selantes, tintas de impressão, bens de consumo, como batom, desodorante, esmalte de unha e similares.
[0086] Em algumas modalidades, as organoargilas, aqui descritas, podem ser usadas em sistemas de revestimento em que a organoargila é dispersível em fluidos orgânicos ou à base de solventes, isto é, não aquosos, para proporcionar uma ampla variedade de propriedades reológicas e modificadoras de viscosidade para tais fluidos. Estes fluidos não aquosos incluem tintas à base de óleo e revestimentos, bem como tintas à base de óleo, fluidos de perfuração, calafates e adesivos.
Composição de revestimento contendo composições de organoargila
[0087] Em uma modalidade, as composições de organoargila aqui descritas podem ser usadas para espessar uma variedade de composições à base de solvente e orgânicas. Em certas modalidades, as composições de organoargila da presente invenção são úteis em solventes não aquosos, incluindo soluções de polímeros não aquosos, como, por exemplo, uma solução de um alquídico em álcoois minerais, dispersões de polímeros em meios não aquosos (chamadas dispersões não aquosas) e tintas não aquosas, decapantes de tintas, adesivos, tintas de impressão, vedantes, mástiques, calafates, dispersões de pigmentos e pastas de impressão de pigmentos podem ser, com vantagem, encorpados, viscosificados ou espessados, pela presente invenção. Em certa modalidade, as composições de organoargila aqui descritas são particularmente úteis, por exemplo, em espessamento de composições à base de solventes alifáticos e aromáticos, e podem também ser usadas em composições de base (cetonas, álcoois, ésteres) polares. Em certas modalidades, as composições de organoargila de acordo com a presente invenção podem ser usadas, por exemplo, em composições orgânicas ilustrativas incluindo tintas alquídicas alifáticas, tais como tintas de "venda comercial", vernizes, tinta à base de epóxi, poliésteres, tintas de base alquídica modificada e alquídica, poliéster e esmaltes cozidos acrílicos, tais como tintas industriais de qualidade padrão, certos selantes e sistemas termoendurecidos como formulações de resinas de poliésteres insaturados. Em certas modalidades, as composições de organoargila de acordo com a presente invenção podem ser usadas, por exemplo, em esmaltes de cozimento sólidos com alto teor de aromáticos que incluem sistemas baseados em sistema alquídico/melamina, acrílico/melamina e poliéster/melamina incluindo esmaltes para aparelhos e esmaltes para equipamentos. Adicionalmente, as composições de organoargila podem ser usadas em esmaltes secos ao ar com elevado teor de sólidos com base em formulações alquídicas e alquídicas modificadas.
[0088] Além dos sistemas baseados em solventes alifáticos e aromáticos, as composições de organoargilas da presente invenção também podem ser usadas em sistemas à base de petróleo e à base de óleo vegetal. Os óleos vegetais ilustrativos incluem, mas não estão limitados a, óleo de soja, óleo de colza, óleo de canola, óleo de palma, óleo de farelo de arroz e similares. Em uma modalidade, as composições de organoargila da presente invenção podem ser dispersas na composição orgânica para proporcionar características de viscosidade melhoradas.
[0089] A quantidade de composições de organoargila usadas em um caso específico é determinada por em numerosos fatores, incluindo o tipo da composição à base de solvente orgânico a ser espessada, e o nível de espessamento desejado. Em relação ao peso, a quantidade da composição de organoargila é geralmente de cerca de 0,1 a cerca de 1% em peso, de preferência de cerca de 0,1 a cerca de 0,7% em peso e mais preferivelmente de cerca de 0,25 a cerca de 0,5% em peso do sistema de tinta. As composições de organoargila desta invenção também podem ser usadas em combinação com outros aditivos reológicos. Resina polimérica contendo composições de organoargila
[0090] As composições de organoargila, aqui descritas podem ser combinadas com várias resinas poliméricas para formar uma composição compósita.
[0091] Em algumas modalidades, a resina polimérica é uma resina termoplástica. Em tais modalidades, a resina termoplástica compreende poliolefina, poliuretano, poliamida, fluoropolímero, poliimida, policarbonato, poliéster, polissulfona, polilactona, poliacetal, copolímero acrilonitrila, óxido de polifenileno, sulfeto de polifenileno, poliestireno, policetona aromática ou uma combinação dos mesmos.
[0092] Em algumas modalidades, a resina polimérica é uma resina de termofixação. Em tais modalidades, a resina de termofixação compreende resinas epóxi, resinas alquídicas, resinas acrílicas, resinas uretano de uma parte e duas partes, resinas cianato, resinas fenólicas, resinas aminoplasto, e combinações das mesmas.
[0093] Em algumas modalidades, a resina polimérica é uma resina de polímero elastomérica. Em tais modalidades, a resina elastomérica compreende polibutadieno, poli-isobutileno, copolímeros etileno-propileno, terpolímeros etileno-propileno-dieno, terpolímeros etileno-propileno-dieno sulfonados, policloropreno, poli(2,3-dimetilbutadieno), poli(butadieno-co- pentadieno), polietilenos clorossulfonados, elastômeros de polissulfeto, elastômeros de silicone, poli(butadieno-co-nitrila), copolímeros nitrila- butadieno hidrogenados, elastômeros acrílicos, copolímeros etileno-acrilato.
[0094] Em algumas modalidades, as organoargilas compreendem um total de pelo menos 1% em peso, mais pelo menos 10% em peso, e pelo menos 30% em peso de compósito de polímero organoargila com base no peso total do compósito de polímero organoargila. Em algumas modalidades, a organoargila compreende 0,1% em peso a 10% em peso, 0,5% em peso a 7% em peso ou 1% em peso a 5% em peso do compósito de polímero organoargila com base no peso total dos compostos de polímero organoargila.
Uso Como um Aaditivo de Fluido de Perfuração
[0095] Em uma modalidade, as composições de organoargila, descritas nesta seção, podem ser usadas como um aditivo de fluido de perfuração em um método para fornecer um perfil reológico substancialmente constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
[0096] Em algumas de tais modalidades, composições de acordo com a presente invenção podem ser usadas como um aditivo para fluidos de perfuração à base de óleo ou sintético. Em algumas modalidades, composições de acordo com a presente invenção podem ser usadas para um aditivo para fluidos de perfuração de emulsão invertida à base de óleo ou sintético empregados em várias aplicações de perfuração.
[0097] O termo fluido de perfuração à base de óleo ou sintético é definido como um fluido de perfuração em que a fase contínua é à base de hidrocarboneto. Fluidos de perfuração à base de óleo ou sintético formulados com acima de 5% água ou salmoura podem ser classificados como fluidos de perfuração de emulsão invertida à base de óleo ou sintético. Em algumas modalidades, fluidos de perfuração de emulsão invertida à base de óleo ou sintético podem conter água ou salmoura como a fase descontínua em qualquer proporção de até cerca de 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% ou 50%. As lamas de óleo podem incluir fluidos de perfuração de emulsão invertida, assim como todos os fluidos de perfuração à base de óleo usando base de hidrocarboneto sintético, refinado ou natural como a fase externa.
[0098] De acordo com algumas modalidades, um processo para preparar fluidos de perfuração de emulsão invertida (lamas de óleo) envolve o uso de um dispositivo de mistura para incorporar os componentes individuais que constituem esse fluido. Em algumas modalidades, são adicionados emulsificantes primários e secundários e/ou agentes umectantes (mistura de tensoativos) ao óleo de base (fase contínua) sob agitação moderada. A fase aquosa, tipicamente uma salmoura, pode ser adicionada à mistura de óleo base/tensoativo junto com agentes de controle de alcalinidade e sequestrantes de gás ácido. Em algumas modalidades, podem também ser incluídos aditivos reológicos bem como materiais de controle de perda de fluidos, agentes de aumento da densidade e produtos químicos de inibição de corrosão. A agitação pode então ser continuada para assegurar dispersão de cada ingrediente e homogeneizar a mistura fluidizada resultante.
[0099] De acordo com algumas modalidades, a fase de óleo de base/ contínua pode ser selecionada de óleo diesel, óleo mineral, óleo sintético, óleo vegetal, óleo de peixe, parafínicos e/ou óleos à base de éster que podem ser todos usados como componentes individuais ou como blendas.
[00100] Em algumas modalidades, a água na forma de salmoura é frequentemente usada na formação da fase interna dos fluidos de perfuração. De acordo com algumas modalidades, água pode ser definida como uma solução aquosa que pode conter de cerca de 10 a 350.000 partes por milhão de sais de metal, como sais de lítio, sódio, potássio, magnésio, césio ou cálcio. Em algumas modalidades, salmouras usadas para formar a fase interna de um fluido de perfuração de acordo com a presente invenção também podem conter cerca de 5% a cerca de 35% em peso de cloreto de cálcio e podem conter várias quantidades de outros sais dissolvidos, como bicarbonato de sódio, sulfato de sódio, acetato de sódio, borato de sódio, cloreto de potássio, cloreto de sódio ou formatos (como sódio, cálcio ou césio). Em algumas modalidades, glicóis ou glicerina podem ser usados em vez ou em adição a salmouras.
[00101] Em algumas modalidades, a razão de água (salmoura) para óleo nas emulsões de acordo com a presente invenção pode dar um teor de salmoura tão elevado quanto possível enquanto ainda mantendo uma emulsão estável. Em algumas modalidades, razões de óleo/salmoura apropriadas podem estar na faixa de cerca de 97:3 a cerca de 50:50. Em algumas modalidades, razões de óleo/ salmoura apropriadas podem estar na faixa de cerca de 90:10 a cerca de 60:40, ou cerca de 80:20 a cerca de 70:30. Em algumas modalidades, a razão óleo/salmoura preferida pode depender do peso particular de óleo e lama. De acordo com algumas modalidades, o teor de água de um fluido de perfuração preparado de acordo com os ensinamentos da invenção pode ter um teor aquoso (água) de cerca de 0 a 50 por cento em volume.
[00102] De acordo com algumas modalidades, um emulsificante pode também ser adicionado ao fluido de perfuração de modo a formar uma emulsão mais estável. O emulsificante pode incluir ácidos orgânicos, incluindo, mas não limitados, aos ácidos graxos monocarboxil alcanóicos, alcenóicos ou alquinóicos contendo de 3 a 20 átomos de carbono, e misturas dos mesmos. Exemplos deste grupo de ácidos incluem ácidos esteárico, oleico, capróico, cáprico e butírico. Em algumas modalidades, também pode ser usado ácido adípico, um membro dos ácidos dicarboxílicos alifáticos. De acordo com algumas modalidades, tensoativos ou emulsificantes apropriados incluem sais de cálcio de ácidos graxos e lecitina. Em outras modalidades, tensoativos ou emulsificantes apropriados incluem óleos de sebo oxidados, ácidos graxos poliaminados e amidas parciais de ácidos graxos.
[00103] Em algumas modalidades, podem ser usados aditivos heterocíclicos como compostos imidazolina como emulsificantes e/ou agentes umectantes nas lamas de perfuração. Em outras modalidades, alquilpiridinas podem ser usadas como emulsificantes e/ou agentes umectantes nas lamas de perfuração.
[00104] Compostos de amina obtidos industrialmente para uso como emulsificantes podem ser derivados da epoxidação de compostos hidrocarbonetos olefinicamente insaturados com introdução subsequente da função N por adição ao grupo epóxido. A reação dos componentes intermediários epoxidados com aminas primárias ou secundárias para formar as alcanolaminas correspondentes pode ser significativa a este respeito. Em algumas modalidades, poliaminas, particularmente poliaminas inferiores do tipo de alquilenodiamina correspondente, são também apropriadas para abertura do anel epóxido.
[00105] Outra classe de compostos amina olefílica, que podem ser apropriados como emulsificantes, são aminoamidas derivadas de preferivelmente ácidos carboxílicos de cadeia longa e aminas polifuncionais, particularmente inferiores do tipo acima mencionado. Em algumas modalidades, pelo menos uma das funções amino não está ligada na forma amida, mas permanece intacta como um grupo amino básico potencialmente formador de sal. Os grupos amino básicos, onde eles são formados como grupos amino secundários ou terciários, podem conter substituintes hidroxialquila e, em particular, substituintes hidroxialquila inferiores contendo até cinco e, em algumas modalidades, até três átomos de carbono além da parte oleofílica da molécula.
[00106] De acordo com algumas modalidades, componentes de partida N-básicos apropriados para preparação de tais aductos contendo constituintes de moléculas oleofílicas de cadeia longa podem incluir, mas não são limitados a monoetanolamina ou dietanolamina.
[00107] Em algumas modalidades, os materiais de aumento da densidade são também usados para levar o aditivo de fluido de perfuração a uma densidade desejada. Em algumas modalidades, o fluido de perfuração é levado a uma densidade de cerca de 3,6 a cerca de 8,1 kg por 3,78 litros e maior. Materiais de aumento da densidade apropriados podem incluir barita, ilmenita, carbonato de cálcio, óxido de ferro e sulfeto de chumbo. Em algumas modalidades, a barita comercialmente disponível é usada como um material de aumento da densidade.
[00108] Em algumas modalidades, são adicionados materiais de controle de perda de fluido ao fluido de perfuração para controlar a infiltração de fluido de perfuração na formação. Em algumas modalidades, os materiais de controle de perda de fluido são à base de lignita ou à base de asfalto. Os redutores de filtrado apropriados podem incluir lignita tratada com amina, gilsonita e/ou elastômeros como estireno-butadieno.
[00109] Em algumas modalidades, fluidos de perfuração podem conter cerca de 0,045 kg a cerca de 6,8 kg do aditivo de fluido de perfuração por barril de fluidos. Em outras modalidades, fluidos de perfuração podem conter cerca de 0,045 kg a cerca de 4,5 kg do aditivo de fluido de perfuração por barril de fluidos, e ainda em outras modalidades, fluidos de perfuração podem conter cerca de 0,045 kg a cerca de 2,26 kg do aditivo de fluido de perfuração por barril de fluidos.
[00110] Como mostrado acima, um versado na arte irá prontamente reconhecer que aditivos adicionais, como agentes de aumento de densidade, emulsificantes, agentes umectantes, agentes promotores da viscosidade, agentes de controle de perda de fluido, e outros agentes podem ser usados com uma composição de acordo com a presente invenção. Vários outros aditivos além de aditivos reológicos para regular a viscosidade e propriedades anti-assentamento também podem ser usados no fluido de perfuração de modo para obter as propriedades de aplicação desejadas, como, por exemplo, agentes anti-assentamento e aditivos de prevenção de perda de fluido.
[00111] Em algumas modalidades, as várias modalidades de composições de organoargila aqui descritas são usadas como um aditivo de fluido de perfuração que é adicionado a um fluido de perfuração em uma quantidade de cerca de 0,1 ppb a cerca de 30 ppb. Em outras modalidades, um aditivo de fluido de perfuração é adicionado a um fluido de perfuração em uma quantidade de cerca de 0,25 ppb a cerca de 15,0 ppb. Em outras modalidades, um aditivo de fluido de perfuração é adicionado a um fluido de perfuração em uma quantidade de cerca de 0,5 ppb a cerca de 10,0 ppb. Em algumas modalidades, um aditivo de fluido de perfuração é adicionado a um fluido de perfuração em uma quantidade de cerca de 2,5 ppb. Em algumas modalidades, um aditivo de fluido de perfuração é adicionado a um fluido de perfuração em uma quantidade de cerca de 5,0 ppb. Em algumas modalidades, um aditivo de fluido de perfuração é adicionado a um fluido de perfuração em uma quantidade de cerca de 10,0 ppb. Em algumas modalidades, um aditivo de fluido de perfuração é adicionado a um fluido de perfuração em uma quantidade de cerca de 15,0 ppb. Em algumas modalidades, um aditivo de fluido de perfuração é adicionado a um fluido de perfuração em uma quantidade de cerca de 20,0 ppb. Em algumas modalidades, uma quantidade menor de um aditivo de fluido de perfuração da presente invenção é requerida para obter resultados comparáveis de estabilidade reológica como um aditivo de fluido de perfuração conhecido.
[00112] O aditivo de fluido de perfuração e fluido de perfuração podem ser caracterizados por vários aspectos reológicos ou hidráulicos, isto é, ECD, viscosidade de taxa de cisalhamento elevada, viscosidade de taxa de cisalhamento baixa, viscosidade plástica, viscosidade de propriedade de regulação e limite elástico, de um fluido de perfuração. Os aspectos reológicos podem ser determinados usando um viscosímetro Fann como por procedimentos padrões encontrados em API RP13B-2 “Standard Procedures for Field Testing Oil-based Drilling Fluids”. As leituras de viscosidade podem ser medidas a 600 rpm, 300 rpm, 200 rpm, 100 rpm, 6 rpm e 3 rpm. ECD pode ser determinado por: cálculos de hidráulica padrão encontrados em API RP13D “Rheology and Hydraulics of Oil-well Drilling Fluids.” Para os fins desta invenção, a viscosidade de taxa de cisalhamento elevada (“HSR”) corresponde à viscosidade medida a 600 rpm como por procedimentos API RP13B-2. Para os fins desta invenção, viscosidade de taxa de cisalhamento baixa (“LSR”) corresponde à viscosidade medida a 6 rpm como por procedimentos API RP 13B-2. Viscosidade plástica (“PV”) corresponde a uma leitura a 600 rpm menos a leitura a 300 rpm. Limite elástico (“YP”) corresponde a leitura a 300 rpm menos viscosidade plástica.
[00113] Em algumas modalidades, a adição do aditivo de fluido de perfuração, a um fluido de perfuração, resulta em um ECD substancialmente constante como temperatura é variada sobre uma faixa de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C. Para os fins desta invenção, um ECD substancialmente constante pode incluir uma diminuição ou aumento em ECD sobre tal variação de temperatura. Em uma modalidade, o aumento em ECD pode incluir até a 0,5%; até a 1%; até a 2%, até a 3%, até a 4%; até a 5%; até a 10%; até a 20%; até a 30%; e até a 40%. Em uma modalidade, a diminuição em ECD pode incluir: até a 0,5%; até a 1%; até a 2%, até a 3%, até a 4%; até a 5%; até a 10%; até a 20%; até a 30%; e até a 40%. Em uma modalidade, o aumento em ECD pode estar na faixa de 1 % até a 10%. In outra modalidade, o aumento em ECD pode estar na faixa de 1% até a 5%.
[00114] Em algumas modalidades, um fluido de perfuração de acordo com a presente invenção pode ter uma viscosidade mais baixa a 4,44 °C do que as lamas convencionais formuladas com uma organoargila convencional suficiente para dar uma suspensão na temperatura do fundo do furo. Quando usados em operações de perfuração, os fluidos de perfuração de acordo com a presente invenção podem permitir o uso de uma potência de bombeamento inferior para bombear lamas de perfuração através de longas distâncias, reduzindo assim as pressões no fundo dos poços. Consequentemente, em algumas modalidades, a perda de lama total, fraturas e danos à formação são, todos, minimizados. Em algumas modalidades, os fluidos de perfuração de acordo com a presente invenção podem manter as características de suspensão típicas de níveis mais elevados de organoargilas convencionais em temperaturas maiores. Tais características de suspensão podem reduzir a tendência da lama de afundar. O afundamento pode incluir a migração do material de aumento de densidade, resultando em uma lama de densidade maior em uma fração de fluido inferior e em uma lama de menor densidade em uma fração de fluido maior. Uma redução do afundamento pode ser valiosa tanto na perfuração de águas profundas como na perfuração convencional (não em águas profundas). A presente invenção pode ser particularmente útil na perfuração em águas profundas quando a lama é resfriada no tubo RISER. Uma lama usando um aditivo de fluido de perfuração de acordo com a presente invenção manterá um aumento de viscosidade reduzido no tubo RISER quando comparado com fluidos de perfuração contendo aditivos reológicos convencionais.
[00115] As preparações de fluidos de perfuração preferivelmente contêm entre 113 gramas e 9,07 kg da mistura da invenção por barril de fluidos, a concentração mais preferida é de 113 gramas a 4,5 kg por barril e mais preferivelmente de 113 gramas a 2,26 kg por barril.
[00116] Como mostrado acima, um versado na técnica reconhecerá prontamente que aditivos adicionais: agentes de aumento da densidade, emulsificantes, agentes umectantes, viscosificadores, agentes de controle de perda de fluidos e outros agentes podem ser usados com esta invenção. Outros aditivos além dos aditivos reológicos que regulam a viscosidade e propriedades anti-sedimentação, proporcionando outras propriedades, também podem ser usados no fluido de modo a obter propriedades de aplicação desejadas, como, por exemplo, agentes anti-sedimentação e aditivos para prevenção de perda de fluidos.
[00117] Os fluidos de perfuração da presente invenção geralmente têm uma viscosidade de taxa de cisalhamento elevada menor a 4,44 °C do que as lamas convencionais formuladas com uma suficiente organoargila convencional para dar suspensão em temperaturas de furo no fundo. Quando usados em operações de perfuração, os presentes fluidos de perfuração permitem o uso de uma potência de bombeamento menor para bombear lamas de perfuração através de longas distâncias, reduzindo assim as pressões em fundos dos poços. Assim, perda de fluido, fratura e dano da formação são todos minimizados. A presente invenção é particularmente útil na perfuração em águas profundas quando a lama é resfriada no tubo RISER. Uma lama usando a invenção descrita manterá um aumento de viscosidade reduzido no tubo RISER quando comparado com fluidos de perfuração contendo aditivos reológicos convencionais. Uma vantagem é um perfil reológico estável que corresponde a uma densidade de circulação substancialmente equivalente constante em uma faixa de temperatura de cerca de 48,8 °C a cerca de 4,44 °C.
[00118] Para os fins deste pedido, o termo "cerca de" significa mais ou menos 10%.
EXEMPLOS
[00119] Os exemplos seguintes ainda descrevem e demonstram modalidades ilustrativas dentro do escopo da presente invenção. Os exemplos são dados apenas para ilustração e não devem ser interpretados como limitações desta invenção, uma vez que são possíveis muitas variações sem sair do espírito e escopo da mesma.
[00120] Os compostos de amônio quaternário contendo grupos alquila ramificados podem ser feitos com qualquer processo conhecido. Exemplos de síntese não limitativos para preparar tais compostos de amônio quaternário ramificados são dados a seguir partindo com álcoois ramificados como fonte de alquila ramificada ou ácidos graxos ramificados como a fonte de alquila ramificada.
Exemplo 1 A. Síntese de cloreto de benzil dimetil (alquila ramificada) de amônio quaternário Etapa 1: Síntese de um brometo de (alquila ramificada) a partir de um álcool de (alquila ramificada).
[00121] Em um frasco de 1L de três gargalos, equipado com um agitador mecânico, um termômetro e um funil de gotejamento, são colocados 113 g de álcool Neodol 67. O álcool é resfriado a 0 °C por imersão do frasco em um banho de gelo e adicionados lentamente 55 g de tribrometo de fósforo com agitação a uma velocidade tal que se mantenha a temperatura a 0 °C (cerca de duas horas). O banho de resfriamento é removido e a agitação continua até a mistura atingir a temperatura ambiente; deixa-se em repouso de um dia para o outro.
[00122] Ao frasco foram adicionados 200 ml de éter dietílico e 200 ml de água deionizada. O pH da mistura foi ajustado a neutro com hidróxido de potássio a 5% sob resfriamento com banho de gelo. Subsequentemente a solução foi transferida para um funil de separação, a camada de fundo foi drenada e a camada de topo foi lavada com solução de salmoura três vezes. A camada superior foi então coletada e filtrada para remover o precipitado branco; cerca de 105 g de brometo de alquila ramificado foi assim coletado depois de remover o éter dietílico por evaporação giratória.
[00123] Neodol 67 (Shell) é principalmente uma mistura de álcoois primários ramificados C16 e C17 e é produzido através de hidroformilação seletiva de olefinas ramificadas, que são derivadas de etileno. A cadeia principal hidrocarboneto do Neodol 67 é linear com um ou mais grupos de ramificação metila ligados diretamente à cadeia principal. Estas ramificações metila são distribuídas ao longo da cadeia principal.
Etapa 2: Síntese de uma dimetil (alquila ramificada) amina terciária
[00124] Um total de 30,7 g de brometo de alquila ramificado foi adicionado (da Etapa 1) a 147 ml de solução etanólica de dimetilamina. A mistura é agitada à temperatura ambiente durante 24 h, depois é adicionada uma solução aquosa de hidróxido de sódio a 10% e a mistura é extraída três vezes com éter dietílico. As camadas orgânicas foram lavadas, secadas e então concentradas.
Etapa 3: Síntese de cloreto de benzil dimetil (alquila ramificado) amônio quaternário
[00125] Um frasco de fundo redondo de 250 ml de quatro gargalos, equipado com um condensador de refluxo, termopar e 2 tampões de vidro é carregado com 20 g de dimetil (alquila ramificada) amina terciária (Etapa 2), 5,8 g de cloreto de benzila e aproximadamente 100 mL de álcool isopropílico. A seguir, 3,5 g de bicarbonato de sódio foram adicionados à mistura sob agitação e o frasco mantido a 75 °C durante 48 horas. Então, a mistura de reação foi filtrada quente sobre um funil Büchner equipado com papel de filtro para remover bicarbonato de sódio sólido. O etanol foi removido por evaporação giratória e o resíduo foi dissolvido em 100 ml de éter dietílico e extraído com três porções de 100 ml de água deionizada, todos os extratos aquosos foram então combinados e a água foi removida por evaporação giratória.
B. Preparação de organoargila
[00126] Um minério de argila de bentonita de sódio de Wyoming foi disperso em água a cerca de 5% em peso de sólidos de argila. A pasta fluida de argila bruta foi misturada durante a noite em temperatura ambiente e depois centrifugada para dar uma pasta fluida de argila beneficiada. Cerca de 30% em peso da argila de bentonita bruta foram descartados durante o processo de beneficiamento e a pasta fluida de argila purificada resultante foi trocada ionicamente na forma de sódio antes de cisalhamento com um homogeneizador Manton Gaulin. A argila beneficiada e cisalhada tinha uma capacidade de troca catiônica de cerca de 102 miliequivalentes (meq.) por 100 gramas de argila, como determinado pelo método do azul de metileno. A pasta fluida de argila foi diluída com água para dar 2% de sólidos de argila na reação e depois aquecida a 65 °C antes da reação com um determinado equivalente de troca catiônica de cloreto de benzil dimetil (alquila ramificada) amônio quaternário, por 100 gramas de argila (base seca). Depois da reação, a organoargila foi filtrada, secada em um forno de ar forçado ajustado a 45 °C e moída em um pó fino. A amostra foi rotulada 3383-11-2.
Exemplo 2 A. Síntese de brometo de dimetil di(alquila ramificada) amônio quaternário
[00127] Usando um álcool petroquímico ramificado como material de partida, um brometo de (alquila ramificada) e dimetil (alquila ramificada) amina terciária foi preparado como descrito nas etapas 1 e 2 do Exemplo 1A.
[00128] Um frasco de fundo redondo de 250 ml de quatro gargalos, equipado com um condensador de refluxo, termopar e 2 tampões de vidro é carregado com 25 g de dimetil (alquila ramificada) amina terciária de 15,2 g de brometo de (alquila ramificada) e cerca de 100 mL de álcool isopropílico. Então, 4,4 g de bicarbonato de sódio foram adicionados à mistura sob agitação e o frasco mantido a 75 °C durante 120 horas ou mais, até o valor de amina estar abaixo de um. Então, a mistura de reação foi filtrada quente sobre um funil Büchner equipado com papel de filtro para remover bicarbonato de sódio sólido. O álcool isopropílico foi removido por evaporação giratória. A pureza do produto final foi confirmada com RMN 1H.
B. Preparação de organoargila
[00129] Uma organoargila foi preparada de acordo com o procedimento do Exemplo 1B usando brometo de di(alquila ramificada) amônio quaternário como o composto de amônio quaternário. A amostra de organoargila foi rotulada com 3279-36-1.
Exemplo 3 A. Síntese de brometo de dimetil di(alquila ramificada) amônio quaternário
[00130] Um composto brometo de dimetil di(alquila ramificada) de amônio quaternário foi preparado como descrito em Exemplo 1A onde o grupo alquila ramificado foi derivado de um composto de ácido graxo ramificados.
[00131] Etapa 1: Um álcool isoestearílico Prisorene 3515 (Croda) foi usado na síntese de um brometo de alquila ramificada de um modo semelhante ao descrito no Exemplo 1, Etapa A1. Prisorene 3515 é um álcool totalmente hidrogenado e é derivado do ácido isoesteárico, que é um ácido graxo de cadeia ramificada derivado de óleos vegetais ou gorduras animais. O ácido isosterárico não é uma molécula única, mas uma mistura isomérica rica na qual a ramificação ocorre em diferentes posições ao longo da cadeia alquila. A ramificação é curta, principalmente metilênica e ramificação múltipla também ocorre em pequenas quantidades.
[00132] Etapa 2: Síntese de uma dimetil (alquila ramificada) amina terciária
[00133] O brometo de alquila ramificado, derivado de álcool isoestearílico, foi misturado com solução etanólica de dimetilamina. A mistura é agitada à temperatura ambiente durante 24 h, depois é adicionada uma solução aquosa de hidróxido de sódio a 10% e a mistura é extraída três vezes com éter dietílico. As camadas orgânicas foram lavadas, secadas e então concentradas.
[00134] Etapa 3: Síntese de brometo de dimetil di(alquila ramificada) amônio quaternário
[00135] O procedimento do Exemplo 2 foi seguido usando o brometo de alquila ramificada e a dimetil (alquila ramificada) amina terciária, cada derivado de álcool isoestearílico.
B. Preparação de organoargila.
[00136] Uma organoargila de acordo foi preparada de acordo com o Exemplo 1B, usando um equivalente de troca catiônica de um composto de brometo de dimetil di(alquila ramificada) amônio quaternário onde os grupos alquila ramificados foram obtidos a partir de um álcool isoestearílico. A amostra foi rotulada 3279-22-2.
Exemplo Comparativo 1
[00137] Seguindo o procedimento de Exemplo 1B, uma organoargila de controle foi preparada usando um cloreto de benzil dimetil sebo hidrogenado amônio quaternário comercialmente disponível e esta amostra foi rotulada como 3383-11-1.
Exemplo Comparativo 2
[00138] Seguindo o procedimento de Exemplo 1B, uma organoargila de controle foi preparada com um cloreto de dimetil sebo di-hidrogenado amônio comercialmente disponível e esta amostra foi rotulada 3279-22-1.
Exemplo Comparativo 3
[00139] A poliamida foi preparada como descrito em Patentes US 7.345.010 e 7.799.742 cada sendo incorporada por referência em sua totalidade aqui.
Teste de composições de alquila ramificada
[00140] As composições de lama foram preparadas para avaliação com base em Formulação 1 que continha um IAO sintético como um óleo base e foram pesadas a 13 ppg com uma razão óleo:água de 75:25. Tabela 1 Formulação 1
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[00141] As composições de lama foram dinamicamente envelhecidas usando um forno de roletes durante 16 horas a 65,5°C, então, estatisticamente envelhecidas durante 16 h a 4,44 °C, então, foram dinamicamente envelhecidas a 16 horas a 121°C, 148,8 °C, e 176,6 °C usando um forno de roletes. Após as lamas serem resfriadas com água durante uma hora, elas foram misturadas em um multi-misturador Hamilton durante 10 minutes. As medições de viscosidade das lamas foram medidas usando Fann OFI-900 a 48,8 °C inicialmente e após cada ciclo térmico usando procedimentos de teste API RP 13B. Para o envelhecimento estático a 4,44 °C o teste foi realizado a 4,44 °C.
Exemplo 4
[00142] Organoargila 3279-36-1 (Exemplo 2), foi preparada usando Formulação 1 e testada como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 2. Tabela 2
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Exemplo 5
[00143] Organoargila 3279-36-1 (Exemplo 2), foi preparada usando Formulação 1 e testada como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 3. Tabela 3
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Exemplo 6
[00144] Organoargila 3279-36-1 (Exemplo 2), foi preparada usando Formulação 1 e testada como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 4. Tabela 4
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Exemplo 7
[00145] Organoargila 3279-36-1 (Exemplo 2), e poliamida, exemplo comparativo 3, foram preparadas usando Formulação 1 e testadas como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 5. Tabela 5
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Exemplo 8
[00146] Organoargila 3279-22-1 (exemplo comparativo 2) foi preparada usando Formulação 1 e testada como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 6. Tabela 6
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Exemplo 9
[00147] Organoargila 3279-22-1 (exemplo comparativo 2) foi preparada usando Formulação 1 e testada como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 7. Tabela 7
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Exemplo 10
[00148] Organoargila 3279-22-1 (exemplo comparativo 2) foi preparada usando Formulação 1 e testada como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 8. Tabela 8
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[00149] Um sumário das propriedades reológicas para várias composições preparadas em Fórmula 1 é mostrado em Tabela 9. Tabela 9
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Exemplo 11
[00150] A mistura de Exemplo Comparativo 2 e Exemplo Comparativo 3 foi preparada usando Formulação 1 e testada como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 10. Tabela 10
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Exemplo 12
[00151] A mistura de Exemplo Comparativo 2 e Exemplo Comparativo 3 foi preparada usando Formulação 1 e testada como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 11. Tabela 11
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Exemplo 13
[00152] A mistura de Exemplo Comparativo 2 e Exemplo Comparativo 3 foi preparada usando Formulação 1 e testada como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 12. Tabela 12
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Exemplo 14
[00153] A mistura de Exemplo Comparativo 2 e Exemplo Comparativo 3 foi preparada usando Formulação 1 e testada como discutido acima. O perfil reológico é mostrado abaixo em Tabela 13, Tabela 13
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Exemplo 15
[00154] O efeito de temperatura sobre a viscosidade de um revestimento epóxi a 100% sólidos foi examinado. A formulação de Tabela 14 foi preparada. Tabela 14
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[00155] A viscosidade do sistema de Parte A foi medida a 22,2 °C e a 4,44 °C. O afundamento do revestimento epóxi de Parte A+Parte B foi, então, medido. Os resultados são medidos na Tabela 15. Tabela 15
Figure img0024
[00156] Os dados na Tabela 20 demonstram que o sistema de Parte A, adição da organoargila inventiva de exemplo 1 e a organoargila de exemplo comparativo 1 resulta em uma viscosidade aumentada e um revestimento mais espesso do sistema de Parte A+B comparado com Parte A e Parte A+B na ausência de organoargila. Comparação do sistema de Parte A a 22,2 °C versus 4,4 °C mostra que a organoargila inventiva, exemplo 1, aumenta a viscosidade, mas como uma desvantagem não o grau como a organoargila de exemplo comparativo 1.
[00157] A presente descrição pode ser corporificada em formas específicas sem sair do espírito ou atributos essenciais da invenção. Assim, referência deve ser feita às reivindicações anexas, em vez do relatório acima, como indicando o escopo da descrição. Embora a descrição acima seja dirigida a modalidades preferidas da descrição, deve ser notado que outras variações e modificações serão evidentes para o versado, e podem ser feitas sem sair do espírito ou escopo da descrição.

Claims (21)

1. Composição de organoargila, caracterizadapelo fato de que compreende: uma argila de filossilicato; e uma mistura de íons de amônio quaternário, cada íon tendo 1 2 3 4+ 1 2 3 uma fórmula de [N-R R R R ] em que um ou mais de R , R e R é uma mistura de grupos alquila ramificados, cada grupo alquila ramificado tendo 12 a 22 átomos de carbono no total, uma cadeia principal linear e um ou mais C1 a C3 grupos alquila de ramificação, em que referidos grupos alquila de ramificação são distribuídos em diferentes posições de carbono ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado; e em que quando um ou mais de R2 eR3não é um grupo alquila ramificado, R2e R3são um primeiro grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono, em que R4é selecionado dentre o grupo consistindo de um segundo grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono, um grupo arila, e combinações dos mesmos.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que R1é uma mistura de grupos alquila ramificados.
3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que R1e R2são, cada, uma mistura de grupos alquila ramificados.
4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que R1, R2e R3são, cada, uma mistura de grupos alquila ramificados.
5. Composição de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadapelo fato de que um ou mais de R2e R3são, cada, um grupo alquila linear tendo 1 a 22 átomos de carbono no total.
6. Composição de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que um ou mais de R2e R3são, cada, um grupo alquila linear tendo 12 a 22 átomos de carbono no total.
7. Composição de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que um ou mais de R2e R3são, cada, um grupo alquila linear tendo 1 a 6 átomos de carbono no total.
8. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, 6 ou 7, caracterizadapelo fato de que R4é independentemente selecionado dentre o grupo consistindo de um grupo benzila, um grupo metila, um grupo etila, um grupo propila, um grupo butila, um grupo pentila ou um grupo hexila.
9. Composição de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que um dentre R2, R3e R4é metila.
10. Composição de acordo com a reivindicação 8, caracterizadapelo fato de que R2 e R3 são metila e R4é benzila.
11. Composição de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que cada grupo alquila ramificado tem uma distribuição de pontos de ramificação distribuída ao longo da cadeia principal linear do grupo alquila ramificado variando de uma posição 2 de átomo de carbono na cadeia principal linear, contando a partir de uma posição 1 de átomo de carbono que é ligado a N+, para uma posição w-2 de átomo de carbono, onde w é uma posição de átomo de carbono terminal na cadeia principal linear.
12. Composição de acordo com a reivindicação 11, caracterizadapelo fato de que cada grupo alquila ramificado tem 12 a 18 átomos de carbono.
13. Composição de acordo com a reivindicação 12, caracterizadapelo fato de que cada grupo alquila ramificado tem 14 a 18 átomos de carbono.
14. Composição de acordo com a reivindicação 13, caracterizadapelo fato de que a cadeia principal linear contém menos de 0,5% átomo de átomos de carbono quaternários.
15. Composição de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que uma ramificação metila é pelo menos 50% dos grupos alquila de ramificação com base no número total de ramificações.
16. Composição de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a argila de filossilicato compreende uma argila esmectita.
17. Composição de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que referida argila esmectita é selecionada dentre o grupo consistindo de: montmorilonita, bentonita, hectorita, saponita, stevensita e beidelita.
18. Composição de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que referida argila esmectita é selecionada dentre bentonita e hectorita, e misturas das mesmas.
19. Composição conferindo tixotropia, caracterizada pelo fato de que compreende a composição como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 18.
20. Composição conferindo tixotropia de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de ainda compreender uma composição orgânica independentemente selecionada dentre o grupo consistindo de tinta alquídica alifática, verniz, tinta de base epóxi, poliéster, tinta de base alquídica modificada, esmalte cozido de poliéster, esmalte cozido acrílico, formulações de resinas poliéster insaturadas.
21. Método para fornecer um perfil reológico constante de um fluido de perfuração à base de óleo sobre uma faixa de temperatura de 48,8 °C a 4,44 °C, caracterizado pelo fato de que compreende adicionar aditivo de fluido de perfuração ao fluido de perfuração, em que o aditivo de fluido de perfuração compreende uma composição de organoargila como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 18.
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