BRPI1011200B1

BRPI1011200B1 - AQUEOUS HYDRAULIC FLUID COMPOSITION AND METHOD FOR INCREASING THE THERMAL STABILITY OF AN AQUEOUS HYDRAULIC FLUID COMPOSITION

Info

Publication number: BRPI1011200B1
Application number: BRPI1011200-6A
Authority: BR
Inventors: Ian D. Smith
Original assignee: Macdermid Offshore Solutions, Llc
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2023-06-06

Abstract

COMPOSIÇÕES DE FLUIDO HIDRÁULICO DE CONTROLE SUBMARINO TERMICAMENTE ESTÁVEIS Uma composição de fluido hidráulico aquoso compreendendo um ou mais lubrificantes como um sal de metal monovalente, amônio ou sal de amina do ácido dicarboxílico, tal como um ácido dicarboxílico C21 é descrita em que a composição do fluido hidráulico aquoso demonstra maior estabilidade térmica quando exposta a temperaturas elevadas por um período prolongado de tempo, ao mesmo tempo em que é capaz de tolerar a presença de 10% v/v de água do mar sintética. A composição de fluido hidráulico aquoso contém menos de cerca de 20% em peso (de preferência nenhum ou quase nenhum) de um óleo selecionado do grupo consistindo de óleos minerais, óleos de hidrocarboneto sintético e misturas dos mesmos. O fluido hidráulico do mesmo de preferência compreende uma amina cíclica ou de base de anel terciária sem funcionalidade hidroxila, tal como 1,4- dimetilpiperazina.THERMALLY STABLE SUBSEA CONTROL HYDRAULIC FLUID COMPOSITIONS An aqueous hydraulic fluid composition comprising one or more lubricants such as a monovalent metal salt, ammonium or amine salt of dicarboxylic acid, such as a C21 dicarboxylic acid is described in which the fluid composition Aqueous hydraulic oil demonstrates greater thermal stability when exposed to elevated temperatures for an extended period of time, while being able to tolerate the presence of 10% v/v synthetic seawater. The aqueous hydraulic fluid composition contains less than about 20% by weight (preferably none or almost none) of an oil selected from the group consisting of mineral oils, synthetic hydrocarbon oils and mixtures thereof. The hydraulic fluid thereof preferably comprises a cyclic or tertiary ring based amine without hydroxyl functionality, such as 1,4-dimethylpiperazine.

Description

CROSS REFERENCE TO RELATED ORDERS

[001]Este é um pedido de continuação em parte do Pedido No. 12/173.284, depositado no dia 15 de julho de 2008, o assunto do qual sendo aqui incorporado por referência na sua totalidade.[001]This is a continuation order in part of Order No. 12/173,284, filed on July 15, 2008, the subject of which is hereby incorporated by reference in its entirety.

FIELD OF THE INVENTION

[002]Esta invenção se refere às composições de fluido hidráulico aquosas, especialmente composições de fluido hidráulico aquosas tendo estabilidade térmica melhorada.[002] This invention relates to aqueous hydraulic fluid compositions, especially aqueous hydraulic fluid compositions having improved thermal stability.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[003]Fluidos hidráulicos são fluidos de baixa viscosidade utilizados para a transmissão de potência útil pelo fluxo do fluido sob pressão a partir de uma fonte de potência para uma carga. Um fluido hidráulico líquido geralmente transmite potência em virtude de seu deslocamento em um estado de estresse. Fluidos hidráulicos em geral operam com um baixo coeficiente de atrito. Para serem eficazes, as composições têm tipicamente propriedades de anti desgaste, antissolda e de extrema pressão suficientes para minimizar os danos de metal do contato metal-metal sob condições de carga elevada.[003] Hydraulic fluids are low viscosity fluids used for the transmission of useful power by the flow of fluid under pressure from a power source to a load. A liquid hydraulic fluid generally transmits power by virtue of its displacement in a stressed state. Hydraulic fluids generally operate with a low coefficient of friction. To be effective, the compositions typically have sufficient anti-wear, anti-weld and extreme pressure properties to minimize metal damage from metal-to-metal contact under high load conditions.

[004]Fluidos hidráulicos são utilizados em dispositivos de controle submarinos que são usados para controlar a pressão da cabeça do poço de um poço de petróleo em produção. O equipamento hidráulico pode abrir ou fechar um poço, obstruir o fluxo de petróleo ou gás, injetar produtos químicos no poço ou desviar a água e/ou gás para dentro do poço para repressurizar o sistema. Alguns dos componentes hidráulicos são colocados dentro do poço, como a válvula de segurança à jusante e os sistemas de controle de fluxo de “Poço Inteligente”.[004] Hydraulic fluids are used in subsea control devices that are used to control the wellhead pressure of an oil well in production. Hydraulic equipment can open or close a well, obstruct the flow of oil or gas, inject chemicals into the well, or divert water and/or gas into the well to repressurize the system. Some of the hydraulic components are placed inside the well, such as the downstream safety valve and the “Smart Well” flow control systems.

[005]Um dos maiores desafios da indústria de petróleo e gás é “produzir” petróleo e gás a partir de ambientes mais inóspitos com alta pressão e temperatura. Uma vez que parte do sistema hidráulico está dentro do poço, o equipamento hidráulico e o fluido associado também devem ser adequados para sobreviver a essas temperaturas e manter o desempenho. Além disso, a demanda por composições fluidas hidráulicas de base aquosa, tal como podem ser usadas em dispositivos submarinos, continua a aumentar devido às vantagens ambientais, econômicas e de segurança (por exemplo, não flamabilidade) de tais fluidos em relação aos fluidos hidráulicos tipo oleosos não aquosos convencionais.[005] One of the biggest challenges of the oil and gas industry is to “produce” oil and gas from the most inhospitable environments with high pressure and temperature. Since part of the hydraulic system is inside the well, the hydraulic equipment and associated fluid must also be adequate to survive these temperatures and maintain performance. Furthermore, the demand for water-based hydraulic fluid compositions, as they can be used in subsea devices, continues to increase due to the environmental, economic, and safety (e.g., non-flammability) advantages of such fluids over standard hydraulic fluids. conventional non-aqueous oils.

[006]Muitos fluidos hidráulicos convencionais não são adequados para aplicações marítimas e de mar profundo devido à sua baixa tolerância à contaminação com água do mar ou à contaminação por hidrocarbonetos, ou seja, eles tendem a formar prontamente emulsões com pequenas quantidades de água do mar. Além disso, em ambientes marinhos, surgem problemas devido à falta de biodegradabilidade do fluido hidráulico e às infestações bacterianas provenientes do fluido hidráulico, especialmente a partir de bactérias anaeróbicas, como as bactérias redutoras de sulfato prevalentes na água do mar.[006] Many conventional hydraulic fluids are not suitable for marine and deep sea applications due to their low tolerance for seawater contamination or hydrocarbon contamination, i.e., they tend to readily form emulsions with small amounts of seawater . Furthermore, in marine environments, problems arise due to the lack of biodegradability of hydraulic fluid and bacterial infestations from hydraulic fluid, especially from anaerobic bacteria such as the sulfate-reducing bacteria prevalent in seawater.

[007]Outros problemas associados com o uso de fluidos hidráulicos convencionais sob as condições extremas encontradas em dispositivos marinhos e do mar profundo incluem: (I) alguns fluidos hidráulicos convencionais podem causar corrosão de metais em contato com o fluido; (2) alguns fluidos hidráulicos convencionais são reativos com tintas ou outros revestimentos de metal ou tendem a reagir com substâncias elastoméricas ou pelo menos causar inchaço das substâncias elastomérica; (3) fraca estabilidade em longo prazo, especialmente em temperaturas elevadas; (4) alguns fluidos hidráulicos necessitam de antioxidantes para evitar a oxidação dos componentes contidos; (5) alguns fluidos hidráulicos não são facilmente concentrados para facilitar o despacho; e (6) muitos fluidos hidráulicos convencionais têm um pH não-neutro, intensificando assim a oportunidade para a reação com os materiais em contato com eles. Por todas estas razões, tornou-se vantajoso usar fluidos hidráulicos aquosos em certas aplicações marinhas e de mar profundo e várias formulações aquosas foram desenvolvidas que são utilizáveis em tais aplicações.[007] Other problems associated with the use of conventional hydraulic fluids under the extreme conditions found in marine and deep sea devices include: (I) some conventional hydraulic fluids can cause corrosion of metals in contact with the fluid; (2) some conventional hydraulic fluids are reactive with paints or other metal coatings or tend to react with elastomeric substances or at least cause swelling of the elastomeric substances; (3) poor long-term stability, especially at elevated temperatures; (4) some hydraulic fluids require antioxidants to prevent oxidation of the contained components; (5) some hydraulic fluids are not easily concentrated for easy shipping; and (6) many conventional hydraulic fluids have a non-neutral pH, thus enhancing the opportunity for reaction with materials in contact with them. For all these reasons, it has become advantageous to use aqueous hydraulic fluids in certain marine and deep sea applications and various aqueous formulations have been developed which are usable in such applications.

[008]A Convenção OSPAR para a Proteção do Ambiente Marinho do Atlântico Nordeste fornece uma estrutura para requisitos ambientais dos produtos químicos utilizados na zona marítima. Neste momento, existem poucos ou nenhum fluido à base de água que pode manter a lubrificação sob alta temperatura e que atende ao perfil ambiental exigido.[008]The OSPAR Convention for the Protection of the Marine Environment of the North East Atlantic provides a framework for environmental requirements of chemicals used in the maritime zone. At this time, there are few or no water-based fluids that can maintain high-temperature lubrication and meet the required environmental profile.

[009]O inventor da presente invenção identificou outros lubrificantes que oferecem boa lubrificação e boa estabilidade para uso sob as condições extremas encontradas em dispositivos submarinos. Em particular, o inventor da presente invenção determinou que os sais de um diácido podem ser usados com bons resultados para melhorar a lubricidade de uma composição de fluido hidráulico aquoso. Além disso, o inventor descobriu que 1,4-dimetilpiperazina pode ser efetivamente usada para tamponar fluidos hidráulicos.[009] The inventor of the present invention has identified other lubricants that offer good lubrication and good stability for use under the extreme conditions found in subsea devices. In particular, the inventor of the present invention has found that salts of a diacid can be used to good effect to improve the lubricity of an aqueous hydraulic fluid composition. Furthermore, the inventor has discovered that 1,4-dimethylpiperazine can be effectively used to buffer hydraulic fluids.

SUMMARY OF THE INVENTION

[010]É um objetivo da presente invenção fornecer uma melhor composição de fluido hidráulico aquoso para uso sob condições térmicas extremas encontradas em dispositivos de controle submarinos.[010] It is an objective of the present invention to provide a better aqueous hydraulic fluid composition for use under extreme thermal conditions found in subsea control devices.

[011]É outro objetivo da presente invenção fornecer uma composição de fluido hidráulico aquoso que retém a sua lubricidade após a exposição a altas temperaturas e pressão.[011] It is another object of the present invention to provide an aqueous hydraulic fluid composition that retains its lubricity after exposure to high temperatures and pressure.

[012]É ainda outro objetivo da presente invenção fornecer um concentrado de fluido hidráulico aquoso que tem boa estabilidade, mesmo na presença de água do mar sintética 10% v/v e que pode prevenir ou minimizar a formação de “hidratos” problemáticos.[012] It is yet another object of the present invention to provide an aqueous hydraulic fluid concentrate that has good stability even in the presence of 10% v/v synthetic seawater and that can prevent or minimize the formation of problematic “hydrates”.

[013]É ainda outro objetivo da presente invenção fornecer uma composição de fluido hidráulico aquoso que tenha maior estabilidade térmica durante um longo período de tempo.[013] It is yet another object of the present invention to provide an aqueous hydraulic fluid composition that has greater thermal stability over a long period of time.

[014]É ainda outro objetivo da presente invenção fornecer uma composição de fluido hidráulico que contém materiais que são substâncias ambientalmente aceitáveis.[014] It is yet another object of the present invention to provide a hydraulic fluid composition that contains materials that are environmentally acceptable substances.

[015]Nesse sentido, a presente invenção refere-se a uma composição fluida hidráulica aquosa que compreende: (i) um lubrificante compreendendo (a) um sal de amina, amônio ou de metal monovalente de um ou mais ácidos dicarboxílicos ou (b) um ácido dicarboxílico; e (ii), de preferência, 1,4-dimetilpiperazina; em que a composição de fluido hidráulico é substancialmente isenta de um óleo selecionado do grupo consistindo de óleos minerais, óleos hidrocarbonetos sintéticos e suas misturas.[015] In this sense, the present invention relates to an aqueous hydraulic fluid composition comprising: (i) a lubricant comprising (a) an amine, ammonium or monovalent metal salt of one or more dicarboxylic acids or (b) a dicarboxylic acid; and (ii) preferably 1,4-dimethylpiperazine; wherein the hydraulic fluid composition is substantially free of an oil selected from the group consisting of mineral oils, synthetic hydrocarbon oils and mixtures thereof.

DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED MODALITIES

[016]A presente invenção é direcionada a uma composição de fluido hidráulico aquosa, por exemplo, para uso sob as condições extremas encontradas em dispositivos de controle submarinos.[016] The present invention is directed to an aqueous hydraulic fluid composition, for example, for use under the extreme conditions found in subsea control devices.

[017]Deste modo, a presente invenção refere-se em geral a uma composição de fluido hidráulico aquosa, que compreende: (i) um lubrificante que compreende (a) sais de amina, amônio ou de metal monovalente de um ou mais ácidos dicarboxílicos ou (b) um ácido dicarboxílico; (ii) de preferência, uma amina terciária de base de anel ou cíclica sem funcionalidade hidróxi, tal como 1,4-dimetilpiperazina. em que a composição do fluido hidráulico é substancialmente isenta de um óleo selecionado do grupo consistindo de óleos minerais, óleos hidrocarbonetos sintéticos e suas misturas.[017] Thus, the present invention generally relates to an aqueous hydraulic fluid composition comprising: (i) a lubricant comprising (a) amine, ammonium or monovalent metal salts of one or more dicarboxylic acids or (b) a dicarboxylic acid; (ii) preferably a tertiary amine of ring or cyclic base without hydroxy functionality, such as 1,4-dimethylpiperazine. wherein the hydraulic fluid composition is substantially free of an oil selected from the group consisting of mineral oils, synthetic hydrocarbon oils and mixtures thereof.

[018]Por um diácido ou ácido dicarboxílico, se entende um ácido orgânico que compreende dois grupos de ácido carboxílico. Sais metálicos monovalentes preferidos incluem os sais formados a partir da reação do ácido dicarboxílico escolhido com hidróxidos de metais alcalinos.[018] By a diacid or dicarboxylic acid, is meant an organic acid comprising two carboxylic acid groups. Preferred monovalent metal salts include those formed from the reaction of the chosen dicarboxylic acid with alkali metal hydroxides.

[019]Em uma modalidade, a presente invenção utiliza uma solução aquosa de um sal de um diácido. Em uma modalidade preferida, o diácido é um ácido alquil C21-dicarboxílico e o sal é um sal de potássio ou sal de amina do ácido dicarboxílico C21. Acredita-se que o sal de potássio deste diácido seja mais solúvel em água do que o próprio diácido sendo, portanto, preferível. Um composto preferível sob este aspecto é o ácido 2-cicloexeno-1-octanóico, 5- carbóxi-4-hexil e seu sal de potássio. Geralmente os ácidos dicarboxílicos (ou seus sais) utilizados nesta invenção de preferência têm comprimentos de cadeia carbônica (lineares, ramificadas ou cíclicas) de 5 a 30 carbonos. De preferência, o fluido hidráulico da invenção compreende mais de um ácido dicarboxílico ou sal do mesmo. A concentração do sal de ácido dicarboxílico no fluido hidráulico da invenção deve de preferência variam de 0,1 a 35% em peso.[019] In one embodiment, the present invention uses an aqueous solution of a salt of a diacid. In a preferred embodiment, the diacid is a C21 alkyl dicarboxylic acid and the salt is a potassium salt or amine salt of the C21 dicarboxylic acid. The potassium salt of this diacid is believed to be more soluble in water than the diacid itself and is therefore preferable. A preferable compound in this regard is 2-cyclohexene-1-octanoic acid, 5-carboxy-4-hexyl and its potassium salt. Generally, the dicarboxylic acids (or their salts) used in this invention preferably have carbon chain lengths (straight, branched or cyclic) of 5 to 30 carbons. Preferably, the hydraulic fluid of the invention comprises more than one dicarboxylic acid or salt thereof. The concentration of the dicarboxylic acid salt in the hydraulic fluid of the invention should preferably range from 0.1 to 35% by weight.

[020]Além disso, o inventor da presente invenção determinou que a lubrificação, corrosão e outras propriedades físicas do(s) sal/sais de ácido dicarboxílico nas formulações de fluido hidráulico são mantidas após a exposição a altas temperaturas, como 190 °C por uma duração de tempo considerável (30 dias ou mais). Certas aminas e outros sais de tais ácidos dicarboxílicos na formulação também são considerados como exibindo alta estabilidade térmica e em relação à água do mar.[020] In addition, the inventor of the present invention determined that the lubricity, corrosion and other physical properties of the dicarboxylic acid salt/salts in hydraulic fluid formulations are maintained after exposure to high temperatures, such as 190 °C per a considerable length of time (30 days or more). Certain amines and other salts of such dicarboxylic acids in the formulation are also considered to exhibit high thermal and seawater stability.

[021]Além disso, a composição do fluido hidráulico da invenção pode também, de preferência, compreender um segundo lubrificante, o dito segundo lubrificante sendo selecionado do grupo consistindo de ésteres de alquil/aril fosfatos, ésteres alquil/aril fosfito, fosfolipídeos, sais do ácido mono, di, tri, ou policarboxílicos e combinações dos precedentes. Fosfolipídeos utilizáveis nas formulações da invenção incluem qualquer lipídeo contendo um derivado de ácido fosfórico, como a lecitina ou cefalina, de preferência lecitina ou seus derivados. Exemplos de fosfolipídeos incluem fosfatidilcolina, fosfatidilserina, fosfatidilinositol, fosfatidiletanolamina, ácido fosfatídico e misturas dos mesmos. Os fosfolipídios também podem ser glicerofosfolipídeos, mais preferivelmente, glicero derivados dos fosfolipídeos listados acima. Tipicamente, tais glicerofosfolípedos têm um ou dois grupos acila em um resíduo de glicerol, e cada grupo acila contém uma carbonila e um grupo alquila ou alquenila. Os grupos alquila ou alquenila geralmente contêm de cerca de 8 a cerca de 30 átomos de carbono, de preferência de 8 a cerca de 25, mais preferivelmente de 12 a cerca de 24. Exemplos destes grupos incluem octila, dodecila, hexadecila, octadecila, docosanila, octenila, dodecenila, hexadecenila e octadecenila. A concentração do lubrificante secundário no fluido hidráulico da invenção de preferência varia de 0,1 a 20% em peso.[021] Furthermore, the hydraulic fluid composition of the invention may also preferably comprise a second lubricant, said second lubricant being selected from the group consisting of alkyl/aryl phosphate esters, alkyl/aryl phosphite esters, phospholipids, salts mono, di, tri, or polycarboxylic acids and combinations of the foregoing. Phospholipids usable in the formulations of the invention include any lipid containing a phosphoric acid derivative, such as lecithin or cephalin, preferably lecithin or its derivatives. Examples of phospholipids include phosphatidylcholine, phosphatidylserine, phosphatidylinositol, phosphatidylethanolamine, phosphatidic acid and mixtures thereof. Phospholipids can also be glycerophospholipids, more preferably glyceroderived from the phospholipids listed above. Typically, such glycerophospholipids have one or two acyl groups on a glycerol residue, and each acyl group contains a carbonyl and an alkyl or alkenyl group. Alkyl or alkenyl groups generally contain from about 8 to about 30 carbon atoms, preferably from 8 to about 25, more preferably from 12 to about 24. Examples of these groups include octyl, dodecyl, hexadecyl, octadecyl, docosanyl , octenyl, dodecenyl, hexadecenyl and octadecenyl. The concentration of the secondary lubricant in the hydraulic fluid of the invention preferably ranges from 0.1 to 20% by weight.

[022]Os grupos acila nos glicerofosfolipídeos são geralmente derivados de ácidos graxos, que são ácidos tendo de cerca de 8 a cerca de 30 átomos de carbono, de preferência de cerca de 12 a cerca de 24, mais preferivelmente de cerca de 12 a cerca de 18 átomos de carbono. Exemplos de ácidos graxos incluem os ácidos mirístico, palmítico, esteárico, oléico, linoléico, linolênico, araquídico e araquidônico, ou suas misturas, de preferência os ácidos esteárico, oléico, linoléico e linolênico ou suas misturas.[022] Acyl groups on glycerophospholipids are generally derived from fatty acids, which are acids having from about 8 to about 30 carbon atoms, preferably from about 12 to about 24, more preferably from about 12 to about of 18 carbon atoms. Examples of fatty acids include myristic, palmitic, stearic, oleic, linoleic, linolenic, arachidonic and arachidonic acids, or mixtures thereof, preferably stearic, oleic, linoleic and linolenic acids or mixtures thereof.

[023]Derivados de fosfolipídeos, incluindo fosfolipídeos acilados ou hidroxilados, também podem ser utilizados na prática da invenção. Por exemplo, lecitina, bem como lecitina acilada e hidroxilada, podem ser usados na presente invenção como um lubrificante primário ou secundário.[023] Phospholipid derivatives, including acylated or hydroxylated phospholipids, can also be used in the practice of the invention. For example, lecithin, as well as acylated and hydroxylated lecithin, can be used in the present invention as a primary or secondary lubricant.

[024]Fosfolipídeos podem ser preparados sinteticamente ou derivados de fontes naturais. Fosfolipídeos sintéticos podem ser preparados por métodos conhecidos pelas pessoas versadas na técnica. Fosfolipídeos naturalmente derivados são extraídos por procedimentos conhecidos pelas pessoas versadas na técnica. Fosfolipídeos podem ser derivados de fontes de origem animal ou vegetal. Fontes de origem animal incluem peixe, óleo de peixe, mariscos, cérebro bovino e qualquer ovo, especialmente ovos de galinha. Fontes de origem vegetal incluem semente de colza, semente de girassol, amendoim, semente de palma, semente de cucúrbita, trigo, cevada, arroz, azeitona, manga, abacate, Palash, papaia, jangli, bodani, cenoura, soja, milho e semente de algodão. Fosfolipídeos também podem ser derivados de microrganismos, inclusive algas azuis-verdes, algas verdes, bactérias cultivadas em metanol ou metano e leveduras cultivadas em alcanos. Em uma modalidade preferida, os fosfolipídeos são derivados de fontes vegetais, incluindo soja, milho, semente de girassol e semente de algodão.[024] Phospholipids can be prepared synthetically or derived from natural sources. Synthetic phospholipids can be prepared by methods known to those skilled in the art. Naturally derived phospholipids are extracted by procedures known to those skilled in the art. Phospholipids can be derived from animal or plant sources. Animal sources include fish, fish oil, shellfish, beef brains and any eggs, especially chicken eggs. Plant-based sources include rapeseed, sunflower seed, peanuts, palm kernel, cucurbit seed, wheat, barley, rice, olive, mango, avocado, palash, papaya, jangli, bodani, carrot, soybean, corn and seed of cotton. Phospholipids can also be derived from microorganisms, including blue-green algae, green algae, bacteria grown in methanol or methane, and yeast grown in alkanes. In a preferred embodiment, the phospholipids are derived from plant sources, including soy, corn, sunflower seed and cottonseed.

[025]O segundo lubrificante pode também compreender um sal de alcoxilato como um segundo lubrificante para a composição de fluido hidráulico. Os inventores da presente invenção determinaram que uma melhoria na lubrificação e estabilidade da água do mar pode ser realizada pela adição de um sal de alcoxilato (de preferência um sal de metal ou amina de um mono, di, tri ou polialcoxilato) à composição. Sais de alcoxilato adequados incluem sais de alcoxilatos com 2 a 30 carbonos na cadeia carbônica de alcoxilato (linear, ramificada ou cíclica). Sabe-se também que as composições típicas podem ser muito difíceisde estabilizar termicamente. O inventor da presente invenção surpreendentemente descobriu que o uso de sal/sais de alcoxilato à composição de fluido hidráulico aquosa estabiliza a composição de fluido da degradação térmica, mesmo na presença de 10% v/v de água do mar sintética que confere às composições fluidas uma vida útil muito mais longa sob condições extremas.[025] The second lubricant may also comprise an alkoxylate salt as a second lubricant for the hydraulic fluid composition. The inventors of the present invention have determined that an improvement in lubricity and seawater stability can be brought about by adding an alkoxylate salt (preferably a metal or amine salt of a mono, di, tri or polyalkoxylate) to the composition. Suitable alkoxylate salts include salts of alkoxylates having 2 to 30 carbons in the alkoxylate carbon chain (straight, branched or cyclic). It is also known that typical compositions can be very difficult to thermally stabilize. The inventor of the present invention has surprisingly discovered that the use of alkoxylate salt/salts to the aqueous hydraulic fluid composition stabilizes the fluid composition from thermal degradation, even in the presence of 10% v/v synthetic seawater which imparts to the fluid compositions a much longer service life under extreme conditions.

[026]As composições de fluido hidráulico aquosas da invenção também podem conter um biocida. O biocida é escolhido de forma a ser compatível com os componentes de lubrificação, ou seja, ele não afeta as propriedades de lubrificação. Em uma modalidade, um sal contendo boro, tal como bórax decahidratado, é usado como biocida. Em outra modalidade o biocida pode ser um biocida contendo enxofre ou um biocida contendo nitrogênio. Biocidas contendo nitrogênio incluem glutraldeído, triazinas, oxazolidinas e guanidinas, bem como compostos selecionados a partir de sais de amônio quaternários de ácidos graxos, como sal de cloreto de didecildimetilamônio quaternário. A concentração do biocida é suficiente para evitar pelo menos substancialmente o crescimento bacteriano no fluido hidráulico e de preferência para matar as bactérias presentes.[026] The aqueous hydraulic fluid compositions of the invention may also contain a biocide. The biocide is chosen in such a way that it is compatible with the lubrication components, ie it does not affect the lubrication properties. In one embodiment, a boron-containing salt, such as borax decahydrate, is used as a biocide. In another embodiment the biocide can be a sulfur-containing biocide or a nitrogen-containing biocide. Nitrogen-containing biocides include glutralaldehyde, triazines, oxazolidines and guanidines, as well as compounds selected from quaternary ammonium salts of fatty acids, such as didecyldimethylammonium chloride quaternary salt. The concentration of the biocide is sufficient to at least substantially prevent bacterial growth in the hydraulic fluid and preferably to kill the bacteria present.

[027]O fluido hidráulico pode também compreender um aditivo anticongelamento capaz de diminuir o ponto de congelamento do fluido hidráulico até pelo menos cerca de -30 °F, que é abaixo da temperatura mínima que se espera que seja encontrada em tais ambientes. Se usado, o aditivo anticongelamento é escolhido de forma a ser não reativo com os componentes lubrificantes e biocidas e, portanto, não prejudica as propriedades de lubrificação do fluido hidráulico. Em uma modalidade, o aditivo anticongelante compreende pelo menos um álcool (de preferência um diidroxiálcool) com 2 a 4 átomos de carbono em uma quantidade suficiente para reduzir o ponto de congelamento até abaixo de -30 °F. Álcoois preferidos incluem monoetilenoglicol, glicerol, propilenoglicol, 2-buteno-1, 4-diol, éteres poliglicólicos, polietilenoglicóis ou polipropilenoglicóis. Em uma modalidade preferida, monoetilenoglicol, que é PLONOR aprovado, é usado como o aditivo anticongelamento da invenção em uma quantidade suficiente para reduzir o ponto de congelamento da composição do fluido hidráulico até a temperatura desejada, enquanto evita a formação de “hidratos” nos equipamentos submarinos durante o uso.[027] The hydraulic fluid may also comprise an antifreeze additive capable of lowering the freezing point of the hydraulic fluid to at least about -30°F, which is below the minimum temperature expected to be encountered in such environments. If used, the antifreeze additive is chosen such that it is non-reactive with the lubricating and biocidal components and therefore does not impair the lubricating properties of the hydraulic fluid. In one embodiment, the antifreeze additive comprises at least one alcohol (preferably a dihydroxyalcohol) having 2 to 4 carbon atoms in an amount sufficient to reduce the freezing point to below -30°F. Preferred alcohols include monoethylene glycol, glycerol, propylene glycol, 2-butene-1, 4-diol, polyglycol ethers, polyethylene glycols or polypropylene glycols. In a preferred embodiment, monoethylene glycol, which is PLONOR approved, is used as the antifreeze additive of the invention in an amount sufficient to reduce the freezing point of the hydraulic fluid composition to the desired temperature, while preventing the formation of "hydrates" in equipment. submarines during use.

[028]O fluido hidráulico pode também compreender um ou mais tensoativos, como um álcool etoxilado ou cossolventes como polialquilenoglicol ou misturas de ambos para ajudar na estabilidade da água do mar (tolerância).[028] The hydraulic fluid may also comprise one or more surfactants, such as an ethoxylated alcohol or co-solvents such as polyalkylene glycol or mixtures of both to help with seawater stability (tolerance).

[029]Em uma modalidade preferida, a composição de fluido hidráulico da invenção também pode conter um ou mais inibidores de corrosão que impedem a corrosão e oxidação. Exemplos de inibidores de corrosão incluem fosfatos/fosfitos inorgânicos/orgânicos, ácidos mono, di, tri ou policarboxílicos neutralizados com uma alquilamina, amônio ou metal monovalente, aminocarboxilatos, alquilaminas e alcanolaminas, bem como inibidores de corrosão de cobre, tais como benzotriazóis. Alquilaminas adequadas incluem monoetanolamina e trietanolamina. Alquilaminas adequadas compreendem um grupo alquílico C4-C20linear ou ramificado ou estrutura de anel, de preferência sem funcionalidade hidroxila. Outros inibidores de corrosão utilizáveis na prática da invenção incluem aminas graxas polietoxiladas solúveis em água e diaminas polietoxiladas. O inibidor de corrosão é utilizável em uma concentração suficiente de modo que substancialmente não ocorra corrosão, ou seja, a corrosão, se houver, resulta em uma perda inferior a 10 mícrons por ano na espessura de um metal em contato com o fluido hidráulico. A concentração do inibidor de corrosão no fluido hidráulico desta invenção de preferência deve variar de 0,1 a 20% em peso.[029] In a preferred embodiment, the hydraulic fluid composition of the invention may also contain one or more corrosion inhibitors that prevent corrosion and oxidation. Examples of corrosion inhibitors include inorganic/organic phosphates/phosphites, mono, di, tri or polycarboxylic acids neutralized with an alkylamine, ammonium or monovalent metal, aminocarboxylates, alkylamines and alkanolamines, as well as copper corrosion inhibitors such as benzotriazoles. Suitable alkylamines include monoethanolamine and triethanolamine. Suitable alkylamines comprise a straight or branched C4-C20 alkyl group or ring structure, preferably without hydroxyl functionality. Other corrosion inhibitors useful in the practice of the invention include water-soluble polyethoxylated fatty amines and polyethoxylated diamines. The corrosion inhibitor is usable in a concentration sufficient that substantially no corrosion occurs, i.e. corrosion, if any, results in less than 10 microns per year loss in thickness of a metal in contact with the hydraulic fluid. The concentration of the corrosion inhibitor in the hydraulic fluid of this invention preferably ranges from 0.1 to 20% by weight.

[030]Além dos ingredientes acima observados, é importante manter o pH do fluido hidráulico entre 8 e 10, de preferência entre 9 e 9,5. A manutenção do pH do fluido hidráulico na faixa prescrita é importante por muitas razões, incluindo (i) minimizar a corrosão ou degradação de partes de metal e/ou plásticas que entram em contato com o fluido hidráulico, (ii) facilidade de manuseio do fluido hidráulico, e (iii) estabilidade dos componentes do fluido hidráulico. Assim, é importante fornecer um tampão no fluido hidráulico para auxiliar na manutenção do pH dentro da faixa preferida. Neste contexto, o tampão deve ser estável e eficaz nas temperaturas experimentadas pelo fluido hidráulico que variam de cerca de 20 °F a cerca de 420 °F. O presente inventor descobriu que aminas terciárias cílicas ou a base de anel sem funcionalidade hidroxila são tampões eficazes sob este aspecto. Os compostos precedentes efetivamente tamponam o pH do fluido hidráulico até entre 8 e 9,5 e são estáveis nas temperaturas experimentadas pelos fluidos hidráulicos. Ao escolher uma amina terciária cíclica ou à base de anel preferida sem funcionalidade hidroxila, é melhor escolher estruturas de anel que não vão quebrar ou abrir em temperaturas de até 420 °F. Uma amina terciária à base de anel preferida sem funcionalidade hidroxila que é particularmente estável em altas temperaturas é de 1,4-dimetilpiperazina. Outras aminas terciárias à base de anel adequadas sem funcionalidade hidroxila incluem ácido 2-morfolinoetanossulfônico; N- metilmorfolina; N-metilpiperazina; N-metilpirrolidina; ácido 1,4-piperazino-bis- etanossulfônico; a concentração da amina terciária cíclica ou à base de anel sem funcionalidade hidroxilano fluido hidráulico é de preferência de 0,1 a 6 por cento em peso, mais preferivelmente de 0,5 a 3 por cento em peso.[030] In addition to the ingredients noted above, it is important to maintain the pH of the hydraulic fluid between 8 and 10, preferably between 9 and 9.5. Maintaining the pH of the hydraulic fluid within the prescribed range is important for many reasons, including (i) minimizing corrosion or degradation of metal and/or plastic parts that come into contact with the hydraulic fluid, (ii) ease of fluid handling hydraulic fluid, and (iii) stability of hydraulic fluid components. Thus, it is important to provide a buffer in the hydraulic fluid to help keep the pH within the preferred range. In this context, the plug must be stable and effective at temperatures experienced by the hydraulic fluid ranging from about 20°F to about 420°F. The present inventor has found that cyclic tertiary amines or the ring base without hydroxyl functionality are effective buffers in this regard. The foregoing compounds effectively buffer the pH of the hydraulic fluid to between 8 and 9.5 and are stable at the temperatures experienced by hydraulic fluids. When choosing a preferred ring-based or cyclic tertiary amine without hydroxyl functionality, it is best to choose ring structures that will not break or open at temperatures up to 420°F. A preferred ring-based tertiary amine without hydroxyl functionality that is particularly stable at high temperatures is 1,4-dimethylpiperazine. Other suitable ring-based tertiary amines lacking hydroxyl functionality include 2-morpholinoethanesulfonic acid; N-methylmorpholine; N-methylpiperazine; N-methylpyrrolidine; 1,4-piperazine-bis-ethanesulfonic acid; the concentration of the cyclic or ring-based tertiary amine without hydroxyl functionality in the hydraulic fluid is preferably from 0.1 to 6 percent by weight, more preferably from 0.5 to 3 percent by weight.

[031]Além disso, embora a modalidade acima descrita seja preferida para aplicações como em fluido hidráulico para fluidos de controle submarinos encontrados em ou com equipamentos de perfuração de petróleo marítimos, outras modalidades são adequadas para muitas aplicações. Por exemplo, em um ambiente substancialmente isento de corrosão, um inibidor de corrosão não precisa ser incluído na composição do fluido hidráulico. Da mesma forma, em um ambiente em que a infestação bacteriana não é um problema, o biocida pode ser omitido. Para aplicações em temperaturas quentes ou elevadas, um depressor do ponto de congelamento não é necessário.[031] In addition, although the embodiment described above is preferred for applications such as hydraulic fluid for subsea control fluids found in or with marine oil drilling equipment, other embodiments are suitable for many applications. For example, in a substantially corrosion-free environment, a corrosion inhibitor need not be included in the hydraulic fluid composition. Likewise, in an environment where bacterial infestation is not an issue, the biocide can be omitted. For hot or elevated temperature applications, a freezing point depressant is not required.

[032]Em uma modalidade particularmente preferida, o fluido hidráulico é preparado como um concentrado pronto para ser usado que não precisa diluir para atingir o desempenho de trabalho.[032] In a particularly preferred embodiment, the hydraulic fluid is prepared as a ready-to-use concentrate that does not need to be diluted to achieve working performance.

Example I

[033]Um fluido hidráulico aquoso foi preparado tendo a seguinte formulação: Esta composição foi testada como um fluido hidráulico de alta pressão. Ela manteve sua lubricidade após o uso prolongado (30 dias) a 190 °C e foi capaz de tolerar a contaminação com 10% p/p de água do mar. O pH do fluido hidráulico foi de 9 e foi mantido em cerca de 9 através do uso prolongado anterior.[033] An aqueous hydraulic fluid was prepared having the following formulation: This composition was tested as a high pressure hydraulic fluid. It maintained its lubricity after prolonged use (30 days) at 190 °C and was able to tolerate contamination with 10% w/w seawater. The pH of the hydraulic fluid was 9 and has been maintained at around 9 through previous extended use.

Claims

1. Aqueous hydraulic fluid composition, CHARACTERIZED by the fact that it comprises: (i) a lubricant comprising at least one lubricant selected from monovalent metal, ammonium or amine salts of a C21 dicarboxylic acid and dicarboxylic acids, in which the concentration of the at least one lubricant in the hydraulic fluid is 0.1 to 35% by weight; (ii) 0.1 to 6% by weight of a non-hydroxyl-functional tertiary cyclic amine, wherein the non-hydroxyl-functional tertiary cyclic amine is 1,4-dimethylpiperazine; and (iii) 0.1 to 20% by weight of a second lubricant comprising an alkoxylate salt and a phospholipid; wherein the hydraulic fluid composition is free of an oil selected from the group consisting of mineral oils, synthetic hydrocarbon oils and mixtures thereof.

2. Composition, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the composition comprises water in an amount between 10% and 65% by weight based on the total weight of the hydraulic fluid composition.

3. Composition according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the dicarboxylic acid comprises a C21 dicarboxylic acid converted into a salt with a monovalent metal, ammonia or amine.

4. Composition according to claim 3, characterized by the fact that the dicarboxylic acid salt is a potassium salt of C21 dicarboxylic acid or an amine salt of C21 dicarboxylic acid.

5. Composition, according to claim 1, characterized by the fact that it further comprises a second lubricant, said second lubricant being selected from the group consisting of phosphate alkyl/aryl esters, phosphite alkyl/aryl esters, phospholipids, carboxylic acids, salts of carboxylic acids and combinations thereof.

6. Composition according to claim 5, CHARACTERIZED by the fact that the phospholipid comprises a phosphatide selected from the group consisting of phosphatidylcholine, phosphatidylinositol, phosphatidylserine, phosphatidylethanolamine and combinations of one or more of these.

7. Composition, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the composition further comprises a biocide.

8. Composition, according to claim 7, CHARACTERIZED by the fact that the biocide is selected from the group consisting of a boron-containing salt, such as borax decahydrate, a sulfur-containing biocide or a nitrogen-containing biocide, in which nitrogen-containing biocides include glutaraldehyde, triazines, oxazolidines, and guanidines, as well as compounds selected from quaternary ammonium salts of fatty acids, such as the quaternary didecyldimethylammonium chloride salt.

9. Composition, according to claim 1, characterized by the fact that the composition further comprises one or more corrosion inhibitors.

10. Composition, according to claim 9, CHARACTERIZED by the fact that the corrosion inhibitor is selected from the group consisting of phosphate alkyl/aryl esters, phosphite alkyl/aryl esters, phospholipids, carboxylic acids, carboxylic acid salts and combinations of these.

11. Composition, according to claim 5, characterized by the fact that the composition further comprises an antifreeze additive.

12. Composition, according to claim 11, CHARACTERIZED by the fact that the antifreeze additive is selected from the group consisting of monoethylene glycol, glycerol, propylene glycol, 2-butene-1,4-diol, polyglycol ethers, polyethylene glycols and polypropylene glycols.

13. Method for increasing the thermal stability of an aqueous hydraulic fluid composition, CHARACTERIZED by the fact that the method comprises the steps of: a) providing an aqueous hydraulic fluid composition as defined in claim 1 and, optionally, an additive selected from the group consisting of biocides, antifreeze additives, corrosion inhibitors and combinations of one or more thereof; and b) adding at least one dicarboxylic acid or dicarboxylic acid salt to the aqueous hydraulic fluid composition, wherein said dicarboxylic acid or dicarboxylic acid salt increases the thermal stability of the aqueous hydraulic fluid composition.

14. Method, according to claim 13, CHARACTERIZED by the fact that the aqueous hydraulic fluid composition comprises water in an amount between 10% and 65% by weight based on the total weight of the hydraulic fluid composition.

15. Method according to claim 13, CHARACTERIZED by the fact that the dicarboxylic acid salt comprises a C21 dicarboxylic acid.

16. Method according to claim 13, CHARACTERIZED by the fact that the dicarboxylic acid salt comprises a potassium salt of a C21 dicarboxylic acid or an amine salt of a C21 dicarboxylic acid.