CN103261097A

CN103261097A - 具有酸、酯和非离子单体的木素磺酸盐接枝物

Info

Publication number: CN103261097A
Application number: CN2011800606482A
Authority: CN
Inventors: S·霍特; K·A·罗德里格斯; J·桑德斯
Original assignee: HC Starck GmbH
Current assignee: HC Starck GmbH
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-08-21
Also published as: BR112013014420A2; US20130274150A1; EP2651827A1; WO2012080465A1; CA2820946A1

Abstract

一般地，本发明涉及控制水基泥浆体系粘度。更特别地，本发明涉及在地下地层，尤其是含油和/或气地下地层中钻井和其他井操作中所用的水基流体稀化和抗絮凝的方法和组合物。本发明还涉及一种具有改善的温度稳定性、分散性和“固体污染”耐受性的钻井流体降粘剂和/或分散剂。

Description

具有酸、酯和非离子单体的木素磺酸盐接枝物

发明领域

一般地，本发明涉及控制水基泥浆体系粘度。更特别地，本发明涉及使在地下地层，尤其是含油和/或气地下地层中钻井和其他井操作中所用的水基流体稀化和抗絮凝的方法和组合物。本发明还涉及一种具有改善的温度稳定性、分散性和“固体污染”耐受性的钻井流体降粘剂和/或分散剂。

发明背景

钻井流体或泥浆为专门设计的流体，在钻探井时，将其循环通过井以促进钻井操作。钻井流体的各种功能包括从井中移除钻屑或固体、冷却和润滑钻头、辅助支撑钻杆和钻头以及提供静水压头以保持井壁的完整性并防止井喷。根据特定地质层选择特定的钻井流体体系以优化钻井操作。

为了使钻井流体发挥其功能，其必须具有特定的所需物理性能。所述流体在钻井操作中通常所用的压力下必须具有易于泵送且易于通过泵送循环的粘度，而无需过度的压力差。所述流体在流体循环停止时必须具有足够的触变性以悬浮钻孔中的钻屑。所述流体当在沉淀槽中搅动时必须从所述悬浮液中释放出钻屑。其应优选在钻孔壁上形成不透性的稀滤饼以防止由于滤失进地层中而使钻井流体发生液体损失。该滤饼能有效密封钻孔壁以抑制岩石的任何坍塌、升沉或井塌进钻孔中的倾向。所述流体的组成还应优选使得在钻孔过程中形成的钻屑可悬浮、吸收或溶于所述流体中，而不影响所述钻井流体的物理性能。

大多数用于油气工业中钻井的钻井流体为水基泥浆。所述泥浆通常包水性基(淡水或盐水)和用于悬浮、控制重量或密度、油润湿性、流体损失或滤失以及调节流变性的试剂或添加剂。已将单宁用于水基泥浆的抗絮凝，且通常还将其与重金属如铬混合。

钻井流体经受日益增大的环境限制以及性能和成本要求。目前，需要可在淡水和海水基泥浆中有效工作，且还与含铬或其他类似的重金属的流体相比更为环境相容或更友好的抗絮凝剂和/或降粘剂。本发明的木素磺酸盐接枝共聚物提供了面临法规压力的目前所用的技术的环境友好且经济的替代品。

发明简述

一般地，本发明涉及控制水基泥浆体系的粘度。本发明还涉及使在地下地层，尤其是含油和/或气地下地层中钻井和其他井操作中所用的水基流体稀化和抗絮凝的方法和组合物。本发明还涉及一种具有改善的温度稳定性、分散性和“固体污染”耐受性的钻井流体降粘剂和/或分散剂。

发明详述

本发明涉及一种水溶性共聚物，其为接枝有至少一种如下单体的木素磺酸盐：

(a)烯属不饱和羧酸单体；

(b)烯属不饱和二羧酸的单烷基酯或二烷基酯；和

(c)烯属不饱和的亲水性非离子单体。

本发明的共聚物可用于控制水基泥浆体系的粘度，用于使在地下地层中钻井和其他井操作中所用的水基流体稀化和抗絮凝。其还可用作具有改善的温度稳定性、分散性和“固体污染”耐受性的钻井流体降粘剂和/或分散剂。

在本发明的实施方案中，本发明的接枝共聚物通过使烯属不饱和羧酸单体、烯属不饱和二羧酸的单烷基酯或二烷基酯以及烯属不饱和的亲水性非离子反应或接枝至所述木素磺酸盐主链上而制备。这些接枝共聚物通常在水或水与任选的助溶剂的混合物中制备。在一个实施方案中，所述助溶剂为醇，如异丙醇。所述接枝通常使用能在反应温度下在所述木素磺酸盐主链上产生自由基的引发体系而进行。这类引发体系的实例包括但不限于金属如铁、铜、镍等与过氧化物如过氧化氢的组合。反应温度为环境温度至100°C，通常为60-95°C。优选的引发体系为铁(通常呈铁(II)形式)和过氧化氢。所述铁(II)可以以水溶性盐如硫酸亚铁铵或硫酸亚铁的形式引入。

所述烯属不饱和羧酸单体可包括至少一种单羧酸单体或至少一种二羧酸单体或其组合。在另一方面中，所述烯属不饱和羧酸单体的单羧酸单体实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸及其组合。所述烯属不饱和羧酸单体的二羧酸单体实例包括但不限于马来酸、富马酸、衣康酸及其组合。

所述烯属不饱和二羧酸的单烷基酯或二烷基酯单体或构成部分包含但不限于具有C₁-C₂₀烃的烷基、聚烷氧基、聚亚烷基二醇基或其组合。在另一方面中，所述烯属不饱和二羧酸的单烷基酯或二烷基酯单体的合适烷基的实例包括C₁-C₈烃基；聚烷氧基如聚乙氧基、聚丙氧基、聚乙氧基与聚丙氧基的嵌段共聚物或其组合。此外，合适的聚亚烷基二醇基包括聚乙二醇基、聚丙二醇基、聚乙二醇与聚丙二醇的嵌段共聚物基团或其组合。所述共聚物的二羧酸二烷基酯单体或构成部分可仅包含一种烷基或两种或更多种不同烷基。

在一个实施方案中，所述烯属不饱和二羧酸的单烷基酯或二烷基酯单体或其酰胺等同物的烷基包括直链或支化的C₁-C₂₀烃基。在另一实施方案中，所述烷基为直链或支化C₁-C₈烃基。在另一实施方案中，所述烷基为直链或支化C₁-C₄烃基。烷基可仅为一种烷基或两种或更多种不同烷基的混合物。非限制性实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、己基、环己基、2-乙基己基、月桂基、硬脂基和降冰片基。在一个方面中，所述烷基为甲基、乙基、丁基和/或2-乙基己基。在另一方面中，所述烷基为衣康酸的单烷基酯和/或二烷基酯、马来酸的单烷基酯和/或二烷基酯、柠康酸的单烷基酯和/或二烷基酯、中康酸的单烷基酯和/或二烷基酯、戊烯二酸的单烷基酯和/或二烷基酯和/或富马酸的单烷基酯和/或二烷基酯，单烷基和/或二烷基马来酰胺，和/或烷基胺与马来酸酐或衣康酸酐的反应产物。在又一方面中，优选的烯属不饱和二羧酸的单烷基酯或二烷基酯单体为马来酸单甲酯、马来酸二甲酯、马来酸单乙酯和/或马来酸二乙酯及其混合物。

所述共聚物的烯属不饱和的亲水性非离子单体包括但须限于(甲基)丙烯酸的C₁-C₆烷基酯及其碱金属或碱土金属或铵盐，丙烯酰胺和C₁-C₆烷基取代的丙烯酰胺、N-烷基取代的丙烯酰胺和N-链烷醇取代的丙烯酰胺、羟烷基丙烯酸酯和丙烯酰胺。还可使用不饱和乙烯基酸如马来酸和衣康酸的C₁-C₆烷基酯和C₁-C₆烷基半酯；饱和脂族单羧酸如乙酸、丙酸和戊酸的C₁-C₆烷基酯。在一方面中，所述非离子单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸羟丙酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酰基吗啉。在另一实施方案中，所述非离子单体选自乙烯基和/或烯丙基醇、乙烯基和/或烯丙基胺、(甲基)丙烯酸羟烷基酯、二羧酸的单-或二-羟烷基酯单体、N-(二)烷基(甲基)丙烯酰胺及其组合。所述羟烷基可包含C₁-C₅烷基。在另一实施方案中，优选的非离子单体为(甲基)丙烯酸羟烷基酯单体，且优选为(甲基)丙烯酸羟乙酯和/或(甲基)丙烯酸羟丙酯或其组合。

用于制备所述接枝共聚物的引发剂可为通常用于接枝反应中的那些。这些通常为金属离子和过氧化氢的氧化还原体系。在另一方面中，所述接枝共聚物使用自由基引发体系，如硝酸铈铵和Fe(II)/H₂O₂制备，其中Fe(II)可用其他金属离子如Cu(II)、Co(III)、Mn(III)等代替。

本发明的接枝共聚物可用于许多油田应用场合中，例如固井、钻井泥浆、通用分散性和隔离液应用场合中。这些应用将在下文详细描述。其也可用作防垢剂、用于水处理中、用于织物以及清洁应用场合中。

钻井流体

在钻井操作中用于井中的流体通常归类为钻井流体。所述术语通常限于在旋挖钻进中循环至钻孔中的那些流体。所述旋挖钻进体系需要使钻进流体循环以从钻孔底部移除钻屑且因此保持钻头和钻孔底部清洁。通常将钻井流体从表面经由中空钻杆向下泵送至钻头和钻孔底部，并经由钻杆外的环形空间返回至表面。必须将已钻进且曝露于钻孔中的任何地层雕刻物与钻屑一起通过泥浆循环提升至表面。在表面处，通过流动且使泥浆通过运动的钻井液振动筛并通过在泥浆池中沉降而将套管(casing)和较大的钻屑与泥浆分离。流动的钻井流体使钻头和钻孔底部冷却。所述泥浆通常在钻杆和钻孔壁之间提供一定程度的润滑。通常通过使泥浆柱的静水压力超过或高于地层压力而使油、气和盐水流至井中。

钻井泥浆的一个主要功能是维护并保持已钻开的钻孔。所述钻井流体必须能识别钻屑且识别钻屑中的任何油或气迹象。其必须允许使用所需的录井材料和其他完井实践。最后，所述钻井流体应不损害所述井所穿透的任何含油或气的地层的渗透性。

大多数钻井流体为钻井泥浆，其为处于液体中的固体悬浮液或处于液体乳液中的固体悬浮液。将该体系的密度调节至7-21磅/加仑或0.85-2.5比重。当使用水时，液相密度的下限为约8.6-9磅/加仑。除密度之外，也可将该悬浮液的其他重要性能调节至合适限度内。可控制滤失性能。除密度之外，也可将该悬浮液的其他重要性能调节至合适限度内。滤失性能可通过具有一部分由具有该小粒度和特性的颗粒构成的固体，从而使得极少的液相经由在钻孔周围形成的固体滤饼流失而加以控制。将该悬浮液的粘度和凝胶形成特性控制在一定限度内通过所述悬浮液中的固体量和类型，且通过使用能降低该悬浮液的内部阻力以使得其容易且平稳流动的化学物质而实现。绝大多数钻井泥浆为粘土和其他固体在水中的悬浮液。其称为水基泥浆。油基泥浆为固体在油中的悬浮液。通常将高闪点的柴油用于液相中，且必需的细碎分散固体通过添加氧化沥青而获得。使用常规增重剂以提高密度。粘度和触变性质通过表面活性剂和其他化学物质控制。油基泥浆用于特定目的，例如防止特定页岩的井塌，尤其是作为用于钻进被水破坏的敏感砂层中的完井泥浆。

水基泥浆基本上由液相(水和乳液)、胶态相(主要为粘土)、惰性相(主要为重晶石增重材料和细砂)以及化学相(由影响并控制胶态物质如粘土的行为且处于溶液中的离子和物质构成)构成。

泥浆中必须具有胶态材料以获得更高的粘度，从而将钻屑和雕刻物从钻孔中移除且用于使惰性材料如细碎研磨的重晶石悬浮。所用的主要材料为膨润土，其为岩石沉积物。所希望的岩石中的材料为蒙脱石。除产生粘度并悬浮增重材料之外，这些粘土形成具有低滤失的泥浆。在用盐水饱和的泥浆中使用特殊粘土，且这些通常为凹凸棒土。使用淀粉和羧甲基纤维素钠作为辅助胶体，其能增强由所述粘土所导致的泥浆性能。

钻井泥浆中的惰性固体包括硅石、石英和其他惰性矿粒。这些惰性材料为细碎研磨的增重材料和堵漏(lost circulation)材料。通常所用的增重材料为具有4.3比重的重晶石。重晶石为软质材料且因此使阀泵和柱塞上的摩擦降至最低。其是不溶性的且较为廉价，因此被广泛使用。当整个泥浆在井中的曝露岩石的裂缝或裂隙中发生漏失时，向所述泥浆中添加堵漏材料。通常所用的堵漏材料包括撕碎的玻璃纸片、云母片、甘蔗纤维、木纤维、磨碎的核桃壳和珍珠岩。

水基泥浆的化学相调节所述胶态相，尤其是在膨润土型粘土的情况下。所述化学相包括由钻屑进入所述泥浆中的可溶性盐、解体的钻孔部分以及存在于添加至所述泥浆中的补足水中的那些。所述化学相还包括用于降低所述泥浆的粘度和凝胶强度的可溶性处理化学物质。这些化学物质包括无机物质，如苛性钠、石灰、碳酸氢钠和苏打灰。可使用磷酸盐如四磷酸钠以降低泥浆粘度和凝胶强度。

除粘土和重晶石之外，所述泥浆体系包含硫酸钙，降滤失剂如羧甲基纤维素钠和合适的表面活性剂。所述表面活性剂包括调节所述泥浆的流变性能(粘度和胶凝)的主表面活性剂、消泡剂和乳化剂。

公知的是，在钻穿地球地层以引出地下矿藏如气或油中，钻孔通过钻井工具和钻井流体实现。这些旋挖钻进系统由安装有合适“齿”的钻头、然后是一套端对端紧密组装在一起的管构成，所述管的直径小于钻头直径。由位于钻探井上方的平台驱动该设备的整个刚性联接体，即钻头和钻杆旋转。由于钻头侵入并穿过地质层，必须从钻孔底部清除破碎的矿物材料，从而能使钻井操作继续。使水性粘土分散体钻井流体向下经由中空管，横穿钻头端面并经由所述钻孔向上循环。

所述钻井流体用于冷却并润滑钻头，将钻屑提升至地表，以及密封井侧以防止钻井流体的水经由所述钻井所钻穿的地层滤失。在每次通过该井后，使泥浆通过具有或不具有筛网的沉降槽或者池，在其中分离砂和钻屑。然后借助泥浆泵将所述流体再次泵入钻杆中。

在有效制备并保持粘土基水性钻井流体中所遇到的一些最严重的问题是由泥浆与所钻探的地球地层的相互作用所导致的。这些相互作用包括泥浆被地层流体污染、在泥浆中引入降低粘度和惰性的钻井固体、钻井固体造成化学污染或者海水和/或淡水渗透。越来越深的钻井操作所固有的高温和高压条件以及与地层的相互作用使得钻井流体行为不可靠且难以再现。

此时，理想的钻井流体特性应包括如下方面：

i)具有尽可能符合需要的流变特性，从而能输送分散体中的矿物钻屑；

ii)一旦泥浆流出钻孔，能通过所有已知方式分离钻屑；

iii)具有所需的密度以在钻探的地质地层上施加足够的压力；

iv)在极深钻探中，当经历越来越高的温度时，保持其基本的流变性能。

在本发明的一个方案中，提供了一种控制水基钻井泥浆粘度的方法，所述方法包括将本发明的接枝共聚物以有效控制其粘度的量添加至水基钻井泥浆中。在一个实施方案中，本发明接枝共聚物的量基于所述水基钻井流体组合物为约0.1-10重量%，在另一实施方案中基于所述水基钻井泥浆组合物为约0.2-5重量%，在另一实施方案中为约0.3-约1重量%，在另一实施方案中为0.4-约1重量%，且在另一方面中为0.5-1重量%，基于所述水基钻井泥浆组合物。

在另一方面中，提供了一种使在地下地层中钻井和其他井操作中所用的水基流体稀化和抗絮凝的方法。在一个实施方案中，本发明接枝共聚物的量基于所述水性钻井泥浆组合物为约0.1-约10重量%，在另一实施方案中基于所述水性钻井泥浆组合物为约0.2-5重量%，在另一实施方案中基于所述水性钻井泥浆组合物为约0.2-1重量%。

最后，提供了一种具有改善的温度稳定性、分散性和“固体污染”耐受性的钻井流体降粘剂和/或分散剂，所述分散剂包含有效量的本发明接枝共聚物。在一个实施方案中，本发明接枝共聚物的量基于所述水基钻井泥浆组合物为约0.1-约10重量%，在另一实施方案中基于所述水基钻井泥浆组合物为约0.1-5重量%，在另一实施方案中基于所述水基钻井泥浆组合物为约0.1-约1重量%。

油田防垢

油田化学品包括防垢剂，其用于采出井中以终止在油藏岩层基体和/或井下和表面的生产管线中结垢。结垢不仅限制了油藏岩层基体的孔径(也称为“地层损害”)且因此降低了油和/或气的采出速度，而且在表面处理中导致管和管设备堵塞。

在本发明的一个方面中，提供了一种抑制水性体系中的结垢的方法，所述方法包括将本发明的接枝共聚物添加至所述水性体系中的步骤。如下文所述，可将所述防垢剂注入或挤注或者在地上添加至采出水中。本发明还提供了一种本发明组合物和携带液的混合物。所述携带液可为水、乙二醇、醇或油。优选携带液为水、盐水或甲醇。通常使用甲醇以防止在井下形成水-甲醇冰结构。在另一实施方案中，本发明组合物可溶于例如甲醇中。因此，可在甲醇管线中将所述防垢聚合物引入井中。这是特别有利的，因为延伸至井中的管线数量是固定的，该组合无需使用另外的管线。

所述水性体系可为冷却水体系、水基驱油体系和采出水体系中的任一种。水性环境也可为原油体系或气体系，且可分布于井下、地上、管线或精炼过程中。所述水性体系可包含CO₂、H₂S、O₂、盐水、冷凝水、原油、凝析气或其任何组合或混合物。

本发明接枝共聚物可连续分布或者以间歇方式间歇分布。在一个实施方案中，本发明的接枝共聚物在地上和/或挤注处理中添加。在后一情况(也称为“关井”处理)下，通常在压力下将所述防垢剂注入采出井中，“挤注”至地层中并保持在该处。在挤注程序中，将防垢剂径向注入采出井中达数英尺，所述防垢剂由于吸附和/或形成微溶性沉淀而保持在此处。所述防垢剂随时间流逝缓慢浸出至采出水中，并保护井免于污垢沉积。如果需要保持采出速度且当不开采时继续“停机”，必须定期进行“关井”处理，例如每年至少1次或多次。本发明聚合物由于具有可吸收至地层上且随时间流逝而释放的糖官能团而对该类挤注防垢而言是特别好的。

本发明的组合物可用于防垢，其中待抑制的污垢为碳酸钙、石盐、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、硫化铁、硫化铅和硫化锌及其混合物。石盐是氯化钠的矿物形式，通常称为岩盐。

水处理体系

水处理包括防止由于钙盐如碳酸钙、硫酸钙和磷酸钙的沉淀而产生的钙结垢。这些盐具有反向溶解性，这意指其溶解度随温度的升高而降低。对其中存在更高温度和更高盐浓度的工业应用而言，这通常在传热表面上转化成沉淀。然后，所述沉淀盐可沉积至表面上，从而产生钙结垢层。钙结垢可导致系统中的热传递损失且导致生产工艺过热。该结垢也可促进局部腐蚀。

不同于碳酸钙，磷酸钙通常不是自然发生的问题。然而，通常将正磷酸盐以通常为2.0-20.0mg/L的水平添加至工业系统(有时添加至市政水系统)中作为铁质金属的腐蚀抑制剂。因此，磷酸钙沉淀不仅可导致先前所讨论的那些结垢问题，而且当从溶液中移除正磷酸盐时可导致严重的腐蚀问题。因此，工业冷却系统需要定期维护，此时必须将该系统关停、清洁并换水。延长维护关停之间的时间间隔可节约成本且是合乎需要的。

有利的是尽可能多得重新利用工业水处理系统中的水。然而，由于各种机理如蒸发，水可随时间流逝而丧失。因此，溶解和悬浮的固体随时间流逝而变得更浓。浓缩周期是指特定体积水中的固体的浓缩时间。补充水的性质决定了可耐受多少个浓缩周期。在冷却塔应用中，补充水是硬的(即性质不良)，2-4个周期被认为是正常的，而5或更多周期代表严重条件。

一种延长水处理系统中维护时间间隔的方法是使用起抑制钙盐形成或者改性晶体生长作用的聚合物。晶体生长改性聚合物将晶体形貌由规整结构(例如立方体)改变至不规整结构如针状或花状。由于形状改变，沉积的晶体容易通过由流经表面的水产生的机械搅动而简单地从该表面移除。本发明组合物尤其可用于抑制磷酸钙，如正磷酸钙基结垢的形成。此外，本发明接枝共聚物也改性磷酸钙结垢的晶体生长。

本发明接枝共聚物组合物可添加至纯水性体系中，或者可将其配制成各种水处理组合物，然后添加至所述水性体系中。在其中对大体积的水连续进行处理以维持低水平的沉积物质的特定水性体系中，所述聚合物可以以低至0.5份每百万份(ppm)的水平使用。接枝共聚物用量的上限取决于所处理的特定水性体系。例如，当用于分散所述组合物的特定物质时，所述组合物可以以约0.5-约2,000ppm的水平使用。当用于抑制矿物质结垢的形成或沉积时，本发明的接枝共聚物可以以约0.5-约100ppm的水平使用。在另一实施方案中，所述组合物可以以约3-约20ppm，在另一实施方案中为约5-约10mg/L的水平使用。

一旦制备，本发明的接枝共聚物组合物就可掺入包含其他水处理化学物质的水性水处理系统中。这些其他化学物质可包括，例如腐蚀抑制剂如正磷酸盐、锌化合物和甲苯基三唑。所述接枝共聚物组合物可用于其中无机盐的稳定是重要的任何水性体系中，例如用于传热设备、锅炉、二次采油井、自动洗碗机和用硬水洗涤的基材中。所述接枝共聚物组合物在其他防垢剂失效的严重条件下尤其有效。

所述接枝共聚物组合物可稳定许多可见于水中的矿物质，包括但不限于铁、锌、膦酸盐和锰。所述接枝共聚物组合物也分散可见于水性体系中的颗粒物。

本发明的接枝共聚物组合物可用于在许多种工艺中防垢、稳定矿物质并分散颗粒物。这类工艺的实例包括蔗糖厂的阻垢剂；土体改良；对用于工业工艺如采矿、油田、纸浆和造纸以及其他类似工艺中的水进行处理；废水处理；地下水修复；通过诸如反渗透和脱盐的工艺进行的水净化；空气洗涤系统；腐蚀抑制；锅炉水处理；作为生物分散剂；污垢和腐蚀沉积物的化学清除。

清洁配制剂

本发明的接枝共聚物也可用于宽范围的清洁配制剂中，所述配制剂包含磷酸盐基助洗剂以及不含磷酸盐的体系。例如，这些配制剂可呈粉末、液体或单位剂量形式，如片剂或胶囊。此外，这些配制剂可用于清洁不同基材，如衣物、碗碟和硬质表面如浴室和厨房表面。所述配制剂也可用于在工业和公共场所的清洁应用中清洁表面。

在清洁配制剂中，所述接枝共聚物组合物可在洗液中稀释至最用使用水平。所述接枝共聚物组合物通常以0.01-1000ppm的剂量加入洗涤水溶液中。所述组合物可使织物、洗碗和硬质表面清洁中的磷酸盐基污垢沉积降至最低。所述聚合物也有助于将织物上的结壳降至最低。此外，所述接枝共聚物组合物使碗碟上的成膜和斑点降至最低。碗碟可包括玻璃、塑料、陶瓷、餐具等。

洗涤配制剂中的任选组分包括但不限于离子交换剂、碱、防腐蚀物质、防再沉积物质、荧光增白剂、香料、染料、填料、螯合剂、酶、织物增白剂和增亮剂，控泡剂、溶剂、水溶助长剂、漂白剂、漂白前体、缓冲剂、污垢移除剂、污垢释放剂、织物软化剂和遮光剂。这些任选的组分可占所述洗涤配制剂重量的至多约90%。

本发明的接枝共聚物组合物可掺入手动洗碗、自动洗碗和硬质表面清洁配制剂中。所述接枝共聚物组合物也可掺入自动洗碗配制剂中所用的漂洗助剂配制剂中。自动洗碗配制剂可包含助洗剂如磷酸盐和碳酸盐、漂白剂和漂白活化剂以及硅酸盐。在优选实施方案中，出于环境原因，所述自动洗碗配制剂不含磷酸盐。这些配制剂也可包含其他成分，如酶、缓冲剂、香料、消泡剂、加工助剂等。

硬质表面清洁配制剂可包含其他辅助成分和载体。辅助成分的实例包括但不限于缓冲剂、助洗剂、螯合剂、填料盐、分散剂、酶、酶促进剂、香料、增稠剂、粘土、溶剂、表面活性剂及其混合物。

本领域技术人员知晓需要添加至水性清洁体系中的接枝共聚物组合物的量取决于所述清洁配制剂和其提供给该配制剂的优点。在一个方面中，将约1,000ppm，在另一方面中为约100ppm，最优选为约10mg/l ppm的所述接枝共聚物组合物添加至清洁体系中。

本领域技术人员可设想其中可使用本发明接枝共聚物的许多其他类似应用场合。

现在通过下文非限制实施例阐述本发明。

实施例1：接枝木素磺酸盐的实施例

将30.6g马来酸单甲酯(烯属不饱和二羧酸的单酯)溶于110g水中，并与340g48%木素磺酸盐(ARBO S08，获自Tembec)溶液、9.4g50%NaOH溶液和0.1g硫酸亚铁铵六水合物混合并加热至87°C。经4小时向所述反应器添加单体溶液，所述单体溶液包含与6.5g水混合的112g丙烯酸和27.3g甲基丙烯酸羟乙酯(烯属不饱和的亲水性非离子单体)的混合物。经4小时添加引发剂溶液，其包含溶于100g水中的97g35%过氧化氢。将反应产物在87°C下保持60分钟。最终产物为深琥珀色溶液，固含量为38%，且残余丙烯酸含量为196ppm。所述产物的重均分子量为28,795。将该聚合物溶液喷雾干燥并用于下述测试中：

石膏/盐水泥浆

向325g28%蒙脱石泥浆中添加5g石膏、4g NaCl和2g实施例1的喷雾干燥的聚合物。所述聚合物占该水性钻井泥浆组合物的约0.6%。将其在低速下搅拌5分钟，然后用50%NaOH调节至pH9.8-9.9。然后，将其在HamiltonBeach奶昔混合器上混合15分钟，检测pH值以确保其为9.4-9.6。在Fann35A粘度计上测量流动性能。将该罐盖严，并在150°F下翻转16小时。将所述泥浆冷却至72°F，并在Hamilton Beach奶昔混合器上混合5分钟，然后在Fann35A粘度计上测量流动性能。

这些数据表明，本发明的接枝木素磺酸盐性能与木素磺酸铁铬一样好或者优于木素磺酸铁铬，木素磺酸铁铬出于环境方面的考虑而是不那么希望的。

Claims

1.一种接枝共聚物组合物，其包含至少一种接枝共聚物，所述接枝共聚物包含接枝有至少一种如下单体的木素磺酸盐主链：

i.烯属不饱和羧酸单体；

ii.烯属不饱和二羧酸的单烷基酯或二烷基酯；和

iii.烯属不饱和的亲水性非离子单体。

2.根据权利要求1的组合物，其中所述烯属不饱和羧酸单体选自至少一种单羧酸单体、至少一种二羧酸单体或其组合。

3.根据权利要求2的组合物，其中所述烯属不饱和羧酸单体的单羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸及其组合，且所述烯属不饱和羧酸单体的二羧酸单体选自马来酸、富马酸、衣康酸及其组合。

4.根据权利要求1的组合物，其中所述烯属不饱和二羧酸的单烷基酯或二烷基酯单体或构成部分包含具有C₁-C₂₀烃的烷基、聚烷氧基、聚亚烷基二醇基团或其组合。

5.根据权利要求4的组合物，其中所述烯属不饱和二羧酸的单烷基酯或二烷基酯单体的烷基选自C₁-C₈烃基；聚烷氧基、聚丙氧基、聚乙氧基与聚丙氧基的嵌段共聚物或其组合；选自聚乙二醇基团、聚丙二醇基团、聚乙二醇与聚丙二醇的嵌段共聚物基团或其组合的聚亚烷基二醇基团。

6.根据权利要求1的组合物，其中所述烯属不饱和的亲水性非离子单体选自(甲基)丙烯酸的C₁-C₆烷基酯及其碱金属盐或碱土金属盐或铵盐；丙烯酰胺和C₁-C₆烷基取代的丙烯酰胺；N-烷基取代的丙烯酰胺和N-链烷醇取代的丙烯酰胺；羟烷基丙烯酸酯和丙烯酰胺；不饱和乙烯基酸、马来酸、衣康酸的C₁-C₆烷基酯和C₁-C₆烷基半酯；以及饱和脂族单羧酸、乙酸、丙酸和戊酸的C₁-C₆烷基酯。

7.根据权利要求7的组合物，其中所述非离子单体选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸羟丙酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酰基吗啉、乙烯基和/或烯丙基醇、乙烯基和/或烯丙基胺、(甲基)丙烯酸羟烷基酯、二羧酸的单-或二-羟烷基酯单体、N-(二)烷基(甲基)丙烯酰胺或其组合。

8.根据权利要求1的组合物，进一步包含至少一种表面活性剂、助洗剂、胶凝材料、隔离液或钻井流体。

9.一种隔离液配制剂，其包含根据权利要求1的组合物，其中所述隔离液进一步包含至少一种选自如下组的水泥性能改性剂：非离子水润湿性表面活性剂、阴离子水润湿性表面活性剂、缓凝剂、分散剂、密实剂、降滤失添加剂和硅石粉。

10.根据权利要求9的隔离液，其中所述隔离液进一步包含选自如下组的增重材料：重晶石、赤铁矿、钛铁矿、碳酸钙和砂。

11.根据权利要求10的隔离液，其中所述隔离液进一步包含阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种。

12.一种清洁配制剂，其包含处于水溶液中的根据权利要求1的接枝共聚物组合物。

13.根据权利要求12的清洁配制剂，其中所述水溶液为织物清洁剂、自动洗碗洗涤剂、玻璃清洁剂、漂洗助剂、织物护理配制剂、织物软化剂、絮凝剂、促凝剂、破乳剂、硬质表面清洁剂或洗衣洗涤剂。

14.一种水处理配制剂，其包含根据权利要求1的接枝共聚物组合物。

15.一种用于水处理和油田体系中的防垢组合物，其包含根据权利要求1的接枝共聚物。

16.一种水基钻井泥浆，其包含根据权利要求1的接枝共聚物组合物。

17.一种控制水基泥浆体系的粘度的方法，其包括向所述泥浆体系中添加有效量的根据权利要求1的接枝共聚物组合物。

18.一种使在地下地层钻井操作中所用的水基流体稀化且抗絮凝的方法，所述方法包括向所述水基流体中添加有效量的根据权利要求1的接枝共聚物组合物。