DE60315225T2 - Hydrophile Polymerkonzentraten - Google Patents

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DE60315225T2
DE60315225T2 DE60315225T DE60315225T DE60315225T2 DE 60315225 T2 DE60315225 T2 DE 60315225T2 DE 60315225 T DE60315225 T DE 60315225T DE 60315225 T DE60315225 T DE 60315225T DE 60315225 T2 DE60315225 T2 DE 60315225T2
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James W. Jr. Houston Dobson
Shauna Leigh Houston Hayden
Caroline Trejo Wichita Falls Rangel
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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft nicht-wässrige Konzentrate von wasserlöslichen Polymeren zur Erzeugung von mit Polymer viskos gemachten wässrigen Lösungen für Bohrloch-Vorgänge.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Mit Polymer viskos gemachte wässrige Lösungen werden für viele Zwecke auf dem Gebiet des Bohrens, Fertigstellens und Betreibens von Öl- und Gasbohrlöchern verwendet. Beispielhafte Kiespackungszusammensetzungen und -vorgänge sind in den folgenden US-Patenten beschrieben: 5,027,899 , 5,058,677 , 5,184,679 und 5,251,699 . Beispiele für Ansäuerungszusammensetzungen und -vorgänge sind in den folgenden US-Patenten beschrieben: 3,779,914 , 4,487,265 und 5,007,481 . Beispiele für Bohrloch-Bohr- und -Fertigstellungsfluide sind in den folgenden US-Patenten beschrieben: 4,620,596 , 4,621,692 und 4,822,500 .
  • Mit Polymer viskos gemachte Fluide erfordern, dass die wasserlöslichen Polymere vollständig in den wässrigen Fluiden dispergiert und hydratisiert sind. Ein Verfahren, um dies zu erreichen, besteht darin, ein Konzentrat des wasserlöslichen Polymers in einer Flüssigkeit herzustellen, die keinen nennenswerten Quell- oder Solvatisierungseffekt auf das Polymer hat. Vgl. z.B. die folgenden US-Patente: 4,312,675 , 4,325,861 , 4,435,217 , 4,726,912 , 4,772,646 , 5,091,448 , 5,278,203 , 5,631,313 , 5,834,533 und 5,925,182 . Konzentrate von wasserlöslichen Polymeren in Wasser-in-Öl-Emulsionen sind in den US-Patenten 4,670,550 und 4,964,999 beschrieben.
  • Wir haben nunmehr ein Konzentrat, das ein wasserlösliches Polymer enthält, entwickelt, das eine hervorragende Stabilität aufweist und beim Altern bei 48,9°C (120°F) für 16 Stunden kein Absetzen des Polymers und eine geringe oder keine Synerese zeigt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine hydrophile Polymerkonzentratzusammensetzung, umfassend: a) von 45 % bis 70 % von einem oder mehreren hydrophilen wasserlöslichen Polymer(en), b) von 0,5 % bis 1,5 % eines organophilen Ton (Organoton)-Suspensionsadditivs, c) von 0,1 bis 2,5 % eines Stabilisie rungsmittels, das eine oder mehrere Säure(n) in einer Menge von 0,001 % bis 1,5 %, ein oder mehrere anionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel in einer Menge von 0,001 % bis 1,0 %, ein oder mehrere nichtionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel in einer Menge von 0,001 % bis 0,625 %, und von 0 % bis 0,75 % einer oder mehrerer wasserlöslicher organischer Flüssigkeiten) umfasst, und d) von 25 % bis 55 % eines hydrophoben, wasserunlöslichen flüssigen Suspensionsmediums.
  • Falls hier nichts anderes angegeben ist, sind die vorstehend und nachstehend genannten Prozentangaben Gewichtsprozente bezogen auf das Gesamtkonzentratzusammensetzungsgewicht.
  • Vorzugsweise ist das Stabilisierungsmittel eine Mikroemulsion, die von 1 % bis 80 % Wasser, von 1 % bis 60 % von einer oder mehreren Säure(n), von 1 % bis 40 % von einem oder mehreren anionischen grenzflächenaktiven Mittel(n), von 1 % bis 25 % von einem oder mehreren nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel(n), von 0,5 % bis 40 % von einem oder mehreren Lösungsmittel(n) und von 0 % bis 30 % einer wasserlöslichen organischen Flüssigkeit umfasst, wobei diese Prozentangaben Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Stabilisierungsmittels und insgesamt 100 % sind.
  • Während die Erfindung verschiedenartig modifiziert werden kann und in alternativen Formen vorliegen kann, werden spezifische Ausführungsformen der Erfindung nachstehend detailliert beschrieben und mittels Beispielen gezeigt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die spezifisch beschriebenen Formen zu beschränken, sondern die Erfindung soll im Gegenteil alle Modifizierungen und Alternativen, die in den Schutzbereich der Erfindung gemäß der beigefügten Ansprüche fallen, umfassen.
  • Die Zusammensetzungen können die angegebenen Materialien umfassen, im Wesentlichen aus diesen bestehen oder aus diesen bestehen. Das Verfahren kann die angegebenen Schritte mit den angegebenen Materialien umfassen, im Wesentlichen daraus bestehen oder daraus bestehen.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung und von deren bevorzugten Ausführungsformen
  • Das wasserlösliche oder wasserdispergierbare Polymer, das erfindungsgemäß verwendet wird, ist ein hydrophiles Kolloid, vorzugsweise ein Polysaccharid oder ein Polysaccharidderivat, wie es in dem Fachgebiet bekannt ist.
  • Solche Polysaccharide werden üblicherweise aus verschiedenen Pflanzen erhalten. Diese natürlichen Gummis können Exsudate oder Extrakte von verschiedenen Pflanzen sein. Synthetische Polysaccharidpolymere auf natürlicher Basis werden von verschiedenen pflanzlichen Quellen von Cellulose, Stärke und dergleichen verarbeitet oder derivatisiert. Biopolymere werden durch die Wirkung bestimmter Pilze, Bakterien oder anderer Mikroorganismen (insbesondere von deren Enzymen) auf geeigneten Substraten biologisch erzeugt. Diese biologisch erzeugten Polymere resultieren aus der nahezu vollständigen Zersetzung des Substrats in dessen Monosaccharide, gefolgt von der erneuten Synthese in neue Moleküle unter Nutzung einiger oder aller der folgenden Veränderungen: Von C4 verschiedene Bindungspunkte, partielle Oxidation der Hydroxylgruppen, Zwischenkettenvernetzung oder Einführen neuer chemischer Gruppen, um den Hydroxylwasserstoff zu ersetzen.
  • Beispiele für natürliche Gummis sind Alginate, Carragheen, Guargummi, Agargummi, Gummiarabicum, Ghattigummi, Karayagummi, Tragantgummi, Johannisbrotgummi und Tamarindengummi.
  • Synthetische Polysaccharide auf natürlicher Basis resultieren aus der Derivatisierung von Cellulose, Stärke oder anderen Polysacchariden durch Carboxymethylierung, Hydroxyethylierung, Hydroxypropylierung, Carboxylierung, dem Hinzufügen einer Sulfonsäuregruppenvernetzung oder Gemischen dieser Verfahren und anderen Vorgängen.
  • Beispiele für synthetische Polysaccharide auf natürlicher Basis umfassen polyanionische Cellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, Hydroxypropylguar, Carboxymethylhydroxypropylguar, Carboxymethylguar und dergleichen.
  • Beispiele für Biopolymere umfassen Xanthangummi, Wellangummi, Rhamsangummi, Gellangummi, Skleroglukangummi, Succinoglykangummi und dergleichen.
  • Diese Polysaccharidpolymere können von verschiedenen Quellen käuflich erworben werden.
  • Bevorzugte wasserlösliche Polymere sind Xanthangummi, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose und Hydroxypropylguar.
  • Der organophile Ton ist ein bekanntes, käufliches viskos machendes/Suspensions-Additiv für organische Flüssigkeiten. Geeignete organophile Tone sind die Reaktionsprodukte von Tonen des Smektit-Typs und von organischen Kationen, d.h. quartären Ammoniumkationen.
  • Vgl. z.B. Dino, US-Patent Nr.6 187,717 . Der bevorzugte Ton des Smektit-Typs wird aus der Gruppe, bestehend aus Bentonit, Hectorit, Montmorillonit, Beidellit, Saponit, Stevensit und Gemischen davon, ausgewählt, wobei Bentonit am meisten bevorzugt ist. Die bevorzugten quartären Ammoniumkationen werden aus der Gruppe, bestehend aus Methyl-trihydrierter Talg-Ammonium, Dimethyl-dihydrierter Talg-Ammonium, Dimethylbenzyl-hydrierter Talg-Ammonium, Methylbenzyl-dihydrierter Talg-Ammonium und Gemischen davon, ausgewählt.
  • Beispiele für käufliche organophile Tone umfassen: BARAGEL 3000, BENTONE 38, BENTONE 155, BENTONE 34, BENTONE 128, BENTONE 990 und dergleichen, die von Rheox, Inc., P.O. Box 700, Hightstown, NJ 08520, USA, erhalten werden, TX-1178, TIXOGEL VP, THIXOGEL MP-100, TIXOGEL TE und dergleichen, die von Sud-Chemie Rheologicals, United Catalysts, Inc., P.O. Box 32370, Loisville, KY 40232, USA, erhalten werden, und CLAYTONE 40, CLAYTONE AF und dergleichen, die von Southern Clay Products, P.O. Box 44, 1212 Church Street, Gonzales, TX 78629, USA, erhalten werden.
  • Der organophile Ton sollte in dem hydrophoben, wasserunlöslichen flüssigen Suspensionsmedium gründlich dispergiert werden. Dies kann in bekannter Weise die Verwendung von polaren Aktivierungsmitteln, Dispergiermitteln, Dispersionssäuren und dergleichen erfordern. Vgl. z.B. Mattingly, US-Patent Nr. 5,186,747 . Das polare Additiv, kann, falls dies erforderlich oder erwünscht ist, der hydrophoben Flüssigkeit separat zugesetzt oder mit dem organophilen Ton gemischt werden, um einen „selbstaktivierenden" Organoton zu erzeugen.
  • Die hydrophobe, wasserunlösliche organische Flüssigkeit, die als Suspensionsmedium oder Träger in den Konzentraten dieser Erfindung geeignet ist, kann jedwede solche Flüssigkeit sein, bei welcher der ausgewählte organophile Ton dahingehend wirkt, deren Viskosität zu erhöhen. Vorzugsweise ist die wasserunlösliche organische Flüssigkeit ein Kohlenwasserstoff, wie z.B. Alkane (Paraffine, Isoparaffine) mit der Molekülformel CnH2n+2, Alkene (Olefine, alpha-Olefine, Polyalphaolefine) mit der Molekülformel CnH2n, verschiedene Erdölfraktionen, wie z.B. Mineralöle, Dieselöle, Weißöle, und dergleichen. Grundsätzlich kann die ölartige Flüssigkeit jedwede hydrophobe, wasserunlösliche Flüssigkeit sein, die auf das darin suspendierte wasserlösliche hydrophile Polymer keinen Quell- oder Solvatisierungseffekt aufweist. Andere wasserunlösliche organische Flüssigkeiten, die in dieser Erfindung geeignet sein können, sind Terpene, pflanzliche Öle, Carbonsäureester, Malonsäureester, Sulfonsäureester, Limonen, Alkohole, die 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthalten, und dergleichen.
  • Das Stabilisierungsmittel, das in dem Konzentrat dieser Erfindung geeignet ist, ist ein Gemisch aus (i) einer oder mehreren Säure(n), (ii) einem oder mehreren anionischen grenzflä chenaktiven Mittel(n), (iii) einem oder mehreren nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel(n) und vorzugsweise (iv) einer oder mehreren wasserlöslichen organischen Flüssigkeit(en).
  • Am meisten bevorzugt ist das Stabilisierungsmittel dieser Erfindung eine Mikroemulsion, die (i) eine oder mehrere Säure(n), (ii) ein oder mehrere anionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel, (iii) ein oder mehrere nichtionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel, (iv) gegebenenfalls eine oder mehrere wasserlösliche organische Flüssigkeit(en), (v) ein oder mehrere Lösungsmittel und (vi) Wasser umfasst.
  • Die Konzentration des Stabilisierungsmittels in den Konzentraten der Erfindung beträgt von 0,1 % bis 2,5 %, bezogen auf das Gewicht, vorzugsweise 0,15 % bis 2,0 %. Folglich sind die Konzentrationen der Säure(n), des bzw. der anionischen grenzflächenaktiven Mittel(s), des bzw. der nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel(s) und der wasserlöslichen organischen Flüssigkeit(en) in dem Konzentrat wie folgt: Tabelle A
    Stabilisierungsmittel Gew.-% des Konzentrats
    Komponente geeignet bevorzugt am meisten bevorzugt
    Säure(n) 0,001-1,5 0,0075-0,75 0,0075-0,4
    anionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel 0,001-1,0 0,012-0,75 0,0135-0,4
    nichtionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel 0,001-0,625 0,0015-0,5 0,003-0,2
    wasserlösliche organische Flüssigkeit(en) 0-0,75 0,0015-0,625 0,0075-0,375
  • Wie es angegeben worden ist, ist das bevorzugte Stabilisierungsmittel eine Mikroemulsion, die eine oder mehrere Säure(n), ein oder mehrere anionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel, ein oder mehrere nichtionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel, ein oder mehrere Lösungsmittel, Wasser und gegebenenfalls eine oder mehrere wasserlösliche organische Flüssigkeit(en) umfasst.
  • Die Konzentrationen der Komponenten in der Mikroemulsion sind wie folgt: Tabelle B
    Mikroemulsion Gew.-% der Mikroemulsion
    Komponente geeignet bevorzugt am meisten bevorzugt
    Säure(n) 1-60 5-30 5-16
    anionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel 1-40 8-30 9-20
    nichtionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel 1-25 1-20 2-10
    Lösungsmittel 0,5-40 2-15 2-10
    wasserlösliche organische Flüssigkeit(en) 0-30 1-25 5-15
    Wasser 1-80 20-75 30-70
  • Folglich sind die Konzentrationen der Komponenten der Mikroemulsion in den Konzentraten der Erfindung wie folgt: Tabelle C
    Mikroemulsion Gew.-% der Mikroemulsion
    Komponente geeignet bevorzugt am meisten bevorzugt
    Säure(n) 0,001-1,5 0,0075-0,75 0,0075-0,4
    anionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel 0,001-1,0 0,012-0,75 0,0135-0,4
    nichtionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel 0,001-0,625 0,0015-0,5 0,003-0,2
    Lösungsmittel 0,0005-1,0 0,003-0,375 0,003-0,25
    wasserlösliche organische Flüssigkeit(en) 0-0,75 0,0015-0,625 0,0075-0,375
    Wasser 0,001-2,0 0,03-1,875 0,045-1,75
  • Geeignete Säuren zur Verwendung bei der Herstellung des Stabilisierungsmittels und somit der Konzentrate der Erfindung umfassen anorganische Säuren, wie z.B. Chlorwasserstoff-, Phosphor-, Schwefel-, Fluorwasserstoff-, Ammoniumbifluorid- und Salpetersäure, und organische Säuren, die weniger als 7 Kohlenstoffatome enthalten, einschließlich Carbonsäuren, Polycarbonsäuren und Anhydride davon, und Sulfonsäuren, wie z.B. Zitronen-, Oxal-, Malein, Essig-, Fumar-, Äpfel-, Glutar- oder Glutaminsäure, sowie Gemische aller derartiger Säuren. Vorzugsweise werden die Säuren aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Säuren, organischen Säuren, die weniger als sieben Kohlenstoffatome enthalten, und Gemischen davon ausgewählt.
  • Anionische grenzflächenaktive Mittel, die zur Bildung der Konzentrate und Mikroemulsionsstabilisierungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind die Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Ammonium- oder Aminsalze verschiedener organischer Säuren, die dahingehend wirken, die Oberflächenspannung von Wasser zu senken. Die bevorzugten anionischen grenzflächenaktiven Mittel umfassen Fettsäureseifen, Alkylsulfonate, alpha-Olefinsulfonate, Alkylethersulfate und -sulfonate, lineare Alkylbenzolsulfonate, aromatische Sulfonate, wie z.B. Cumol-, Xylol- und Toluolsulfonate, Olefinsulfonate, Alkoholsulfate und -sulfonate, und Gemische davon.
  • Nichtionische grenzflächenaktive Mittel, die zur Verwendung bei der Bildung der Konzentrate und Mikroemulsionsstabilisierungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen ethoxylierte nichtionische grenzflächenaktive Mittel, die aus der Gruppe, bestehend aus Kondensationsprodukten von Ethylenoxid mit aliphatischen Alkoholen mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in einer entweder geradkettigen oder verzweigtkettigen Konfiguration, ausgewählt sind, sowie ethoxylierte nichtionische grenzflächenaktive Mittel, die aus der Gruppe, bestehend aus Kondensationsprodukten von Ethylenoxid mit Nonylphenol, Phenol, Butylphenol, Dinonylphenol, Octylphenol oder anderen Phenolen, Glyceriden, Polypropylenglykolen und dergleichen, ausgewählt sind, sowie Gemische solcher nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel.
  • Wasserlösliche organische Flüssigkeiten, die zur Verwendung bei der Bildung der Konzentrate und Mikroemulsionen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen n-Butanol, Isobutanol, n-Butoxypropanol, Ester, Monobutylether, Glykole, einschließlich Propylenglykol, Ethylenglykol, Butylenglykol, Hexylenglykol, Dipropylenglykol, Diethylenglykol, Tripropylenglykol, Triethylenglykol, Polyglykole und Gemische solcher wasserlöslichen organischen Flüssigkeiten. Mikroemulsionen, die zwei oder mehr wasserlösliche organische Flüssigkeiten umfassen, scheinen eine verbesserte Stabilität aufzuweisen.
  • Lösungsmittel, die zur Verwendung bei der Bildung der Mikroemulsionen und folglich der Konzentrate gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Limonen, Dilimonen, Terpene, Terpinol, Pinene, Pentene, Paracymen, Dibutylether, Butylbutyrat, Amylacetat, Acetate, Oleate, Heptanoate, Laurate, Caprylate, Adipate, Butyrate, Isobutyrate, Ester, Diether, Olefine, alpha-Olefine, Xylol, Toluol, Isoparaffine, 2-Ethylhexanol, Hexanol und dergleichen, und Gemische davon.
  • Zusätzliche Bestandteile, welche die Wirksamkeit der Konzentrate und der Mikroemulsionen nicht beeinträchtigen, können ebenfalls in das Gemisch einbezogen werden. Beispielsweise können kationische grenzflächenaktive Mittel zusätzlich zu den anionischen und nichtionischen grenzflächenaktiven Mitteln verwendet werden. Eine Liste möglicher kationischer grenzflächenaktiver Mittel umfasst bestimmte quartäre Verbindungen, halogenierte Amine, komplexe Amide und Amidoamine. Oxidationsmittel, wie z.B. Permanganate und Peroxide, können in die Zusammensetzungen einbezogen werden. Zusätzlich können in die Zusammensetzungen Korrosionsinhibitoren einbezogen werden.
  • Zum weiteren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese nachstehend unter Bezugnahme auf Ausführungsformen der Erfindung und nicht-beschränkende Beispiele beschrieben.
  • Zwei hydrophobe, wasserunlösliche Flüssigkeiten wurden verwendet: VASSA-LP 90, ein Produkt von Vassa, Torre Pequiven, Piso 1, Av. Francisco de Miranda, Chacao, Caracas, Venezuela, und ein Weißmineralöl (WMO), PAROL, CASRN 8042-47-5, von Penreco, 138 Petrolia Street, Karns City, PA 16041-9799, USA, hergestellt.
  • VASSA LP-90 ist ein hydriertes Öl, das aus gesättigten Kohlenwasserstoffen (Paraffinen) mit mittlerem und hohem Molekulargewicht zusammengesetzt ist.
  • Der verwendete organophile Ton war CLAYTONE AF von Southern Clay Products, Gonzales, Texas. Es handelt sich um einen mit quartärem Ammonium modifizierten Montmorillonit, der selbst-dispergierend ist.
  • Das bewertete technische Mikroemulsionsstabilisierungsmittel ist CC-100, ein Produkt von Gaston Technology Development Services, P.O. Box 22032, Houston, Texas 77227-2032.
  • Drei Stabilisierungsmittelgemische werden hergestellt. Deren Zusammensetzung ist in der Tabelle A angegeben. Die anionischen grenzflächenaktiven Mittel sind: ME-29, ein Gemisch der Aminsalze einer linearen Alkylbenzolsulfonsäure und eines Alkoholsulfats, das unter der Handelsbezeichnung ME-29 Terpenemulgator von Expo Chemical Company, Inc., Houston, Texas, verkauft wird, und ME-91, ein Gemisch der Aminsalze einer linearen Alkylbenzolsulfonsäure und eines Alkoholsulfats, das unter der Handelsbezeichnung ME-91 Terpenemulgator von Expo Chemical Company, Inc., Houston, Texas, verkauft wird. Die nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel sind: NP-10 und NP-101, wobei es sich um Nonylphenolethoxylate handelt, die weltweit von zahlreichen Händlern erhältlich sind, und MEGASURF S-100, ein Gemisch der Kondensationsprodukte von Ethylenoxid mit aliphatischem Alkohol, das von Shrieve Chemicals, Inc. für Shell Chemical Company, Inc., Houston, Texas, vertrieben wird. Die wasserlöslichen organischen Flüssigkeiten sind: Diethylenglykolmonobutylether (DGMBE) und Dipropylenglykol (DPG), die beide weltweit von zahlreichen Händlern erhältlich sind.
  • Diese Stabilisierungsmittel werden durch Zusammenmischen der Komponenten mit niedriger Scherung, um die Erzeugung eines stabilen Schaums zu verhindern, hergestellt. Tabelle A
    Stabilisierungskomponenten Säuregemisch SA-1 SA-2 SA-3
    PBW* % PBW* % PBW* %
    HCl (32 %) 3,5 12,77 2,6 6,42 2,6 6,13
    Phosphorsäure(85%) 2,0 7,30 1,5 3,70 1,5 3,54
    Zitronensäure 1,2 4,38 0,9 2,22 0,9 2,12
    Oxalsäure 0,7 2,55 0,5 1,23 0,4 0,94
    Schwefelsäure 0 0 5,0 12,35 5,0 11,79
    Anionisches grenzflächenaktives Mittel
    ME-29 10,0 36,50 12,0 29,63 0 0
    ME-91 0 0 0 0 14,0 33,02
    Nichtionisches grenzflächenaktives Mittel
    NP-10 2,0 7,30 5,0 12,55 0 0
    NP-101 0 0 0 0 5,0 11,79
    MEGA SURF S-100 0 0 3,0 7,41 3,0 7,08
    Wasserlösliche organische Flüssigkeit
    DGMBE 3,0 10,95 7,0 17,28 7,0 16,51
    DPG 5,0 18,25 3,0 7,41 3,0 7,08
    • *PBW = Gewichtsteile
  • Konzentrate, die das wasserlösliche Polymer Hydroxyethylcellulose (HEC-25, ein Produkt von Union Carbide Corp., 39 Old Ridgebury Rd., Danbury, CT 06817) in dem Weißmineralöl (WMO) enthalten, werden durch Dispergieren des organophilen Tons CLAYTONE AF in dem WMO, Zugeben des Stabilisierungsmittels und Mischen bis zur Homogenität hergestellt. Die Zusammensetzung der Konzentrate ist in der Tabelle I gezeigt. Alle diese Konzentrate sind beim statischen Altern für 16 Stunden bei 48,9°C (120°F) stabil und zeigen keine Synerese von Öl davon.
  • Konzentrate, die das wasserlösliche Polymer Xanthangummi (RHODOPOL 23P, von Rhodia, Inc., CN 7500, Prospect Plains Road, Cranbury, NJ 08512-7500 hergestellt) enthalten, wurden mit den in der Tabelle II gezeigten Zusammensetzungen hergestellt. Der organophile Ton CLAYTONE AF wurde in der hydrophoben, wasserunlöslichen Flüssigkeit dispergiert, das CC-100-Stabilisierungsmittel wurde zugesetzt und bis zur Homogenität gemischt und der Xanthangummi wurde dann zugesetzt und bis zur Homogenität gemischt. Die Viskosität der Konzentrate bei niedriger Scherung wurde bestimmt. Die Konzentrate wurden dann für 16 Stunden bei 48,9°C (120°F) statisch altern gelassen, auf Raumtemperatur gekühlt und bezüglich des Absetzens des Xanthangummis und einer Synerese der Flüssigkeit untersucht. Die Hydratisierungseigenschaften der Konzentrate wurden durch Dispergieren von 1,65 g jedes Konzentrats in 350 ml einer 4,55 kg pro 3,78 Liter (10 Pfund pro Gallone) Natriumchloridlösung (folglich betrug die Konzentration des Xanthangummis 0,455 kg pro 158,98 Liter (ein Pfund pro 42 Gallonen-Fass) der Kochsalzlösung) und Messen der Viskosität bei niedriger Schergeschwindigkeit nach 2, 4 und 6 min Mischen bewertet. Die Viskosität bei niedriger Schergeschwindigkeit (LSRV) wird mit einem Brookfield-Viskosimeter Modell LVDV II bei 0,3 U/min (0,063 s-1) mit einer # 2 LV-Spindel gemessen. Die erhaltenen Daten sind in der Tabelle II angegeben.
  • Ein Konzentrat mit der Zusammensetzung I-1 wurde durch Dispergieren des CLAYTONE AF in dem Weißmineralöl, dann Zugeben und Mischen des CC-100-Stabilisierungsmittels, gefolgt von der Zugabe und dem Mischen der Hydroxyethylcellulose bis zur Homogenität, hergestellt. Dieses Konzentrat wies eine Viskosität bei niedriger Schergeschwindigkeit bei 27,8°C (82°F) von 51299 cp auf. Es wurde ein weiteres Konzentrat hergestellt, das die Zusammensetzung von l-1 aufwies, mit der Ausnahme, dass das Stabilisierungsmittel dem Weißmineralöl vor dem CLAYTONE AF zugesetzt wurde. Dieses Konzentrat wies eine Viskosität bei niedriger Schergeschwindigkeit von 33400 cp auf. Zusätzliche 23,10 pbw Hydroxyethylcellulose wurden diesem Konzentrat zugesetzt. Das Konzentrat wies eine LSRV von 55388 cp auf. Folglich führt die Zugabe des Stabilisierungsmittels zu dem wasserunlöslichen Öl vor dem Dispergieren des organophilen Tons zu einer verminderten Viskosität, wodurch in das Konzentrat eine größere Menge des wasserlöslichen Polymers einbezogen werden kann. Tabelle 1 Konzentrate, die Hydroxyethylcellulose (HEC) in einem Weißmineralöl (WMO) enthalten
    Konzentrat I-1 I-2 I-3 I-4 I-5
    WMO, pbw 176,9 161,7 176,9 176,9 171,7
    CLAYTONE AF, pbw 4,0 4,0 4,0 5,0 5,0
    Stabilisierungsmittel
    CC-100, pbw 1,5 1,0 -
    SA-1, pbw - 0,75 -
    SA-2, pbw - 0,4 -
    SA-3, pbw - 4,0
    HEC, pbw 175 200 200 175 175
    Tabelle II Konzentrate, die Xanthangummi (XG) in einem Weißmineralöl (WMO) oder VASSA LP-90-Öl (LP-90) enthalten
    Konzentrat II-1 II-2 II-3 II-4
    WMO, q 149,85 147,4 149,2 -
    LP-90, q - 147,5
    CLAYTONE AF, g 5,0 5,74 5,25 5,0
    CC-100, q 6,0 7,05 6,32 1,0
    XG, q 240,0 240,0 240 250
    LSRV bei 24,4°C (76°F) 81483 85582 75584 33393
    Nach dem statischen Altern bei 71,1°C (160°F) für 16 Stunden
    Absetzen keines V.SI. V.SI.* V.SI.*
    Synerese 0,79 mm (1/32'') keine keine keine
    Hydratisierungseigenschaften gealterter Konzentrate in einer 10,0 ppg NaCl-Lösung
    Konzentrat, q 1,65 1,65 1,65 1,61
    LSRV bei 2 min, cp 9698 7398 7798 9799
    LSRV bei 4 min, cp 9698 7698 7998 10799
    LSRV bei 6 min, cp 9698 7698 7698 10699
    • * V.SI. – sehr geringfügig

Claims (15)

  1. Hydrophiles Polymerkonzentrat, umfassend, in Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtkonzentratzusammensetzungsgewicht, von 45% bis 70% von einem oder mehreren hydrophilen Polymer(en), ein Stabilisierungsmittel, umfassend eine oder mehrere Säuren) in einer Menge von 0,001% bis 1,5%, ein oder mehrere anionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel in einer Menge von 0,001% bis 1,0%, ein oder mehrere nichtionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel in einer Menge von 0,001% bis 0,625% und eine oder mehrere wasserlösliche organische Flüssigkeit(en) in einer Menge von 0% bis 0,75%, wobei die Gesamtkonzentration des Stabilisierungsmittels von 0,1% bis 2,5% beträgt, und von 0,5% bis 1,5% organophiler Ton und wobei der Rest eine hydrophobe wasserunlösliche Flüssigkeit ist, um 100% auszumachen.
  2. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 1, wobei das Stabilisierungsmittel eine Mikroemulsion ist, umfassend die Säure, das anionische grenzflächenaktive Mittel, das nichtionische grenzflächenaktive Mittel und die wasserlösliche organische Flüssigkeit, und ferner umfassend, in Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtkonzentratzusammensetzungsgewicht, von 0,0005% bis 1,0% von einem oder mehreren wasserunlöslichen Lösungsmittel(n) und von 0,001% bis 2,0% Wasser, wobei die Gesamtkonzentration des Stabilisierungsmittels von 0,1% bis 2,5% beträgt.
  3. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 1, wobei das Stabilisierungsmittel, in Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtkonzentratzusammensetzungsgewicht, eine oder mehrere Säure(n) in einer Menge von 0,0075% bis 0,75%, ein oder mehrere anionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel in einer Menge von 0,012% bis 0,75%, ein oder mehrere nichtionische(s) grenzflächen aktive(s) Mittel in einer Menge von 0,0015% bis 0,5% und eine oder mehrere wasserlösliche Flüssigkeit(en) in einer Menge von 0,0015% bis 0,625% umfaßt.
  4. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 3, wobei das Stabilisierungsmittel eine Mikroemulsion ist, umfassend die Säure, das anionische grenzflächenaktive Mittel, das nichtionische grenzflächenaktive Mittel und die wasserlösliche organische Flüssigkeit, und ferner umfassend, in Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtkonzentratzusammensetzungsgewicht, von 0,003% bis 0,375% von einem oder mehreren wasserunlöslichen Lösungsmittel(n) und von 0,03% bis 1,875% Wasser, wobei die Gesamtkonzentration des Stabilisierungsmittels von 0,15% bis 2,0% beträgt.
  5. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 1, wobei das Stabilisierungsmittel, in Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtkonzentratzusammensetzungsgewicht, von einer oder mehreren Säuren) in einer Menge von 0,0075% bis 0,4%, ein oder mehrere anionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel in einer Menge von 0,0135% bis 0,4%, ein oder mehrere nichtionische(s) grenzflächenaktive(s) Mittel in einer Menge von 0,003% bis 0,2% und eine oder mehrere wasserlösliche Flüssigkeiten) in einer Menge von 0,0075% bis 0,375% umfaßt.
  6. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 5, wobei das Stabilisierungsmittel eine Mikroemulsion ist, umfassend die Säure, das anionische grenzflächenaktive Mittel, das nichtionische grenzflächenaktive Mittel und die wasserlösliche organische Flüssigkeit, und ferner umfassend, in Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtkonzentratzusammensetzungsgewicht, von 0,003% bis 0,25% von einem oder mehreren wasserunlöslichen Lösungsmittel(n) und von 0,045% bis 1,75% Wasser, wobei die Gesamtkonzentration des Stabilisierungsmittels von 0,15% bis 2,0% beträgt.
  7. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei das hydrophile Polymer Xanthan ist.
  8. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei das hydrophile Polymer Hydroxyethylcellulose ist.
  9. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 1, 3 oder 5, wobei das hydrophile Polymer Xanthan ist, wobei die Konzentration des Xanthans, in Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtkonzentratzusammensetzungsgewicht, von 55% bis 70% beträgt, wobei die Säure aus der Gruppe, bestehend aus Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure, Fluorwasserstoffsäure, Ammoniumbifluorid, Salpetersäure, Zitronensäure, Oxalsäure, Maleinsäure, Essigsäure, Fumarsäure, Äpfelsäure, Glutarsäure, Glutaminsäure und Gemischen davon, ausgewählt ist, wobei das nichtionische grenzflächenaktive Mittel aus der Gruppe, bestehend aus (1) Kondensationsprodukten von Ethylenoxid mit aliphatischen Alkoholen mit von 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in entweder geradkettiger oder verzweigtkettiger Konfiguration, (2) Kondensationsprodukten von Ethylenoxid mit einem Phenol und (3) Gemischen davon, ausgewählt ist, wobei das anionische grenzflächenaktive Mittel ein Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Ammonium- oder Aminsalz, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fettsäureseifen, Alphaolefinsulfonat, Sulfonaten, Aminethoxylaten, linearen Alkylbenzolsulfonaten, aromatischen Sulfonaten, umfassend Cumol, Xylol und Toluolsulfonat, Alkoholsulfaten, und Gemischen davon, ist, und wobei die wasserlösliche organische Flüssigkeit aus der Gruppe, bestehend aus n-Butanol, Iso-Butanol, n-Butoxypropanol, Glykolen, die bis zu sechs Kohlenstoffatome enthalten, Glykolethern, die bis zu neun Kohlenstoffatome enthalten, und Gemischen davon, ausgewählt ist.
  10. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 2, wobei die Mikroemulsion von 1% bis 60% von einer oder mehreren Säure(n), von 1% bis 40% von einem oder mehreren anionischen grenzflächenaktiven Mittel(n), von 1% bis 25% von einem oder mehreren nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel(n), von 0% bis 30% von einer oder mehreren wasserlöslichen organischen Flüssigkeit(en), von 0,5% bis 40% von einem oder mehreren Lösungsmittel(n) und von 1% bis 80% Wasser umfaßt, wobei die Prozentwerte auf das Gewicht der Mikroemulsion und insgesamt 100% bezogen sind.
  11. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 4, wobei die Mikroemulsion von 5% bis 30% von einer oder mehreren Säure(n), von 8% bis 30% von einem oder mehreren anionischen grenzflächenaktiven Mittel(n), von 1% bis 20% von einem oder mehreren nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel(n), von 1% bis 25% von einer oder mehreren wasserlöslichen organischen Flüssigkeit(en), von 2% bis 15% von einem oder mehreren Lösungsmittel(n) und von 20% bis 75% Wasser umfaßt, wobei die Prozentwerte auf das Gewicht der Mikroemulsion und insgesamt 100% bezogen sind.
  12. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 6, wobei die Mikroemulsion von 5% bis 16% von einer oder mehreren Säure(n), von 9% bis 20% von einem oder mehreren anionischen grenzflächenaktiven Mittel(n), von 2% bis 10% von einem oder mehreren nichtanionischen grenzflächenaktiven Mittel(n), von 5% bis 15% von einer oder mehreren wasserlöslichen organischen Flüssigkeit(en), von 2% bis 10% von einem oder mehreren Lösungsmitteln) und von 30% bis 70% Wasser umfaßt, wobei die Prozentwerte auf das Gewicht der Mikroemulsion und insgesamt 100% bezogen sind.
  13. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 2, 4, 6, 10, 11 oder 12, wobei das hydrophile Polymer Xanthan ist, wobei die Konzentration des Xanthans, in Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtkonzentratzusammensetzungsgewicht, von 55% bis 70% beträgt, wobei die Säure ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure, Fluorwasserstoffsäure, Ammoniumbifluorid, Salpetersäure, Zitronensäure, Oxalsäure, Maleinsäure, Essigsäure, Fumarsäure, Apfelsäure, Glutarsäure, Glutaminsäure, und Gemischen davon, wobei das nichtionische grenzflächenaktive Mittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus (1) Kondensationsprodukten von Ethylenoxid mit aliphatischen Alkoholen mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen in entweder geradkettiger oder verzweigtkettiger Konfiguration, (2) Kondensationsprodukten von Ethylenoxid mit einem Phenol und (3) Gemischen davon, wobei das anionische grenzflächenaktive Mittel ein Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Ammonium- oder Aminsalz ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fettsäureseifen, Alphaolefinsulfonat, Sulfonaten, Aminethoxylaten, linearen Alkylbenzolsulfonaten, aromatischen Sulfonaten, umfassend Cumol, Xylol und Toluolsulfonat, Alkoholsulfaten und Gemischen davon, ist, und wobei die wasserlösliche organische Flüssigkeit aus der Gruppe, bestehend aus n-Butanol, Iso-Butanol, n-Butoxypropanol, Glykolen, die bis zu sechs Kohlenstoffatome enthalten, Glykolethern, die bis zu neun Kohlenstoffatome enthalten, und Gemischen davon, ausgewählt ist.
  14. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 1, 3 oder 5, wobei das hydrophile Polymer Xanthan ist und wobei die Säure(n) aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Säuren, organischen Säuren, die weniger als sieben Kohlenstoffatome enthalten, und Gemischen davon, ausgewählt ist/sind.
  15. Hydrophiles Polymerkonzentrat nach Anspruch 2, 4, 6, 10, 11 oder 12, wobei das hydrophile Polymer Xanthan ist und wobei die Säure(n) aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Säuren, organischen Säuren, die weniger als sieben Kohlenstoffatome enthalten, und Gemischen davon, ausgewählt ist/sind.
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