JPS63258911A - 熱安定性重合体、その製法、これよりなる保留剤及び流動性低減添加剤 - Google Patents

熱安定性重合体、その製法、これよりなる保留剤及び流動性低減添加剤

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JPS63258911A
JPS63258911A JP63009754A JP975488A JPS63258911A JP S63258911 A JPS63258911 A JP S63258911A JP 63009754 A JP63009754 A JP 63009754A JP 975488 A JP975488 A JP 975488A JP S63258911 A JPS63258911 A JP S63258911A
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formula
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アロイス・アイクネスベルガー
ヨーゼフ・ヴアイヒマン
ヨハン・プランク
マンフレート・ビヒラー
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SKW Trostberg AG
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、水系用保留剤又は掘さく注水への添加物殊に
流動性低減添加剤として使用することのできる熱安定性
重合体に関する。
従来の技術 ベントナイト−もしくは粘土懸濁液より成る水をベース
とする掘さく注水が添加物を貧有することは公知である
。このものは、例えば、薄い液膜層の形成により、掘さ
く注水からの水が多孔性の穿孔壊れた地質中へ濾過され
ることを阻止する流動性低減添加剤である。この流動性
低減添加剤は、良好な濾液調節作用を有し、掘さく注水
の温度は掘さく深さの増大に伴ない地熱及び摩擦に基づ
き非常に上昇するので、高い温度安定性を有すべきであ
る。更に、この添加物は、妹に多価の陽イオン例えばカ
ルシウム及びマグネシウムに対して良好な塩相容性を有
すべきであり、これにより、その流動性低減作用を塩岩
塊の穿孔時に失なうべきではない。
従来公知の添加物のうち、わずかなもののみが必!!特
性の全体に関して満足しうる結果を有する。デンプンも
しくは変性デンプンは実際に無限の電解質相容性を有す
るが、約120°Cの熱安定性は充分ではない。
セルロース誘導体例えばカルボキシメチルセルロースは
ほぼ良好な熱安定性を有するが、その塩相容性は明らか
に限られている。合成重合体化合物のみが良好な熱安定
性を有する。このことは、殊にアクリルアミド/アクリ
レート−共重合体に該当する。この型の重合体は、せ水
注水中で、200℃を越えるまで艮好な流動性低減作用
を有するが、少量の多価陽イオンの侵入の際に既にその
作用効果を失なう。この理由は、おそらく、アルカリ性
掘さく注水媒体中で容易に現われるアミド基の鹸化によ
りアクリレート冨能基になることに基づく。
スルホ/酸ビニル/ビニルアミドを基礎トスる共重合体
例えばアクリルアミドプロパンスルホンtRc AM?
B )を基礎とし、例えばアクリルアミド(米国特許第
4293427号参照)又はビニルアミド及びアクリル
アミド(西Pイツ特許出願公開第2931997号)も
しくはアクリルアミ−及びアクリロニトリル(米国特許
第4502964号)と共重合される共重合体は、熱安
定性及び塩相容性に関して良好な作用を有する。
この型の重合体は、掘さく注水麻加物として、その流動
性低減作用における有効性を失なうことなしに多葉のカ
ルシウム−もしくはマクネシウムイオンの添加を許容す
る。
この群の共重合体における欠点は、制御すべき注水の困
i性(カルシウム含分、注水比重)に応じて、ここでも
実際の使用範囲で200 ’0より僅かに高い温度での
熱分解が制限されている事実である。
この流動性低減添加剤の使用は、掘さく孔塩水の高い温
度では、賛するに、なお不経済な配意でのみ考えられる
最後に、米国特許fJ、4502965号明細書中には
、アクリルアミドプロパンスルホン酸(AMP8 )と
共にN−ビニルピロリドン及びアクリロニトリルを含有
するターポリマーが記載されている。その熱安定性もし
くは塩相容性はこの製品では、米国特許第457820
1号明細書に記載のN−ビニルラクタム及び不飽和アミ
ドを基礎とする共重合体におけると同様に限られている
発明が解決しようとする問題点 従って、本発明の課題は、前記の従来の技術水準の欠点
を有せず、殊に水性媒体中で高い温度及び塩濃度でも掘
さ、〈注水添加物としての艮好な作用を示し、経費上有
利に使用することのできる重合体を見つけることである
間融点を解決するための手段 この課題は、本発明により次のものよりなる重合体によ
り解決される: a)式ド 一0H2−OH− 0H2−OH2 の構成基        16〜67モル〜b)式…ニ 一0H2−OR1− 0蜀O NR”R3 〔式中R1、R2及びR3はそれぞれ独立してH又はC
H3を表わす〕の構成基 5〜42モル% 並びに C)式■ニ ー〇H2−OR’− N 〔式中R4−H又はOH3である〕の構成基16〜46
モル% 意外にも、本発明によるポリマーは、従来公知の生成物
上孔べて、比較的高い温度及び塩濃度でも、良好な作用
を有することが明らかになった。
本発明の重合体は少なくとも部分的に水溶性であり、良
好な水溶性が所望である場合には、加水分解により、水
溶性形に変えることができる。
本発明による重合体は少なくとも6橿の構成基より成る
。1式に相当する第1の構成基は、N−ビニルピロリド
から誘導でき、6種の主要構成基の合計モル数に対して
16〜67モル%有利に41〜57モル%のモル割合で
存在する。
アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドから誘導さ
れる■式の第2の構成基は、5〜42モル%有利に16
〜18モル秀で存在する。このアクリルアミVもしくは
メタクリルアミVは、非置換でもモノ−もしくはジ置換
形でも存在することができ、この際置換分としてはメチ
ル基がこれに該当する。
最後に、アクリロニトリル及び/又はメタクリロニトリ
ルから生じるm式に相当する第3の構成基は、16〜4
6モル%有利に30〜40モル%の割合でこのポリマー
中に導入されている。
この6楡の本発明による構成基と並んで、本発明の重合
体は、6棟の主要構成基に対して40モル%までの、そ
のモノマーが0.04〜9のQ値を有する構成基を有し
ていてより0Alfrey及びPr1ceによるこのQ
値は、ラジカル重合用のそれぞれの反応性に関する尺度
である(これに関してB、 volxmartのGru
ndriβder makromolekularen
 Ohemis 1巻154貞以降、1982、kah
lsruhe参照)。この基の有利なモノマーはメチル
ビニルケトン、アリルアルコール、アクロレイン、メシ
チルオキサイー、アクリル酸及びメタクリル酸もしくは
それらの塩及びエステルである。
更に、このポリマーは、なお10モル%までの、慣用の
網状化剤を有していてよく、これ哄有利に2個のオレフ
ィン性二1結合を有し、殊にN、  N−メチレン−ビ
ス−アクリルアミド及び/又はイソプレンが有利である
本発明の重合体の分子量は、広範に変えることができ、
使用モノマー化合物及び重合条件に応じて、10000
〜2000000Dでありうる。
本発明の範囲で、構成基■〜■は、すべて又は部分的に
加水分解された形で存在しうる。これら化合物の加水分
解は、塩基性媒体中で、行なわれ、この際、所望加水分
解度に相応して、化学当量又はそれ以下の量の塩基を使
用することができる。加水分解を、使用糸のアルカリ性
媒体中で、例えば掘さく注水又はセメントスラリ中で実
施することも可能である。
本発明による重合体の製造は、水性媒体中のN−ビニル
ピロリドン16〜67モル%有利に41〜57モル%並
びにアクリルアミド及び/又はメタクリルアミド5〜4
2モル%有利に13〜18モル%及びアクリロニトリル
及び/又はメタクリロートリル16〜46モル%有利に
60〜41モル%を、開始剤を用いて、20〜200℃
有利に50〜100℃で重合させる方法で行なう。
アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドは、非置換
の又はモノ−又はジ置換の形で使用することができ、こ
の際、置換分としては、メチル基がこれに該当する。
場合によっては、N−ビニルぎロリrノ、アクリルアミ
ド及び/又はメタクリルアミV及びアクリロニトリル及
び/又はメタクリロニトリルよりなる混合物に1なお0
.04〜5のQ−値を有する七ツマー40モル%までを
添加することができる。この際、モノマーとしては、特
にメチルビニルケトン、アリルアルコール、アクロレイ
ン、メシチルオキサイv1アクリル酸及びメタクリル酸
もしくはこれらの塩及びエステルが有効である。
水溶液の濃度は、比較的広範に変えることができるが、
10〜70重量%特に30〜501童%の固体濃度にす
るのが有利であることが判明した。
開始剤としては、慣用の化合物例えば、アゾイソブチロ
ニトリル(AよりN )又はジベンゾイルペルオキシr
を反応溶液に対して0.1〜5N量%の量で使用するこ
とができる。
一般に1〜2時間で終了する重合反応の後に、所望の場
合には、加水分解反応を実施することができる。このた
めには、50〜100℃有利に60〜80℃の温度で、
慣用の塩基が有利であり、この際、使用塩基童は、所望
の加水分解度に依り決まる。
慣用の塩基としては、アルカリ金属−、アルカリ土類金
属−及びアンモニウム塩がこれに該当するが、原則的に
は加水分解反応全する他の塩基作用化合物を使用するこ
ともできる。
重合反応もしくは加水分解の終結後に、この重合体は一
般に約10〜60%水溶液として存することができ、こ
の形で直接、流動性低減添加剤として又は保留剤として
使用することができる。しかしながら、この溶液は、慣
用の方法及び装置でも脱水することができ、この重合体
は固体として得ることができ、特性に関する損失は確認
できない。この重合体のモル%組成は、実際に、使用モ
ノマー量に相応する。即ち重合の後に、モノマーは僅か
に検出可能なだけである。
本発明の重合体は、水性系の保留剤として極めて好適で
ある。本発明の意味における水性系とは、例えば、水性
の無機結合剤懸濁液例えばセメントスラリ、モルタル、
コンクリート等と解すべきである。更に、水性粘土懸濁
液用の重合体は例えば掘さく注水の形で使用することが
でき、この際、粘土としては、殊にベントナイト又はア
タパルジャイトがこれに該当する。
掘ちく注水中では、本発明のポリマーをいわゆる流動性
低下添加物として、有利に掘さく注水の1f量に対して
1〜5!i%の量で使用することができ、注水組成に依
り、最低250°Cまでの熱安定性を有する。この重合
体の熱安定性も優れている。殊に、2価の陽イオン例え
ばカルシウムイオンとの相容性は実際に無限である。
最後に、本発明による重合体は、夕飯のみの懸濁固体を
含有するか又は含有しない水溶液中でも良好な保留作用
を有する。この作用は、特に、石油工業で例えば食塩−
1塩化カルシウム−又はカルシウム−/臭化亜鉛−溶液
の形で使用することができるいわゆる仕上げ液で間組に
なる。保留剤としての使用時のこの量は、使用目的に応
じて、水性系に対して0.1〜10重量%である。
実施例 次の実施例につき本発明を詳説するが、これらは本発明
を限定するものではない。
例  1 (製造) 秤取°: a) アクリロニトリル           20.
8 El))  N −ヒニルヒo 9 )Fン65.
3.9c)  7クリA/7ミ)”         
    1 3.99d)水       150g e) アブイソブチロニトリル (メタノール2Qml中に浴解)      0.30
#成分a)、b)、C)、d)を予め準備し、この浴液
中に窒素を約30分間導入する。
引続き、成分θ)を加え、加熱する。約60℃で温和な
発熱と共に反応が開始する。この重合反応の間に、この
溶液は粘度を増加する。バッチを常に良好に攪拌可能に
保持するためには、711次に本釣450ゴで稀釈し、
この際、その都度、水約20〜501117を加える。
45〜60分の反応時間の経過後に反応溶液をなお約1
時間80〜85℃で攪拌する。この無色の溶液は、固体
含分10〜20!It%及び5000〜25000 m
Pa−aの粘度を有する。
例  2 (製造) 秤取: a)アクリロニトリル          26.5.
9b)  N−ヒニhビo !J Yン22.2 IC
)アクリルアミ−35,5y d)水        126/! f)  NaOH(10%苛性ンーダ17m1)   
 1.71成分a)、b)、a)及びd)を予め準備す
る。
30分間のN2−導入の後に、e)を添加し、加熱する
。反応は約60℃以上で明らかな粘度上昇を伴なって開
始する。80〜90°Cに1時間保持し、段南的に、水
合計約35 Q mA!で稀釈する。
固体含分10〜20%及び粘度2000〜40000 
mPa−5を有する濁った、乳白色ポリマーが得られ、
これは、この形で、流動性低減添加剤として使用するこ
とができる。
澄明な浴液を得るために、f)並びに水100虹と共に
80°Cで約60分間熱処理する。
秤取 a)アクリロニトリル          208.9
b)N−ビニルピロリYy        653.9
c)  7クリルアミv           139
Id)アリルアルコール          769θ
)水        1500,9 f)  ジベンゾイルペルオキシド      5.9
g成分a)〜e)を予め準備し、攪拌下に30分間N2
を導入する。引続き、f)を加え、加熱する。約60〜
70℃で、発熱性反応が開始し、粘度上昇を制限する。
80〜90℃で1時間保持し、段階的に本釣125Qm
jで稀釈する。
固体含分25〜60%及び粘度1000〜10000 
mPa・8を有する乳白色重合体が得られる。
例 4(製造) 秤取 a)アクリロニトリル          20811
))  N −ヒニルビロr)Y:/        
 6569C)アクリルアミ)F          
  139.9d)アクリル酸−ナトリウム塩    
  277.9(水385mz中に溶解) θ)水        1115!’ f)アゾイソブチロニトリル        3.8μ
(メタノール80ゴ中) 成分a)〜θ)を予め準備する。攪拌下に30分間N2
−4人の後に、f)を加え、加熱する。
80〜9Cj’Oで1時間保持し、この際、合計600
0mJの水で段階的に稀釈する。
固体含分10〜15%及び粘度10oO〜100001
00O0を有する澄明な重合体が得られる。
本発明の重合体の有利な作用を鉦四するため、例1によ
る重合体にAP工RP13B(1981年5月10日の
11版、9負以後参照)による次の試験を行なう: 試験A : API−流動性低減試験(室温及び7バー
ル過圧での濾過実験) 試駿B:65パール及び263°C(450”F)にお
けるその都度のいわゆるローラー 炉(Rollerofen )内での注水の24時間動
的負荷後の高圧−高温(HPHT )−濾過実験 これらの二つの濾過実験で、それぞれ、試験セルから出
る掘さく注水の量をaで示す。この菫は、できるだけ僅
かであるべきである。
種々異なる電解質負荷の影響を検査するたべ変動性の塩
含量の種々異なる掘さく注水を使用する: 注水夏 4%ベントナイトa濁液 注水B    tt   + Mail  25mf%
+Ca804・0.5M201x量% 注水Bl    tt   + Na1l  101(
量%+oaox210 X量% 注水IV    I   十海塩4重量%注水y   
 //   +MaO126ム量%+Revcluat
 51に量%+ ”BO242011/1 注水■はその高いカルシウム含分に基づき流動性低#:
添加剤に、はるかに高い擬木を設定する。
例  5 室温で、かつ例1による重合体溶液の固体含分に対する
211:f1%配景の際の試験Aによる注水1〜■での
ill!腋値。
1     5.4 M II      3.5111j 1     3.7117 IV      5.81Lt 室温で本発明による重合体は、良好な濾液減少を示す(
添加物不含の注水■の企値:濾液約90ゴ)。
例  6 236°QC450”F’)で及び例1のポリマー溶液
の固体含分に対する3ムf%配量の際の注水の24時間
エージングの後の濾液値の測定:a)  試験A   
   試験B 1 4.2d     l  28m1■ 2.4ml
     l[22m1m  2.611LI    
 Ill  40ml■  6.8ゴ       I
V   3 6m殊に注水■の濾液値は、本発明の重合
体が266℃での熱負荷の後にも電解質の多い掘さく注
水の液体損失を良好な調整下に保持することができる。
b) 試験A      試験B 111 1、IJl14     Ill  20ゴこ
こでは、例1によるが開始濃度0.459を用いて製造
した重合体を使用した。
例  7 220℃でかつ、例1〜4でM’llxした重合体溶液
の固体含分に対して6重量カ配量の際のローラー炉中で
24時間エージングの後の注水v中での試験Aによる濾
液値: 次の例による重合体   濾液値(1)15.7 26.2 38.1 46.8 例8〜10(保留剤としての使用) 例  8 この例は、例2で製造しまた本発明による生成物の、多
値のカルシウム塩を官有する深部掘さくセメントスラリ
の保留剤としての使用性を貌明する。
API仕様10の規定CI 982年発表)により、セ
メントスラリを形成する: APニークラスGの深部掘さく    792.9’セ
メント 水                    606μ
塩化カルシウムX6H2015,8,V混合時に、水’
jck合体浴赦と共に予め卑餉し、セメント、塩化カル
シウム及びナフタリンスルホ/酸−ホルムアルデヒドー
分紋負からの乾燥混合物を繞加する。
このように混合されたセメントスラリを、大気圧稠度計
中で、25℃で20分間攪拌し、引続き、AP工仕様1
0の規定により1000 pai圧で濾液損失を測定す
る。
このスラリは60分後に2811Ltの非常に僅かな水
分損失を示す。
例、? この例は、例2で製造した本発明の生成物の、石油工業
におけるいわゆるクリアリング−アウト(AnfW”a
ltigung8− )−及び仕上げ液(xomp1e
tt1erungsfx’iiastgkeit )と
して使用される塩浴液の保留剤としての使用性を示す。
塩化カルシウム60%を含有する仕上げ液を、水   
                   148I塩化
カルシウム        117Iチヨーク粉末  
         501から調製する。
この&淘液は、室温で、4.81117のAPエニー損
失を示j(APIRP13B、  (1981)により
7パール過圧で測定)。
熱負荷のもとでの重合体の保留作用の試験のために、前
記の仕上げ液をエージングセル(Alterungsz
slle )中に充填し、密封し、24時間200℃で
静止貯蔵する。
エージングの後に、室温まで冷却し、改めて、7バール
過圧でAPエニー損失を測定する。
6.6mlである。この200℃でエージングされた試
料のHTHP−水損失(500psi差圧で測定)は1
80℃で10Mである。
この例は、本発明による重合体は、著るしくカルシウム
塩−含有溶液の水損失を、強力な熱負荷の後にも良好に
低減嘔せることを示している。
例10 例1及び2で製造した重合体浴液は、例えは□気泡コン
クリート封止用の高い水分保留力を有するモルタル又は
セメントペーストの鯛喪のために使用することができる
気泡コンクリートは、このセメントペーストにより、2
4時間後に継ぎ目にもはや亀裂が現われないように堅固
に封止される。
同じ結果は、慣用法で例えばポリマー溶液からのスプレ
ー又はローラ乾燥により製造され、260°Cで乾燥ね
中で15時間熱処理され、引続き、セメントペーストを
保留剤として添加した粉末農品で得られた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、a)式 I : ▲数式、化学式、表等があります▼ の構成基 16〜67モル% b)式II: ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中R^1、R^2、R^3はそれぞれ無関係にH又
    はCH_3を表わす〕の構成基5〜42モル%c)式I
    II: ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中R^4はH又はCH_3を表わす〕の構成基16
    〜46モル% より成ることを特徴とする熱安定性重合体。 2、式 I の構成基41〜57モル%、式IIの構成基1
    3〜18モル%及び式IIIの構成基30〜41モル%よ
    り成る、請求項1に記載の重合体。 3、付加的に、式 I 、式II及び式IIIの構成基の合計に
    対して40モル%までの、そのモノマーが0.04〜5
    のQ−値を有する構成基を含有する、請求項1又は2に
    記載の重合体。 4、付加的に式 I 、式II及び式IIIの構成基の合計に対
    して網状化剤により形成された構成基を有する、請求項
    1から3までのいずれか1項に記載の重合体。 5、網状化剤としてのN,N−メチレン−ビス−アクリ
    ルアミド及び/又はイソプレンの残基を有する、請求項
    4に記載の重合体。 6、式 I 〜式IIIの構成基は全て又は部分的に加水分解
    された形で存在する、請求項1から5までのいずれか1
    項に記載の重合体。 7、N−ビニルピロリドン16〜67モル%、アクリル
    アミド及び/又はメタクリルアミド5〜42モル%及び
    アクリロニトリル及び/又はメタクリロニトリル16〜
    46モル%を水性媒体中で、開始剤を用いて20〜20
    0℃で重合させることを特徴とする、請求項1から6ま
    でのいずれか1項に記載の重合体の製法。 8、N−ビニルピロリドン41〜57モル%、アクリル
    アミド及び/又はメタクリルアミド13〜18モル%並
    びにアクリロニトリル及び/又はメタクリロニトリル3
    0〜41モル%を使用する、請求項7に記載の方法。 9、アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドを非置
    換形で使用する、請求項7又は8に記載の方法。 10、付加的に、請求項7に記載の成分の合計に対して
    40モル%までの、Q値0.04〜5を有するモノマー
    を使用する、請求項7から9までのいずれか1項に記載
    の方法。 11、モノマーをメチルビニルケトン、アリルアルコー
    ル、アクロレイン、アクリル酸及びメタクリル酸から選
    択する、請求項10に記載の方法。 12、重合を50〜100℃の温度で実施する、請求項
    7から11までのいずれか1項に記載の方法。 13、水溶液の濃度は10〜70重量%である、請求項
    7から12までのいずれか1項に記載の方法。 14、開始剤を水溶液の重量に対して0.1〜5重量%
    の濃度で使用する、請求項7から13までのいずれか1
    項に記載の方法。 15、開始剤としてアゾイソブチロニトリルを使用する
    、請求項7から14までのいずれか1項に記載の方法。 16、重合に引続き、加水分解を20〜200℃で実施
    する、請求項7から15までのいずれか1項に記載の方
    法。 17、請求項1から6までのいずれか1項に記載の重合
    体よりなる、水性系用保留剤。 18、堀さく注水の重量に対して1〜5重量%の量で使
    用される、請求項1から6までのいずれか1項に記載の
    重合体よりなる、流動性低減添加剤。
JP63009754A 1987-01-21 1988-01-21 熱安定性重合体、その製法、これよりなる保留剤及び流動性低減添加剤 Pending JPS63258911A (ja)

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