[其他]作為水和其他親水流體的增稠劑的混合金屬層狀氫氧化物-粘土加合物

無效

• 申請號: 86104614
• 申請日: 1986-07-05
• 公開（公告）號: CN86104614A
• 公開（公告）日: 1987-04-22
• 發明（設計）人: 約翰·L·布巴;奧德里·L·巴尼斯
• 申請（專利權）人: 陶氏化學公司
• 主分類號: C09K7/04
• 分類號: C09K7/04;C10M113/00;C09D7/12;A23L1/03;//C10N4008
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 羅英銘,陳季壯

本發明涉及用混合金屬層狀氫氧化物-粘土稠化水或親水溶劑。

有種種理由，需要稠化水，水溶液，親水溶劑等，例如用水為基的加工金屬流體，滅火流體，油田鉆井流體，食品添加劑，液壓流體，水基漆或涂料，洗蝕溶液，以及其它由于液體或溶液的增稠能帶來好處的應用。

水的增稠劑，例如瓜耳膠及聚丙烯酰胺對高剪切狀態，高于121℃的水熱性處理，氧化作用，細菌的作用以及鹽類都是不穩定的。為了補救某些上述問題，有時需要殺菌劑和抗氧化劑之類的添加劑。

對于水基物質，例如鉆井流體，包含某種形式的水合鋁化合物的增稠劑或增粘劑已經公開，例如公開在美國專利4240915;4349443;4366070;4389319;4428845;4313550;4447341;4473479;和4486318中。公開用于同樣目的其它形式的鋁化合物的專利有美國專利4240924;4353804;4411800和4473480。公開其它類型增粘劑的類似專利有美國專利4255268;4264455;4312765;4363736;和4474667。

上述專利都牽涉到在流體本身內生成水合的鋁化合物。這類處理過程的主要缺點是：（1）得到的稠化流體含大量的鹽類反應物，在多數情況下這是不希望的，例如，在涂料，金屬加工流體或水基液壓流體的使用中，鹽的存在會導致嚴重的腐蝕問題;在油田鉆井流體中，如果有鹽類存在，很多添加劑的功能都會受到損傷，因此，如有可能，還是希望用無鹽水鉆井。

（2）在本文引用的專利中敘述的反應都是在原位進行，也就是在鉆機的泥漿池中進行。在這樣的條件下，反應難以充份控制，因此可能得不到預定性質的增稠劑。

使用Al（OH）₃作為膠凝劑處理油田鉆井液之類的流體所帶來的其它問題如下：

1.眾所周知，除非有某種鹽類，如碳酸鹽存在，Al（OH）₃凝膠會隨時間朝不利的方向變化。

2.Al（OH）₃的流變性質在PH值改變時并不十分穩定。例如，某種Al（OH）₃泥漿在PH值為6時很稠很均勻，鉆井用很理想;但PH值為10時，該泥漿自身破壞，Al（OH）₃從懸浮態沉降出來。這就帶來了嚴重的問題，因為大多數鉆井作業是在PH值為9～10.5的范圍內進行。

傳統的通用增稠劑，特別是鉆井泥漿中使用的增稠劑，一直沿用礦產粘土，例如膨潤土，且常常與其它材料或增重劑組合使用，例如Fe₂O₃，BaSo₄等。每批膨潤土之間的差別，特別是對離子和溫度的敏感性造成了不穩定的后果，因此，需要在使用中經常調整配方，這就妨礙了鉆井作業。

在美國專利4477367;4446201和4392979中公開了某些型式的結晶層狀混合金屬氫氧化物，其中Li、Mg、Cu、Zn、Mn、Fe、Co和Ni是層狀結晶結構部份。在美國專利2395931;2413184;3300577和3567472中公開了其它一些金屬鋁酸鹽。這些化合物是通過各種各樣的反應來制備的，其中包括共沉淀，嵌入，酸老化，堿老化作用。

在油田鉆井中，鉆井流體，或稱為泥漿有多種功能：

1.從井孔中除去巖屑。

2.冷卻鉆頭。

3.提供平衡構層壓力的靜液壓。

4.控制進入構層的流體，從而保護了地質構層。

上述功能1和3只有鉆井流體有適用的流變特性時才能實現。鉆井流體能夠表現出的最理想的流變特征是假塑性。在井孔中，存在幾個剪切區域，在這些區域中流體應當具有不同的粘度。在井管和結構層之間的環形區，剪切速率約為100～1000/秒;在鉆頭處，剪切速率為2500～200000/秒;在泥漿池中，剪切速率小于30/秒。為了在低剪切速率時帶動鉆井固體物質，流體必需有很大粘度;但是，如果在鉆頭位置的流體粘度很高，在打入泥漿時會消耗過多的能量;因此，好的鉆井泥漿應該具有剪切變稀的性質。在整個鉆井過程中，流體保持這種流變特性是十分重要的。然而，也有很多明顯地妨礙鉆井流體已具有的性能的不利條件，它們是各種陽離子，如鈣和鎂，鹽濃度的波動，高溫，氧化條件，以及細菌的存在。