Водорастворимая композиция для получения стабилизирующей и загущающей смеси Советский патент 1982 года по МПК C08L1/26 

(5) ВОДОРАСТВОРИМАЯ КОМПОЗИЦИЯ для ПОЛУЧЕНИЯ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ И ЗАГУЩАЮЩЕЙ СМЕСИ

Изобретение относится к простым э рам целлюлозы,в частности к компози циям на их основе, используемым в ка честве стабилизируюи его, эмульгирующего, связующего или загущающего агента в нефтедобывающей промышленности, производстве фоточувствительных паст, литьевых и бетонных смесей, строительных составов и для дру гих подобных назначений. Известна загущающая композиция, состоящая из смеси глицидированных проотых эфиров целлюлозы с пироанти мойатом калия или тетраборнокислым натрием,которая в водном растворе об разует высоковязкий эластичный гель с вязкостью 1%-ного pactBopa до 1830 с (в случае глицидированной оксиэтилцеллюлозы) Композиция может применяться как полимерная добавка к промывочным растворам при вторичной обработке нефтяных скважинС 3 Недостатком этой композиции является склонность ее водных растворов к образованию нетекучих упругих гелей в шелочной среде , что значи тельно ограничивает области ее применения. Наиболее близкой к предлагаемой является композиция, содержащая в своем составе глицидированный простой эфир целлюлозы (например, оксиэтилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, метилцеллюлозу) и тетраборнокислый натрий или борную кислоту в количестве 0,0125-0,2 мае. ч. на 1 мае. ч, простого эфира. При растворении в воде эта композиция через 6 ч образует вязкий раствор, причем возникают прочные хелатные комплексы атома бора с цис-гидроксилами глицериновых остатков глицидированного простого эфира целлюлозы 2. Композиции, содержащие глицидированную оксиэтилцеллюлозу, применяют в качестве эффективного загущающего и стабилизирующего агента в нефтеперерабатывающей промышленное- 39ти, например, в качестве реагентастабилизатора бурового раствора в условиях высокой минерализации пород. Недостатком этой композиции, содержащей глицидированную оксиэтилцеллюлозу, является нестабильность вязкости ее водных растворов в щелочной среде, т.е. их склонность к повышению вязкости вплоть до образования нетекучего геля, в зависимости от времени использования и концентрации щелочного агента, который входит в состав бурового раствора. Водный раствор этой композиции в текучем состоянии представляет собой высокоэластичный резино. подобный гель, обладающий высокой /упругостью и малой пластичностью, причем в присутствии щелочного агента эти свойства проявляются в большей степени. В случае использования в составе известной композиции глицидированных метил- или карбоксиметилцеллюлозы она , либо не проявля ет устойчивости в присутствии щелочного агента, либо не обладает требуемой загущающей способностью.Так как растворы известной композиции обладают упругостью, то при механической обработке, например при транспор тировке насосом, они проявляют высокое сопротивление, что приводит к пе рерасходу электроэнергии, а в отдель ных ситуациях может Привести, например, к поломке насосного оборудования. Целью изобретения является получение смеси со стабильной вязкостью и пластичностью в щелочной среде. Поставленная цель дости гается тем, что водорастворимая композиция для получения стабилизирующей и затущающей смеси, содержащая глицидированную оксиэтилцеллюлозу и тетра борнокислый натрий или борную кислоту, дополн11тельно содержит оксиэтилцеллюлозу, или натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, или их смесь при соотношении 99:1-1:99 соответственно при следующем соотношении компонентов композиции, мае.ч.: Глицидированная оксиэтйлцеллюлоза ,5-Л7,5 Оксиэтилцеллюяоза, или натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, или их смесь при соотношении 99:1-1:99 5,0-95,0 Тетраборнокислый натрий или борная кислота 0,5-72,0 Использование оксиэтилцеллюлозы, или карбоксиметилцеллюлозы, или их смеси в количестве менее 5 . на 100 мае. ч. композиции не обеспечивает требуемой степени пластичности водного раствора композиции и стабильной вязкости при его использовании b присутствии щелочного агента. Если количество этого компонента превышает 95 мае. ч, на 100 мае. ч. композиции, то ее водные растворы неустойчивы при эксплуатации в присутствии щелочного агента, т.е. происходит постепенное снижение вязкости, в связи с утратой загущающих свойств композиции. В качестве тетраборнокисhoro натрия может быть использована либо сухая соль, либо ее десятиводный гидрат - бура. Если соотношение тетраборнокислого натрия или борной кислоты к глицидированной оксиэтилцеллюлозе менее чем 0,1:1, то в водном растворе не происходит формирования структуры, которую должны образоЁывать атомы бора при взаимодействии с цис-гидроксилами глицериновых остатков глицидированной оксиэтилцеллюлозы Превышение соотношения тетраборнокислого натрия или борной кислоты к глицидированной оксиэтилцеллюлозе свяше 5:1 невдает дополнительного эффекта и лишь приводит к неоправданному расходу названных реактивов. Если соотношение оксиэтилцеллюлозы к карбоксиметилцеллюлозе в смеси более, чем 99:1, то такая смесь ведет себя в композиции аналогично чистой оксиэтилцеллюлозе, а если менее чем 1:99, то - аналогично чистой карбоксиметилцеллюлозе. Композицию готовят, смешивая указанные компоненты любым известным способом, обеспечивающим полу- чение равномерной порошкообразной смеси: в экструдере с увлажнением и последующей сушкой гранул, в смесителе типа Вернера-Яфляйдерера, в двухлопастном резиносмесителе. Кроме того, каждый компонент композиции можно на стадиии применения индивидуально вводить в водный (или содержащий щелочной агент) раствор. получа п рабочий раствор, готовый для использования, либо можно готовить отдельно водные растворы полимерных компонентов и смешивать их затем вместе, отвешивая в требуемом соотношении, с последующим (или промежуточным) введением тетраборнокиспого натрия. Если в качестве соедине ния бора используется борная кислота, то её желательно вводить в 2 приема, причем 80% после растворения полимерных композиций в воде, содержащей щелочной агент, на стадии применения. Использование водного раствора композиции лучше начинать через 3k ч после окончательного растворения Способность водного раствора композиции сохранять стабильную вяз1кость при использовании в присутстВИИ щелочного агента оценивают с помощью реотеста типа RV путем пери одического измерения вязкости 1%ного или 1,5%-ного водного раствора ;композиции (в Пересчете на смесь простых эфйров целлюлозы и глицидиро ванной оксиэтилцеллюлозы), который содержит различные количества щелоч ного агента (едкого натра). Измерение вязкости ) проводят при- различных напряжениях сдвига С) при . : ,. - ;: :-; Способность раствора предлагаемой композиции сохранять пластичность в присутствиищелочного агента оценивают . визуально по длине нити, катягиваемой из pactBOpa при погружении и извлечения из него стеклян- . ного стержня до момента обрыва нити Раствор .считается пластичным, .если длина вятягиваемой нити не более 5 см. Образование нётекучего геля (в примерах 9) наблюдают визуально, ,. , ,, . , :. . :;, ;. ; ; Испытания показывают, что прёдла гаемая композиция при растворении fee вВоДе, содержащей щелочной агент в концентрации до $% дает водные растворы, не обр1азующие нетекучйх ге лей в течение длительного (до 30 сут) времени их использования. Вязкость водных растворов композиции, измеряемая с помощью реотеста через определенные интервалы времени остается практически без изменения в течение 30 сут, что свидетельстввует о стабильности вязкости. : Предлагаемая композиция образует пластичные водные растворы, способные К механической обработке, не ripo являющие свойства зластичного резиноподобного геля. Такие растворы без осложнений могут перекачиваться насосом, не приводя к перерасхо-. дам злектроэнергии и не создавая угрозы поломки насосного оборудования. П р и м е р 1. В червячный экструдер помещают (6,2 мае, ч. глицидированной оксиэтилцеллюлозы (ГОЭЦ), 35,6 мае, ч. очищенной Na-kap6oKCMметилцеллюлозы (КМЦ) и t8,2 мас.ч; тетраборнокислого натрия (ТБК-Ка), соотношение ТБК-На:ГОЭЦ-0,|:. Смесь увлажняют до Содержания влаги 50% ГК к о&цему весу полимеров. Массу перемешивают, продавливают через фильеру и j ipoGar стержни на молотко вой мельнице.: Влажный порошок сушат и получают водорастворимую композицию. Для испытания из композиции готовят 1, (в расчете на смесь полиьюров) водный раствор. К раствору добавляют едкий натр до концентрации щелочи О, iSi,}перемешивают и : проверяют его на стабильность вязкости. С зтой целью в течение ме- сяца через определённые интервалы : времени с помощью реотеста FV определяют величину вязкости испытуемого )эаствора при . В зтой пробе оценивают пластичность раствора по длине нити, вытягиваемой из раствора при погружении и извлечении из него стеклянного стержня до момента обрыва нити. . Раствор..имеет стабильную «(Язкость и удовлетворительную пластичность. Пр и м е р 2.В смесителе ВёрнервПфляйдерёра готовят композицию путей. Смешивания порошкообразных компонен. тов: 20,2 мае. ч глицидированной оксизтилцеллюлозы,0,7 мас.ч. карбоксимё тилцеллюлОзы и 6910 ас. ч. оксиэтил{Целлюлозы, при зтом соотношение 10ЭЦ:КЦМ 99:1. К смеси полимеров до бавляют 10,1 мае. ч. тетраборнокислого натрия (соотношение TBK-Na:r03U «0,5:1) и продолжают смешивание в течение tO мин. Для испытания готовят 1,5%-ный водный piacTBop композиции и добавляют к нему едкий натр до концентрации 1,23% Раствор композиции испытывают на стабильность вязкости и оценивают пластичность по длине вытягиваемой нити. Раствор имеет стабильную вязкость и проявляет удовлетворительную пластичность. 7 ПримерЗ-В двухлопастном резиносмесителе готовят композицию, смешивая И, мае. ч. глицидированной оксиэтилцеллюлозы, 6,8 мае. ч. окриэтилцеллюлозы и 6,8 мае. ч. карбоксиметилцеллюлозы, при этом соотношение ОЭЦ:КЦМ 1:1. К смеси полимеров добавляют 50% воды и вводят 72,0 мае. ч, борной кислоты. Смесь перемешивают в смесителе в.течение 20 мин, сушат и дробят на молотковой дробилке. Для испытания готовят 1|-ный водный раствор композиции, к которому добавляют едкий натр до концентрации 4,5%, при этом соотношение борная кислота:ГОЭЦ 5:1, Раствор композиции обладает етабильной вязкоетью и имеет высокую пластичноеть Пример . В смесителе Вернера-Пфляйдерерэ в течение 15 мин емешивают глицидированную оксиэтилцёллюлозу (26,3 мае. ч.), оксиэтилцеллюлозу (57,9 мае. ч.) и тетраборнокиелый натрий, причем - отношение ТБК-Na:ГОЭЦ 0,6:1. Полученную композицию для испытания раство ряют в воде из р1аечета получения 1,5%-ного раствора (в пересчете на смесь полимеров). К раствору добавляют едкий натр до концентрации 1,05% перемешивают и проводят раст вор композиции на стабильность вязкости и оценивают пластичность. Раствор имеет стабильную вязкост и удовлетворительную пластичность. П р и м е р 5. Ма-карбоксиметилцелЛюлозу (5 мае.ч.), глицидированную оксиэтилцеллюлозу ( мас.ч и тетраборнокислый натрий смешивают в течение 20 мин в смесителе, причем соотношение ТБК7Ма:ГОЭЦ 1:1. Для испытания и|1 этой компози ции готовят 1,Ь%-ный водный .раствор к которому добавляют едкий натр до концентрации 0,55%. Раствор компози ции показывает стабильную вязкость и удовлетворительную пластичность. П р и м е р 6. Способом, описанным в примере 5, . готовят композицию, содержащую 25 мае.м. глицидиро ванной оксиэтил целлюлозы, 14,2 мае. Na-карбоксйметилцеллюлозы,10,8 мае оксиэтилцеллюлозы и 50,0 мае.ч. борной кислоты. При этом соотношение ОЭЦ:КМЦ«0, 77. 1, а борная кисло та :ГОЭЦ-2,0:1. Для испытания готовят 1%-ный Св расчете на смесь полимеров) водныи раствор композиции, к которому добавляют 2,3t% едкого натра. Раствор композиции имеет стабильную вязкость и ёысокую степень пластичности. П р и м е р 7. .В червячном экструдере готовят композицию, как в примере 1. Состав полученной композиции:95 мае. ч, Na-карбоксиметилцеллюлозы, 4,5 мае. ч. глицидированной оксиэтилцеллюлозы и 0,5 мае.ч, тетраборнокиелого натрия, при этом еоотношение ТБК-Na:ГОЭЦ 0,1:1. Для иепытания готовят 1%-ный водный раствор композиции, к которому добавляют едкий натр до концентрации 0,03%. Раствор композиции имеет стабильную вязкость и высокую степень пластичности. П р и м е р 8 . Методом, описанным в примере 1, готовят композицию состава: 59 6 мае. ч. Na-карбоксиметилмеллюлозы, 0,6 мае. ч. оксиэтилцеллюлозы (отношение ОЭЦ:КМЦ 1:99), 11,3 мае. ч. глицидированной оксизтилцеллюлозы и 28,6 мае. ч. тетрабокнокислого натрия,при этом сооотношение ТБК-Na:ГОЭЦ 2,5:1, Из полученной композиции для испытания готовят 1%-ный водный раствор (в пересчете на смесь мономеров), к которому добавляют едкий натр до концентрации 0,33%. Раствор композиции имеет стабильную вязкость и высокую степень оластичности. Прим е р 9 (известная композиция) . В червячный экстр дер загружают глицидированную оксиэтилцеллюлозу (91 мае. ч.) и тетраборнокислый натрий (9 мае. ч.), затем добавляют воду до 50% влажноети. Композицию экструдируют через фильеру и дробят полученные стержни на мрлотКовой дробилке; Порошок сушат и получают композицию. Для испытания готовят 1%ный водный раствор композиции (в пересчете на полимер). В полученный рёетвор вводят едкий натр до концентрации: а) 0,08; б) 1,24%; в) 4,85 %. В случае а) образуется эластичный, но текучий гель, который оказывается -, малопригодный для механической обработки; в случае б) - эластичный, но текучий гель, который в течение свыше 6сут утрачивает текучесть; в случае в) исходный водный раствор композиции сразу пОсле приготовления превращается .в упругий, нетекучий,непригодный для использования гель. Составы композиции и результаты испытания сведены в таблицу. Как видно из таблицы водные рас воры предлагаемой композиции в при сутствии щеломного агента обладают стабильной вязкостью и пластичностью. Водные растворы известной композиции в присутствии различных концентраций щелочного агента не обладают стабильной вязкостью и проявляют свойства эластичного геля который впоследствии утрачивает текучесть. При концентрации щелочного агента до 4,85% наблюдается быстрое образование нетекучего Теля 610 который невозможно подрергать мехач нической обработке Предлагаемая композиция обладающая стабильной яакоетьп одного раствора в щелочной среде и пластичностью, сохраняемой течение длительного в|}ейени, предстармют интерес для ряда отраслей народного хомйства где аагущающие комповиГции должны применяться в щелочной среде и/т е присутствии щелочиых агенто (Иефтедрбышавщая, химикофотографическая Строительнай, литейная и другие отрасли промумлеимости). .

13 изобретения

Формула

Водорастворимая композиция для получения стабилизирующей и загу щающей смеси, содержащая глицидиро - ванную оксиэтилцеллюлозу и тетраборникослый натрий или борную кислоту, отличающаяся тем, что, с целью получения смеси со стабильной вязкостью и пластичностью в щелочной среде, композиция дополнительно содержит оксиэтил целлюлозу, или натриевую соль карбок.симетилцеллюлозы, или их смесь при соотношении 99:t-1:99 соответственно

I при следующем соотношении компонентов, композиции, мае. ч.:

333676

14

Тлицидированиая оксиэтилцеллюлоза .5-«7,5

Оксиэтилцеллюлоза,

или натриевая соль карбоксимети/|целлюлозы,

или их смесь при соотношении 39:t-1:99 .5,0-95,0

Тетраборнокислый

натрий или борная

кислота0,5-72,0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

.1. Патент США 1Г 409б32б, кл. 536-95, опублик, 1978. . 2. Патент ФРГ JT 2 1515, |кл. С 08 В 11/08, опублик. 1978 (прототип).