[发明专利]具有环境友好的活化剂溶剂的多糖浆料

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年4月17日提交的美国临时申请No.61/625,427的优先权，该临时申请通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及组合物以及多糖浆料和悬浮剂组合物的使用方法，具体而言，涉及包含环境友好的溶剂和活化剂溶剂的浆料和悬浮剂组合物。

背景技术

二醇醚、尤其是乙二醇单丁基醚(EGMBE)的使用已日益受到来自于健康、安全和环境(HSE)方面的压力。对于人类而言，EGMBE是疑似致癌物，能够导致溶血作用，它在加利福尼亚州面临严格的审查，并且在加拿大正逐步被淘汰。在大多数石油生产国管辖区内，规定要全面公开水力压裂流体所采用的油气化学品，因此越发急需在配制物中使用更为绿色环保的溶剂。油气服务公司正在寻找具有良好性能和HSE属性的可行的替代品。已经使用一些溶剂来代替EGMBE，但是许多这类溶剂具有与EGMBE相同的缺陷，例如不是环境友好的，或者类似地具有毒性并且是危险的。这些溶剂为：其他的二醇醚，如PnB(丙二醇正丁基醚)、丁基卡必醇(二乙二醇丁基醚)、乙二醇单乙酸酯、三乙二醇单乙基醚、1,1'-氧代双(2-丙醇)、三乙二醇单甲基醚、三甘醇二甲醚和二甘醇二甲醚，它们比许多“重点污染物”更为频繁地被报道。

二醇醚通常被用作瓜尔胶-矿物油浆料(“瓜尔胶浆料”)中的活化剂溶剂。瓜尔胶浆料是干瓜尔胶颗粒分散在具有疏水改性的粘土(作为悬浮助剂)的矿物油中的分散液。通常添加二醇醚溶剂(例如，乙二醇单丁基醚(EGMBE))作为粘土的活化剂溶剂。该活化剂溶剂使层间(galleries)分开从而将粘土片层分散在矿物油中(即，将粘土“活化”)。如本文所用，术语“活化剂溶剂”是指被添加到悬浮剂组合物中以帮助其中的粘土组分产生粘度的化合物。活化的粘土用于使载体(通常为矿物油)稠化(即，增加粘度)，或者用于形成弱凝胶(weak gel)或预凝胶，从而有助于将瓜尔胶颗粒悬浮并制得稳定的浆料。除了矿物油之外，所述载体也可包括聚醚、酯、高级醇或植物油，以及它们的混合物。在储存和运输的应用中，其中瓜尔胶或多糖颗粒保持悬浮达足够长的时间这样的稳定浆料是重要的。如果颗粒沉降并密实聚集成沉积物，那么浆料会变得难以操作，并且在现场难以从桶中泵出或流出。在一些常规实施方案中，浆料含有少量的表面活性剂和/或酸组分以有助于浆料的水合作用。这些附加的组分还能够对浆料的粘度产生影响从而有利于操作。

发明内容

我们已经发现，利用二元酸的酯、其衍生物、其混合物、以及前述物质与其他溶剂的组合作为瓜尔胶浆料中的粘土的活化剂溶剂的组合物和方法。直接用以下物质代替EGMBE或PnB在分散粘土和提供稳定的瓜尔胶浆料方面具有优势，所述物质为：a)至少一种二元甲基酯或二元乙基酯；b)至少一种式(IIa)的化合物：R₃OOC-A-CONR₄R₅(IIa)，其中R₃表示C₁-C₃₆烷基；其中R₄和R₅独立地表示C₁-C₃₆烷基，其中R₄和R₅能够任选地一起成环；并且其中A为直链或支链的二价C₂-C₆烷基；或者c)所述a)和b)的组合。其包括衍生物，如活化剂溶剂B(5-(二甲基氨基)-2-甲基-5-羰基-戊酸甲酯(pentanoic acid,5-(dimethylamino)-2-methyl-5-oxo-,methyl ester))。

将活化剂溶剂添加到矿物油中，并与粘土或改性粘土混合以分散粘土。在一个实施方案中，改性粘土是疏水改性的粘土。可通过小的或聚合的有机物的吸附、反应或络合作用来使粘土改性，该小的或聚合的有机物包括从阳离子表面活性剂、阳离子聚合物、胺、氯硅烷到叶酸的范围。在一个实施方案中，改性粘土为通常通过与阳离子表面活性剂的络合作用而获得的疏水改性的粘土。通常，在加入表面活性剂和瓜尔胶之前，加入溶剂或者使之与粘土或改性粘土接触，从而制得完整的配制物。

通常，悬浮剂组合物或多糖浆料的性能由以下标准来衡量：1)在约24小时内的沉降少于约1体积％；和/或2)良好的水合性质(在少于约10分钟内达到大于全粘度的约90％)。