JPS61211392A - 水性媒体の粘度を高めるための液状ポリマー含有組成物 - Google Patents

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　土の 本発明は水性媒体の増粘剤として使用するための液状の
ポリマー含有組成物に関し、より詳細にはブライン（塩
水）の粘度を高めて粘稠化された水性の坑井掘削／処理
液を提供すべく使用できる液状のポリマー含有組成物に
関する。

丈來立挟４ 坑井の掘削／処理液において使用される液体（例えばブ
ライン）中のヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）の
ようなポリマーは、粘度、固形分の除去および／または
濾過制御を改善するために使用され、過去において多大
の成功をおさめている。

しかしながら、これらの乾燥粉末形体を直接使用すると
、パ魚眼（ｆｉｓｈ　ｅｙｅｓ）”すなわちポリマーの
非水和魂が形成されることが知られており、このことは
振動篩の目ずまりや産出層の固結などの作業上の諸問題
を引き起こす。これらの問題は油ベースの液体（例えば
ディーゼル油やケロシン）のような非溶剤キャリアー媒
体中に分散された溶液、コロイドまたは他の均質懸濁液
の形体のポリマーを添加することにより最小限に抑える
ことができる。係属中の特許出願番号１１５４０５　（
１９８０年１月２５日付）には、多大の成功をおさめた
このような１（ＥＣ配合物の１つが開示されている。し
かし、上記特許出願に記載の組成物は、長期間にわたっ
て静止状態で貯蔵するとき、若干の望ましくないＤＥＣ
の沈降および固結（ｈａｒｄ　ｐａｃｋｉｎｇ）を引き
起こすという難点を有している。ＨＥＣの再分散は特別
の装置を必要としまた時間の浪費でもあるので、一般に
現場掘削、改修（ｗｏｒｋｏｖｅｒ）または仕上げ（ｃ
ｏｍｐｌｅｔｉｏｎ）作業にとって好ましくない。

上記特許出願に記載の組成物の他の欠点は、それが粘土
を含むので完全に酸溶解性でないということである。よ
く知られるように、改修および仕上げ作業において使用
される液体の場合、その液体が地層に害を与えることな
く必要に応じて地層から取り出すことができるように酸
溶解性であることが望ましく、ある場合にはそのことが
必須要件である。

日が　゛　しようとする□　占 本発明の目的は、水性媒体の粘稠化に有用な改善された
。液状の、ポリマー含有組成物を提供することである。

本発明の他の目的は、改善された、水性の坑井掘削／処
理液を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、油田塩水などと混合して粘
稠化された、水性の、坑井掘削／処理液を作ることがで
き且つ本質的に酸溶解性である液状のポリマー含有組成
物を提供することである。

本発明の上記目的ならびに他の目的はここに示した記載
内容および添付の特許請求の範囲から明らかになるであ
ろう。

本発明によれば、真水や油田塩水のような水性媒体を粘
稠化して坑井掘削／処理液（例えば仕上げ液および改修
液）を得るために使用できる液状のポリマー含有組成物
が提供される。この組成物はＨＥＣ１油ベース液体また
は疎水性液体、および１種またはそれ以上のオキサアル
キルホスフェートおよび／またはオキサアルキルアルキ
ルホスフェートのアルミニウム塩からなる有効量のゲル
化剤を含有する。油ベース液体は、一般的に言えば、Ｈ
ＥＣが実質的に膨潤性とならない炭化水素である。

本発明の特に好適な実施態様では、　ＮＥＣの沈降およ
び固結を防ぐのに役立つ界面活性剤が配合される。液状
のポリマー含有組成物は、水性媒体（特に油田塩水）と
混合した場合に、理想的な坑井掘削／処理液を提供する
。

４　占を　“するための手 本発明の新規な、液状の、ポリマー含有組成物は水性媒
体の粘度を高めるために主成分としてヒドロキシエチル
セルロース（ＮＥＣ）を利用するものである。ヒドロキ
シエチルセルロースはセルロースを水酸化ナトリウムで
処理し、次にエチレンオキシドと反応させることにより
高収率で得られる水溶性の非イオン系ポリマーである。

セルロース分子中のアンヒドログルコース単位はそれぞ
れ３つの反応性ヒドロキシ基を有する。セルロースの各
アンヒドログルコース単位に結合するエチレンオキシド
の平均モル数は、結合された置換基のモル数とみなされ
る。一般に、置換度が高ければ高いほど水溶性が増大す
る。モル置換レベルが１．５程度に低いＤＥＣを使用す
ることも出来るが、１．８またはそれ以上（特に２．５
またはそれ以上）のモル置換レベルを有するＨＥＣを使
用する方がより好適である。選ばれる特定のＮＥＣは液
状のポリマー組成物の型、最終的には望まれる坑井掘削
／処理液の型に応じて決定されることが理解されるであ
ろう。例えば米国特許第３４５５７１４号、同各第２８
７９２６８号および同第３０７２０３５号の各明細書に
記載されるような、いわゆる表面処理されたＨＥＣが有
利に使用できる。この種の表面処理ＨＥＣは組成物中で
優れた分散性を示す。ＨＥＣは液状のポリマー含有組成
物の全重量を基準にして約２５〜約５５重量％の量でそ
の組成物中に存在するであろう。

本発明組成物を調製する際に使用する油ベースの液体は
、ＨＥＣの著しい膨潤または増粘を引き起こさない炭化
水素ならいずれであってもよい。油ベースの液体の例と
しては、脂肪族および芳香族炭化水素（特に５〜１０個
の炭素原子を含むもの）、ディーゼル油、ケロシン、石
油蒸留物、石油、鉱油などが含まれる。一般的に言えば
、油ベースの液体は無極性であり且つ低い流動点（ｐｏ
ｕｒ　ｐｏｉｎｔ）を有するであろう。特に好適な油ベ
ース液体は実質的に芳香族化合物を含まないシール油ま
たは白油（ホワイトオイル）のパラフィンベース油であ
る。この種の油は生物分解性であるので環境的に安全で
あり、特に沖合での作業に利用される。油ベース液体は
本組成物の全重量を基準にして約３５〜約７５重量％、
好ましくは約４０〜６０重量％の量で本発明組成物中に
存在するであろう。

本発明組成物において使用されるゲル化剤は。

米国特許第４３１６８１０号明細書（この特許は全ての
目的のために参照によりここに引用される）に記載のゲ
ル化剤である。上記特許に示されるように、このゲル化
化合物は構造式： ｂ＝１〜３ ｃ＝１〜５ ｄ＝１〜５、そして ａ　＋　ｃの合計は３であり； ＲｌＯおよびＲ，Ｏは１〜１８個の炭素原子を含むアル
キルオキシ、アルケニルオキシまたはアルキニルオキシ
基、あるいはＣＨ，ＣＨ（ＣＨ，）ＯｌまたはＣＨ２Ｃ
ｌ、　０またはＯＨであり： Ｒ２０およびＲ４０は１〜１８個の炭素原子を含むアル
キルオキシ、アルケニルオキシまたはアルキニルオキシ
基であり；そして Ｒ１０およびＲ，Ｏは互いに異なっていてもよいが一緒
に合わせて１〜２４個の炭素原子を含み、そしてＲ３０
およびＲ４０は互いに異なっていてもよいが一緒に合わ
せて１〜２０個の炭素原子を含む、但しＲ□０およびＲ
，０の少なくとも一方はＣＨｌＣＩ　（ＣＨ，）Ｏまた
はＣＨ，ＣＨ２Ｏであり、さらにＲ，ＯまたはＲ，Ｏの
どちらかがＣＨ２Ｃｌ　（ＣＨ，）０でもなく　ＣＨ，
ＣＨ，０でもない場合、それに結合されるそれぞれのＲ
，０またはＲ４０は欠失される〕により一般的に表わさ
れる。上記構造式の定義から、「オキサアルキル」とい
う用語の「アルキル」は、直鎖および分枝鎖の、飽和お
よび不飽和脂肪族炭化水素基を含めた包括的な意味で使
用されていることが理解されるであろう。

本発明組成物において使用されるアルミニウムオキサア
ルキルホスフェート塩（すなわちゲル化剤）の量は１本
組成物の全重量を基準にして約０．１５〜約６重量％の
範囲であるだろう、好適には、少なくとも約０．２５重
量％のゲル化剤が油ベースの液体に添加され、最も好ま
しい組成物は約０．３〜約２重量％のゲル化剤を含有す
る。このゲル化剤は前もって製造された塩として添加さ
れるか、または現場（ｉｎ　５ｉｔｕ）で製造される。

後者の方法は、本発明組成物の性状をより良くコントロ
ールすることができるので、本発明の増粘用組成物中へ
のゲル化剤の配合にとって好適な方法である。

ゲル化剤の現場製造を行う場合、最初に所望量の上記ゲ
ル化剤を得るような量でリン酸エステル前駆体を油ベー
ス液体に加える。その後適量のアルミン酸ナトリウムを
、好ましくは水酸化ナトリウムおよび水と混合した状態
で、油ベース液体に加える。

本発明組成物はＨＥＣの沈降および固結を最小限に抑え
た。粘土を含まない、液状の、ポリマー含有組成物を提
供するが、この組成物中に界面活性剤を配合することに
よってこのような沈降および固結をさらに遅らせること
が望ましい、適当な界面活性剤の非制限的な例としては
ソルビタン脂肪酸エステル類、例えばソルビタンモノラ
ウレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノ
ステアレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタ
ントリステアレートなど；ポリオキシエチレンソルビタ
ン脂肪酸エステル類、例えばポリオキシエチレンソルビ
タンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモ
ノパルミテートなど；アルキルアリールスルホネート類
；高分子量脂肪酸エステル類などが含まれる。使用する
界面活性剤の型および量がＨＥＣの濃度、ポリマー組成
物の貯蔵期間およびその他のこのような変数に応じて変
化することは認識されるであろう。しかしながら。

一般的に言えば、界面活性剤はポリマー組成物の全重量
を基準にして約０．２５〜約４重量％の量で用いられる
であろう。

液状のポリマー含有組成物を調製するに際してゲル化剤
の現場製造を使用する場合、油ベース液体にリン酸エス
テルを加えて撹拌し、次にアルミン酸ナトリウム溶液を
加え、そしてリン酸エステルとアルミン酸ナトリウムと
の間の反応が完結するまで適当な時間撹拌を続行する。

この後、場合により界面活性剤を添加して混合物を撹拌
する。

次いでＨＥＣを添加して所望粘度が得られるまで剪断力
を使って十分に混合する。

本発明組成物は坑井の仕上げ液および改修液のような液
体を調製する場合に特に使用される。この種の液体の調
製において、液状のポリマー含有組成物は適当な水性媒
体と混合される。水性媒体アや他の陰イオンの水溶性塩
のような可溶性塩を含有する水性媒体であるだろう。特
に、塩化ナトリウムおよび／または塩化カルシウムを含
有する塩水（ブライン）は、本発明による液状のポリマ
ー含有組成物と混合されると、優れた坑井改修液となる
。水性媒体に溶解される水溶性塩の量は掘削／処理液の
所望密度に応じて変化するであろう。

例えば、この種の液体を調製する場合、塩化ナトリウム
および／または塩化カルシウムの飽和溶液を使用するの
が一般的である。液状のポリマー含有組成物を用いて水
性の掘削／処理液を調製するとき、そのポリマー組成物
の量は意図する粘度に応じて変化するであろう。望まし
い掘削／処理液は、最終混合物が約０．１〜約２ポンド
／バーレル（ｐｐｂ）のＨＥＣを含有するように、十分
な量の液状のポリマー含有組成物と水性媒体とを混合す
ることによって作ることができる。

本発明をさらに説明するために、以下に非限定的実施例
を掲示する。全ての場合において。

使用されるＮＥＣはパーキュリーズ社（Ｈｅｒｃｕｌａ
ｓ。

Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）から市販されているナトラ
ゾル（Ｎａｔｒａｓｏｌ）　２５０　ＨＨＲであった。

去ｍ 酸可溶性（１５％ＨＣＩ水溶液）、液状の、ＨＥＣポリ
マー組成物は油ベース液体としてＮα２デイーゼル油を
用いて調製した。アルミニウムオキサアルキルホスフェ
ート塩は、上記のように、ナルコケミカル社（Ｎａｌｃ
ｏ　Ｃｈｅ＋ｏｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）からＡＳＰ
−１６２という商標名で市販されているリン酸エステル
と、ナルコケミカル社からＡＳＰ−２００という商標名
で市販されているアルミン酸ナトリウムの水酸化ナトリ
ウム水溶液とを混合することにより、その場で製造した
。下記の表■および表■は種々の配合物（表Ｉ）および
それらの流動学的性状（表■）を示す。

ス」１１λ 実施例１の試料番号２と指定した液状ポリマー組成物を
用いて粘稠化した一連の塩水は、係属中の特許出願番号
１１５４０５に記載の液状ポリマー組成物（従来の液状
ポリマー）を用いて粘稠化した一連の同様の塩水と比較
した。試料の流動学的性状はＦＡＮＮモデル３５Ａ粘度
計を使って評価した。下記の表ｍ−ＶＩにその結果を示
す。

・１°０００　（：１０００ の　　　の　　　Ｉ＋ｌ：＋　　　の　　　豐　　　ロ
　　　！　　　９ＮＮＦ＋Ｉ＋”ｌ　　　＋ｍ　　　Ｎ
Ｃ＋ＪＣ＋Ｊ・１°０００　Ｖ５０　ｎ　Ｖ＞ ０）　０　ｔ＋＋ｅＱ　ＮＬＱ　（：）　＋−＋−Ｎ　
　Ｓ　　ｃｆ＞　　−−Ｎ　　Ｎ試料番号２と従来の液
状ポリマー組成物との見掛粘度の比較は、両方の組成物
が上記の表ＩＩＩ　−ＶＩに掲示した塩水類を粘稠化す
るのに同等の効果があることを示した。

ポリマー含有組成物の酸溶解性を決定するために、試料
番号２の各々２ｍｌ試料を、３つのｌｏｏｍ１１５％Ｈ
ＣＩ水溶液のそれぞれに加えて、加熱しながら撹拌した
６全ての場合に溶質が分配されて溶解が起こり、粘稠で
ない透明溶液が残った。従って、本発明による液状のポ
リマー組成物（粘土を含まないために完全に酸に溶ける
）が従来の液状ポリマー（粘土を基剤としたゲル化剤を
含有し且っ坑井の改修や仕上げなどの代表的な油田作業
において商業的に上首尾で使用されている）と同様に一
般的な油田塩水を粘稠化するのに効果的であるというこ
とは表■−■から明白である。先に示したように、液体
中の不溶解固形分は産出地層に害を与えるので、酸溶解
性は特に仕上げ作業において重要な要素である。

夾五涯主 界面活性剤を含有しない液状のポリマー組成物（試料Ａ
）中のＨＥＣの沈降および固結を遅らせるための界面活
性剤の添加の効果について、本質的に試料Ａと同じ組成
を有するがさらに高勿子量脂肪酸エステル界面活性剤（
ＩＣＩからツルパース（Ｓｏｌ、５ｐｅｒｓｅ）　６０
００という商標名で市販されている〕を含有する液状の
ポリマー組成物（試料Ｂ）を用いて比較した。両方の試
料は４８．９℃（１２０’Ｆ）で２０日間静止状態で熟
成させた。試料ＡではＨＥＣの有意な沈降および固結が
起こるが、試料ＢではＩＩＥｃの沈降または固結がほと
んどまたは全く見られないことが観察された。

実施例４ エクソン社（Ｅｘｘｏｎ）からメントール２８　（Ｍａ
ｎｔｏｒ）という商標名で市販されている実質的に芳香
族物質を含まない鉱油５３゜４４重量％、ＡＳＰ−１６
６という商標名で市販されているリン酸エステル０．４
８重量％、ＡＳＰ−２００という商標名で市販されてい
るアルミン酸ナトリウム／水酸化ナトリウム溶液０．０
８重量％。

ツルスパース６０００という商標名で市販されている高
分子量脂肪酸エステル界面活性剤１．００重量％、およ
びＨＥＣ４５，ＯＯ重電食を一緒に混合することにより
液状のポリマー含有組成物を調製した。、こうして得ら
れた配合物は４８．９℃（１２０”Ｆ）で１週間静止状
態で熟成させた後沈降または固結を全く示さずに自由流
動性であり、さらに１週間後も流動性のままであった。

この組成物を用いて１０ｐｐｇ　ＮａＣｌブラインおよ
び１１．６　ｐｐｇ　ＣａＣ１，ブラインを効果的に粘
稠化した。この実施例は、本発明が環境的に安全であり
、粘土を含まず、酸分散性である塩水増粘用組成物の調
製を可能にすることを示している。

本発明による液状のポリマー含有組成物は最小限の沈降
または固結を示して安定であるので、ＨＥＣが沈降およ
び固結を示す配合物（一般には利用し得ない煩わしい混
合装置を必要とする）よりも一層容易に貯蔵し且つ使用
することが可能である。

本発明はその精神または本質的な特徴から逸脱すること
なく他の特定な形へ具体化されうる。従って、本実施態
様は全ての点において例示を目的とするものであって、
何らの制限も受けない。本発明の範囲は前述の内容より
むしろ添付の特許請求の範囲によっ、て示され、それ故
特許請求の範囲の内容およびその均等範囲に含まれる全
ての変更は本発明に包含されるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水性媒体の粘度を高めるための液状、流動性、水分
   散性のポリマー含有組成物であって、ヒドロキシエチル
   セルロース、油ベース液体および有効ゲル化量のゲル化
   剤を含有し、該ゲル化剤が次の構造式： ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中ａ＝０〜２、 ｂ＝１〜３、 ｃ＝１〜５、 ｄ＝１〜５、 そしてａ＋ｃの合計は３であり； Ｒ＿１ＯおよびＲ＿３Ｏは１〜１８個の炭素原子を含む
   アルキルオキシ基、アルケニルオキシ基またはアルキニ
   ルオキシ基、あるいはＣＨ＿２ＣＨ（ＣＨ＿３）Ｏ、Ｃ
   Ｈ＿２ＣＨ＿２ＯまたはＯＨであり； Ｒ＿２ＯおよびＲ＿４Ｏは１〜１８個の炭素原子を含む
   アルキルオキシ基、アルケニルオキシ基またはアルキニ
   ルオキシ基であり；そして Ｒ＿１ＯおよびＲ＿２Ｏは互いに異なっていてもよいが
   一緒に合わせて１〜２４個の炭素原子を含み、そしてＲ
   ＿３ＯおよびＲ＿４Ｏは互いに異なっていてもよいが一
   緒に合わせて１〜２０個の炭素原子を含む、但しＲ＿１
   ＯおよびＲ＿３Ｏの少なくとも一方はＣＨ＿２ＣＨ（Ｃ
   Ｈ＿３）ＯまたはＣＨ＿２ＣＨ＿２Ｏであり、さらにＲ
   １ＯまたはＲ＿３ＯのどちらかがＣＨ＿２ＣＨ（ＣＨ＿
   ３）ＯでもなくＣＨ＿２ＣＨ＿２Ｏでもない場合、それ
   に結合されるそれぞれのＲ＿２ＯおよびＲ＿４Ｏは欠失
   される、またＲ＿１Ｏ、Ｒ＿２Ｏ、Ｒ＿３ＯおよびＲ＿
   ４Ｏのうち少なくとも１つはその炭素原子数が少なくと
   も６である。〕で表わされるアルミニウムオキサアルキ
   ルホスフェート、アルミニウムオキサアルキルオキサア
   ルキルホスフェートおよびアルミニウムオキサアルキル
   アルキルホスフェートからなるアルミニウム塩の群より
   選択される少なくとも１種の化合物であることを特徴と
   する上記組成物。 ２、ヒドロキシエチルセルロースの沈降および固結を遅
   らせるのに十分な有効量の界面活性剤を含有する特許請
   求の範囲第１項記載の組成物。 ３、ヒドロキシエチルセルロースが前記組成物の重量を
   基準にして約２５〜約５５重量％の量で存在する特許請
   求の範囲第１項記載の組成物。 ４、ゲル化剤が前記組成物の全重量を基準にして約０．
   １５〜約６．０重量％の量で存在する特許請求の範囲第
   １項記載の組成物。 ５、油ベース液体が前記組成物の全重量を基準にして約
   ３５〜約７５重量％の量で存在する特許請求の範囲第１
   項記載の組成物。 ６、界面活性剤が前記組成物の全重量を基準にして約０
   ．２５〜約４重量％の量で存在する、特許請求の範囲第
   ２項記載の組成物。 ７、油ベース液体が液状の肪脂族および芳香族炭化水素
   、石油、ディーゼル油、ケロシン、実質的に芳香族物質
   を含まない鉱油およびそれらの混合物からなる群より選
   択される特許請求の範囲第１項記載の組成物。 ８、油ベース液体が実質的に芳香族物質を含まない鉱油
   からなる特許請求の範囲第７項記載の組成物。