MX2012009677A - Compuestos anfifilicos, macromoleculares como agentes de retencion de agua para sistemas quimicos de construccion, en particular para cementacion de pozos. - Google Patents

Compuestos anfifilicos, macromoleculares como agentes de retencion de agua para sistemas quimicos de construccion, en particular para cementacion de pozos.

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Abstract

Los agentes de retención de agua de acuerdo con la invención son notablemente adecuados como aditivos en sistemas químicos de construcción y en el desarrollo, explotación y terminación de depósitos subterráneos de petróleo y gas natural y en pozos profundos, su efecto que es particularmente ventajoso a temperaturas incrementadas y debido a su falta de influencia sobre las propiedades reológicas de la suspensiones de pozos.

Description

COMPUESTOS ANFIFÍLICOS, MACROMOLECULARES COMO AGENTES DE RETENCIÓN DE AGUA PARA SISTEMAS QUÍMICOS DE CONSTRUCCIÓN, EN PARTICULAR PARA CEMENTACIÓN DE POZOS La presente invención se relaciona a un agente de retención de agua para sistemas químicos de construcción, un proceso para la preparación de un compuesto anfifílico, macromolecular adecuado como un agente de retención de agua, el uso de este compuesto como un agente de retención de agua en sistemas químicos de construcción y en el desarrollo, explotación y terminación de depósito subterráneos de petróleo y gas natural y en pozos profundos, una mezcla de material de construcción que contiene este compuesto, una formulación de material de construcción que contiene agua y la mezcla de material de construcción, y una estructura producida con el uso de esta formulación de material de construcción.
En el sector químico de construcción, frecuentemente se utilizan varios copolímeros como agentes de retención de agua, que también son referidos como aditivos de pérdida de fluido. Un campo específico de uso en este contexto es la cementación de pozos en el desarrollo, explotación y terminación de depósitos subterráneos de petróleo y gas natural y en pozos profundos.
Los agentes de retención de agua o aditivos de pérdida de fluido tienen la función de reducir la liberación de agua de una suspensión de cemento. Eso es de importancia en particular en el área de la exploración de petróleo y gas natural puesto que las suspensiones de cemento que sustancialmente comprenden cemento y agua se bombean a través del espacio anular entre el llamado entubado y la pared de pozo en la cementación de los pozos. Durante este procedimiento, cantidades de agua pueden ser liberadas de la suspensión de cemento a la formación subterránea. Este es el caso en particular cuando la suspensión de cemento fluye más allá de los estratos rocosos porosos durante la cementación del pozo. El agua alcalinizada que se origina de la suspensión de cemento luego puede causar que las arcillas se hinchen en las formaciones y formen precipitados de carbonato de calcio con dióxido de carbono a partir del gas natural o petróleo. Como un resultado de estos efectos, la permeabilidad de los depósitos se reduce y consecuentemente las tasas de producción también se afectan adversamente.
Además, como un resultado de la liberación de agua a las formaciones subterráneas porosas, las suspensiones de cemento no solidifican por más tiempo homogéneamente y de esta manera llegan a ser permeables a los gases y a hidrocarburos líquidos y el agua. Esto subsecuentemente conduce al escape de los portadores de energía fósil a través del espacio anular rellenado con cemento poroso.
Por lo tanto se han hecho intentos por largo tiempo para reducir tales pérdidas de agua de las suspensiones de cemento utilizadas a un mínimo tolerable.
El Documento EP 0 116 671 Al describe, por ejemplo, una suspensión de cemento para pozos profundos que se propone para reducir la pérdida de agua con su contenido de copolímeros. Las acrilamidas y en particular ácido acrilamidometilpropanosulfónico (AMPS) constituyen un componente importante de los copolímeros utilizados. · De acuerdo con este documento, las suspensiones de cemento deben contener entre 0.1 y 3% en peso de los copolímeros adecuados.
El Documento EP 1 375 818 Al se relaciona con la cementación de pozos y una composición adecuada para este propósito. Un aditivo de polímero que, además de AMPS, adicionalmente contiene ácido maleico, N-vinilcaprolactama y éter 4-hidrixibutil vinílico se utiliza del mismo modo para el control de pérdida de fluido.
Un copolímero de acuerdo con la Patente Norteamericana 4,015,991 está basado del mismo modo en AMPS y acrilamida parcialmente hidrolizada. El copolímero descrito en esta patente también se dice que mejora la capacidad de retención de agua en las composiciones cementosas. La cementación de pozos se menciona como un campo de uso primario .
La Patente Norteamericana 4,515,635 describe polímeros que son estables a las influencias hidrolíticas y también se pueden utilizar en la cementación de pozos. En los usos respectivos, la pérdida de agua se dice que es reducida por los polímeros descritos. Los copolímeros sustancialmente comprenden N, N-dimetilacrilamida y AMPS. Polímeros similares se describen en la Patente Norteamericana 4,555,269. Los copolímeros descritos aquí tienen una relación específica entre los componentes de monómeros de N, -dimetilacrilamida y A PS.
Las Patentes Norteamericanas mencionadas enseguida también se relacionan a compuestos que tienen propiedades de retención de agua: Los copolímeros solubles en agua de acuerdo con el Documento US 6,395,853 Bl contienen, inter alia, acrilamidas y AMPS. En el primer plano de esta Patente está un proceso para reducir la pérdida de agua en una suspensión que se utiliza para extraer petróleo. La cementación de pozos y terminación y el lodo de perforación que precede estas etapas de proceso se mencionan en particular en este contexto.
La Patente Norteamericana 4,700,780 se enfoca en un proceso para reducir la pérdida de agua en composiciones que contienen cemento que también comprenden concentraciones de sal definidas. El agente de retención de agua es nuevamente un polímero o sal de polímero de AMPS, siendo necesario en este caso que también estén presentes bloques de construcción de estireno y ácido acrílico.
Esta multiplicidad de copolimeros conocidos o copolimeros de injerto tienen, como ya es discutido brevemente, un perfil de propiedad que difiere en cada caso y tiene ventajas y desventajas especificas, dependiendo de su composición de monómero. Una deficiencia general que es peculiar a la mayoría de estos polímeros iónicos es que su efecto de retención de agua declina en la presencia de sales divalentes como ocurre típicamente en el agua de mar que frecuentemente se utiliza para agitar las suspensiones de cemento en el caso de pozos de petróleo y gas de mar adentro y/o en altas temperaturas arriba de aproximadamente 90°C, también siendo posible que ocurra una pérdida total del efecto .
Como es demostrado en lo anterior a manera de ejemplo, intentos intensivos se han hecho por largo tiempo para proporcionar moléculas o polímeros novedosos cuya capacidad de retención de agua sea estable en particular en el área de exploración de petróleo y gas, de modo que se pueda asumir una relación de precio/desempeño ventajosa.
Puesto que la sal y la estabilidad de temperatura en aplicaciones específicas está todavía en necesidad de mejora, el objetivo en la presente invención es proporcionar sustancialmente moléculas novedosas que esté basadas en componentes experimentados y probados y muestren mejoramientos sustanciales en particular en la presencia de sales divalentes y a altas temperaturas.
Este objetivo se logra por las características de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes se relacionan a modalidades preferidas.
Se encontró de manera sorprendente que, en estas aplicaciones, los compuestos no cargados, anfifílicos macromoleculares de acuerdo con la invención tienen propiedades de retención de agua que son virtualmente idénticas a aquellas de las muestras de referencia comercialmente disponibles en la actualidad, pero no tienen influencia desventajosa sobre la reología de las suspensiones. Además, se encontró una excelente estabilidad de temperatura, que asegura la eficiencia de los agentes de retención de agua sobre una amplia gama de temperaturas. Como moléculas no cargadas, estos compuestos no se someten a la interacción con las sales de metales divalentes.
Los compuestos de este tipo se describen en la Solicitud de Patente Internacional Todavía no Publicada PCT/EP2009/063079 de los inventores del 08.10.2009 con prioridad de 09.10.2008 como bloqueadores de adsorción en mezclas de material de construcción que contienen cemento, agregados y plastificantes en proporciones variables en peso. Cuando se utilizan, estos compuestos previenen una adsorción indeseada del plastificante sobre los agregados utilizados, que son adsorbentes con respecto al plastificante .
La presente invención se relaciona a un agente de retención de agua para sistemas químicos de construcción, que comprende por lo menos un compuesto anfifílico, macromolecular que tiene unidades estructurales de tipo A, D y E y por lo menos una secuencia de D-E-A en la molécula, obtenible por medio de la reacción de grupos isocianato reactivos con grupos reactivos hacia isocianatos, caracterizados en que E representa una unidad estructural que se deriva de un poliisocianato que tiene por lo menos dos grupos de isocianato reactivos, D representa una unidad estructural que se deriva de un compuesto hidrofóbico que tiene por lo menos un grupo reactivo a isocianatos, seleccionado de -OH, -NH2/ -COOH, -NH-R*, en el cual R* representa un grupo alquilo de C2-28 de cadena ramificada o recta (de preferencia etilo, propilo, butilo, hexilo (2-etil) hexilo, heptilo, octilo, decilo, tridecilo, octadecilo o ciclohexilo) y A representa una unidad estructural que se deriva de un compuesto hidrofílico que tiene por lo menos un grupo reactivo hacia isocianatos, seleccionado de -OH, -NH2, -COOH.
La declaración de que las unidades estructurales A, D y E se "derivan" de los. compuestos correspondientes comprende la posibilidad de que los compuestos se hicieron reaccionar entre si pero también comprende la posibilidad de que otros compuestos que reaccionan análogamente y conducen a las mismas unidades estructurales se utilizaron para la síntesis .
En la base de los componentes, estas moléculas se pueden preparar muy económicamente. De preferencia, el compuesto anfifílico, macromolecular contiene 3 a 10 unidades estructurales del tipo A, D y E en la molécula, seleccionadas independientemente entre si.
En el contexto de la presente invención, hidrofóbico se va a entender como que significa aquellos compuestos que, a una temperatura de 20°C, tienen una solubilidad en el agua (bajo presión atmosférica) de menor que 1 g/litro de agua, de preferencia de menor que 0.3 g/litro de agua.
De acuerdo con la invención, aquellos compuestos que, a una temperatura de 20°C, tienen una solubilidad en el agua (bajo presión atmosférica) de más de 10 g/litro de agua, de preferencia de más de 30 g/litro de agua, deben ser considerados como que son hidrofílicos .
Frecuentemente, el compuesto anfifílico, macromolecular está presente de acuerdo con uno de los tipos de estructura En una modalidad preferida de la invención, las unidades estructurales del tipo A, que puentean las unidades estructurales del tipo E, contienen grupos éter, y los compuestos de los cuales se derivan tienen pesos moleculares de 400 a 15 000, de preferencia de 1000 a 5000 g/mol.
De preferencia, la unidad estructural A se deriva de un polietilenglicol o metilpolietilenglicol o un (bloque/estado) copoli (etilen/propilen) glicol o el éter monometílico del mismo, que tiene una solubilidad en agua a 20°C de por lo menos 10 g/litro de agua.
De preferencia, la unidad estructural D se deriva de una poliisobutenamina y/o de ácido poliisobutensuccínico o el anhídrido del mismo.
De preferencia, la unidad estructural E se deriva de un poliisocianato trimérico que contiene tres grupos isocianato reactivos, tales como, por ejemplo, hexametilendiisocianato trimérico.
El compuesto anfifilico, macromolecular de preferencia tiene un peso molecular de 1000 a 100 000, particularmente de preferencia de 5000 a 50 000 y en particular de 10 000 a 30 000 g/mol.
El agente de retención de agua de acuerdo con la invención de preferencia se utiliza en la forma de una emulsión acuosa que tiene un contenido de sólidos de más de 30% en peso. Sin embargo, aún cuando se utiliza en "forma seca", una humedad residual de un poco de por ciento tendría que ser esperada.
De preferencia, el agente de retención de agua comprende 31-99% en peso del (por lo menos un) compuesto anfifilico, macromolecular y 69-1% en peso de agua. La formulación "de por lo menos un compuesto anfifilico, macromolecular" se propone para expresar el hecho de que mezclas de diferentes compuestos anfifilicos, macromoleculares que en cada caso por si mismos son cubiertos por las definiciones anteriores se pueden presentar en el agente de retención de agua en el significado de la presente invención.
Enseguida, los compuestos químicos de los cuales las unidades estructurales A, E y D se pueden derivar van a ser explicados en más detalle: Unidad estructural A: A partir del grupo que consiste de compuestos de óxido de polialquileno, se utilizan moléculas de la estructura ( 1' a) : (l'a) en la cual R 1 = es -H o un radical hidrocarburo alifático de cadena recta o ramificada y opcionalmente insaturado que tiene 1 a 12 átomos de C y a' = es 0 a 250 y b' = es 0 a 250, con la condición de que a' y b' se elijan como una función de la masa molar de modo que el compuesto de óxido de polialquileno tenga una solubilidad en agua de por lo menos 10 g/1 a 20°C.
De preferencia, R'1 en la fórmula (l'a) representa -CH3 (metilo), -CH2-CH2-CH2-CH3(n-butilo) , CH=CH2- (vinilo) y CH2=CH-CH2- (alilo) , particularmente de preferencia -CH3. Las unidades de etileno o propileno se pueden distribuir similar a bloque o aleatoriamente.
De preferencia, a' está entre 20 y 200, particularmente de preferencia entre 20 y 150, y b' está entre 0 y 20, particularmente de preferencia entre 0 y 10. Los óxidos de metilpolietileno que son comercialmente disponibles, por ejemplo, bajo los nombres comerciales Polyglykol M o Pluriol® A son particularmente preferidos.
Además, los compuestos de polioxialquileno de las fórmulas (l'b) y (l'c) son adecuados: (l'c) Estos son comercialmente disponibles, por ejemplo bajo los nombres comerciales Jeffamine® M-1000 o Jeffamine ED-600. '3 Aqu? : R'2 denota -H, -CH3, c' , f' denotan un número entero de 1 a 100, también independientemente entre si, d' , e' , g' denotan un número entero de 0 a 100, también dependientemente entre sir con la condición de que las relaciones c'/d' y f'/(e'+g') se elijan de modo que el compuesto tenga una solubilidad en agua de por lo menos 10 g/1 a 20°C.
Unidad estructural D: Los derivados de poliisobuteno que se pueden preparar mediante la funcionalización de poliisobutenos olefinicamente terminados. Las polisobutenoaminas , succinatos de poliisobuteno y poliisobuteno fenoles son adecuados aquí. Estos poliisobutenos funcionalizados son comercialmente disponibles, por ejemplo, bajo el nombre erocom® PIBA (polisobutenoamina) y Glissopal® SA (succinato de poliisobuteno) . De preferencia, se utiliza poliisobutenoamina o ácido poliisobutenosuccinico, particularmente de preferencia que tiene una masa molar promedio de 300 a 3000 g/mol .
Los derivados de alquilpolioxialquileno, tales como, por ejemplo, metilpropilenglicoles que tienen masas molares promedio de > 800 g/mol y derivados de butilpolioxipropileno análogos. Además, los derivados de metilpolioxialquileno que están compuestos de unidades de polioxietileno y polioxipropileno que se pueden arreglar aleatoriamente o similar a bloque se han comprobado útiles. La relación molar de unidades de oxietileno a oxipropileno se elige de modo que los alquilpolioxialquilen glicoles resultantes tengan una solubilidad en agua de menor que 1 g/1 a 20°C.
Los derivados del tetramerbuteno que se pueden obtener mediante la funcionalización de tetrámero de buteno. El ácido succínico de tetrámero de buteno, tetrámero de butenol y tetrámero de butenodiol se utilizan de preferencia, particularmente de preferencia tetrámero de butenol.
Los ácidos grasos o mezclas de ácidos grasos, tales como, por ejemplo, ácido graso de aceite de pulpa de madera, ácido esteárico, ácido palmitico, ácido graso de aceite de girasol, ácido graso de aceite de coco (Cs-is) ácido graso de aceite de coco (Ci2-ie) ácido graso de aceite de soja, ácido graso de aceite de linaza, ácido dodecanoico, ácido oleico, ácido linoleico, ácido graso de aceite de núcleo de palma, ácido graso de aceite de palma, ácido linolénico y/o ácido araquidónico . El ácido graso de aceite de pulpa de madera y el ácido esteárico se van a considerar como que son preferidos aquí.
Los alcoholes alquilicos que tienen una baja solubilidad en agua o son insolubles en agua y son del grupo que consiste de alcoholes de C&-2e, tales como, por ejemplo, 1-eicosanol, 1-octadecanol , 1-hexadecanol , 1-tetradecanol , 1-dodecanol, 1-decanol, 1-octanol y 1-hexanol, donde 1-octanol y 1-decanol y 1-dodecanol se van a considerar como que son preferidos.
N-alquilaminas que tienen una baja solubilidad en agua o son insolubles en agua, tales como, por ejemplo, N-butilamina, N-pentilamina, N-hexilamina, N-octilamina, N-decilamina y N-tridecilamina . N-Hexilamina y N-octilamina se utilizan de preferencia.
Las N, N-Dialquilaminas que tienen baja solubilidad en agua o son insolubles en agua, tales como, por ejemplo, N, -etilhexilamina, N, -dibutilamina, N, N-dipentilamina, N,N-dihexilamina, N, N-dioctilamina, N, (-2-etilhexil) amina, N-metil-N-octadecilamina y N, -didecilamina . La N,N-etilhexilamina y N, -dipentilamina se prefieren aquí.
Polidimetilsiloxanos de la fórmula general (ll'a): en la cual denota -CH, -NH2, -SH, - HR'3, R'3 denota -H, -CH3, -C2H5, n denota 1 a 50, de preferencia 10 a 30 y ' denota 1 a 6.
Perfluoroalquiletanoles de la fórmula general R'4_ CH2-CH2-OH, donde el radical R'4 = CF3(CF2)i'-, en la cual l' representa un número entero de 6 a 18. Se prefieren mezclas que tienen diferentes radicales R ; el perfluoroalquiletanol comercialmente disponible Fluowet® EA 612 se utiliza particularmente de preferencia.
Unidad estructural E: Se utilizan isocianatos polifuncionales conocidos para la persona experta en la técnica por el nombre "poliisocianatos de recubrimiento" y basados en bis (4-isocianatociclohexil) metano (Hi2MDI) , 1 , 6-diisocianatohexano (HDI), l-isocianato-5-isocianatometil-3, 3, 5-trimetil-ciclohexano (IPD) .
Los poliisocianatos modificados, que son obtenibles, por ejemplo, por la modificación hidrofilica de los "poliisocianatos de recubrimiento" basados en 1, 6-diisocianatohexano (HDO) .
El l-isocianato-5-isocianatometil-3, 3, 5-trimetil-ciclohexano (IPDI), bis (4-isocianatociclohexil)metano (H12MDI) 1, 3-bis (1-isocianato-l-metiletil) benceno (m-TMXDI), 1,6-diisocianatohexano (HDI) y los homólogos superiores de los mismos o mezclas de isómeros industriales de los poliisocianatos alifáticos individuales se utilizan de preferencia del grupo que consiste de los compuestos de poliisocianato alifáticos, mientras que en particular 2,4-disocianatotolueno (TDI), bis (4-isocianatofenil) metano (MDI) y opcionalmente los homólogos superiores de los mismos (MDI polimérico) o mezclas de isómeros industriales de los poliisocianatos aromáticos individuales se utilizan de preferencia del grupo que consiste de los poliisocianatos aromáticos. Los trímeros HDI, que son comercialmente disponibles bajo el nombre Desmodur® N3600 o Desmodur® N3400, se utilizan particularmente de preferencia.
La presente invención además se relaciona a un proceso para la preparación de un compuesto anfifílico, macroraolecuiar de acuerdo con la definición anterior que es adecuado como un agente de retención de agua, caracterizado en que un poliisocianato que tiene por lo menos dos grupos de isocianato reactivos, un compuesto hidrofóbico que tiene por lo menos un grupo reactivo hacia isocianatos, seleccionado de -OH, -NH2, -COOH, -NH-R* , en la cual R* representa un grupo alquilo de C2-28 de cadena ramificada o recta, y un compuesto hidrofílico que tiene por lo menos un grupo reactivo hacia isocianatos, seleccionado de -OH, -NH2, COOH, se hacen reaccionar entre si, con la condición de que la reacción de los componentes se efectúe mediante la reacción de los grupos de isocianatos reactivos con los grupos reactivos hacia isocianatos .
Esta preparación se puede efectuar mediante un procedimiento en el cual primero el componente individual de acuerdo con la unidad estructural E se hace reaccionar con el componente individual de acuerdo con la unidad estructural A y el producto de reacción obtenido luego se hace reaccionar con el componente individual de acuerdo con la unidad estructural D. Alternativamente, sin embargo, también es posible primero para E que sea reaccionado con D y luego el producto de reacción que sea reaccionado con A.
La relación equivalente de NCO/µ, basado en los grupos libres reactivos hacia isocianatos (µ = -OH, -NH2, -NH-R*, -COOH) , se puede variar dentro de limites amplios. De acuerdo con una modalidad preferida, sin embargo, el compuesto de poliisocianato se utiliza en una cantidad tal que la relación equivalente de NCO/µ, basada en los grupos libres µ reactivos hacia isocianatos, en el producto de reacción del componente de isocianato de acuerdo con E y el componente reactivo de acuerdo con A es 1.0 a 3.0. la relación equivalente de NCO/µ basado en los grupos libres µ reactivos hacia isocianatos, en el producto de reacción del componente reactivo de acuerdo con D es 0.3 a 2.0 o que la relación equivalente de NCO/µ, basada en los grupos libres µ reactivos hacia isocianatos, en el producto de reacción con el componente de isocianato de acuerdo con E y el componente reactivo de acuerdo con D es 1.0 a 3.0 la relación equivalente de NCO/µ, basada en los grupos libres µ reactivos hacia isocianatos, en el producto de reacción con el componente reactivo de acuerdo con A es 0.5 a 2.0.
La reacción también se 'puede llevar a cabo como sigue : La reacción del componente de poliisocianato de acuerdo con E con un componente hidrofilico de acuerdo con A sin un solvente en el intervalo de temperatura de 20 a 150°C, la adición subsecuente de componente hidrofóbico de acuerdo con D a temperaturas de 20 a 150°C y la reacción final del producto de reacción con el componente de acuerdo con A a temperaturas de 20 a 150°C; o la reacción del componente de poliisocianato de acuerdo con E con un componente hidrofóbico de acuerdo con D sin un solvente en el intervalo de temperatura de 20 a 150°C y la reacción final del producto de reacción con el componente de acuerdo con A a temperaturas de 20 a 150°C.
De preferencia, la reacción del componente de diisocianato de acuerdo con E con el componente reactivo de acuerdo con A y/o D se efectúa a temperaturas de 20 a 150°C, siendo posible para la reacción que opcionalmente se efectúe en la presencia de un catalizador. Asi, se ha comprobado que es particularmente ventajoso depender de catalizadores, tales como, por ejemplo, dilaurato de dibutilestaño (T12-DBTL) , en la reacción del componente de isocianato de acuerdo con E con los componentes reactivos de acuerdo con A y/o D.
Si el compuesto anfifilico, macromolecular contiene por lo menos dos unidades estructurales del tipo A, D y/o E en la molécula, se puede decir que A, D y/o E pueden en cada caso ser idénticos o diferentes.
Se ha encontrado que el compuesto anfifilico, macromolecular de acuerdo con la definición anterior exhibe un efecto notable como un agente de retención de agua. Por esta razón, la presente invención además se relaciona al uso de este compuesto como un agente de retención de agua en sistemas químicos de construcción y en el desarrollo, explotación y terminación de depósitos subterráneos de petróleo y gas natural y en pozos profundos.
El compuesto de preferencia se utiliza como un aditivo para aglutinantes inorgánicos, en particular hidráulicos, especialmente en el sector de mar adentro.
La presente invención además se relaciona a una mezcla de material de construcción que contiene 31 a 98% en peso de un aglutinante inorgánico, 0 a 68% en peso de agregado y 0.005 a 5% en peso, en particular 0.05 a 1% en peso, del compuesto anfifilico, macromolecular de acuerdo con la definición anterior.
El aglutinante inorgánico está de preferencia presente como cemento. El agregado está de preferencia presente en la forma de arena, grava y/o piedras.
La presente invención además se relaciona a una formulación de material de construcción que contiene agua y la mezcla de material de construcción, de preferencia en la forma de una suspensión de cemento, en particular que tiene un valor de agua/cemento de 0.4 a 0.6.
Finalmente, se reclama una estructura producida con el uso de esta formulación de material de construcción.
En resumen, se puede establecer que el compuesto anfifilico, macromolecular propuesto es notablemente adecuado como agente de retención de agua, en particular debido a la influencia pequeña sobre la reologia de las suspensiones de cemento de pozo y la estabilidad de temperatura significantemente incrementada en el intervalo arriba de aproximadamente 90°C y debido a su insensibilidad a las sales de metales divalentes.
La presente invención ahora se explica en más detalle con referencia a los siguientes ejemplos: Ej emplos Ejemplo de preparación 1 (FLA 1) 12.70 g de hexametileno diisocianato trimérico (Desmodur® N3600) se toman inicialmente con 0.08 g de dilaurato de dibutilestaño (T - 12 DBTL) a 55°C en un matraz de vidrio de tres cuellos que tiene un embudo de adición, agitador y conexión de gas inerte. 115.70 g de metilpolietilenglicol caliente que tiene una masa molecular promedio de 5000 g/mol se adicionan gota a gota con agitación dentro de 20 minutos. Después, la agitación se efectúa durante 25 min a 60-65°C y 12.34 g de poliglicol de B01/20 (éter monobutilico de propilenglicol , producto comercial de Clariant AG) luego se dosifican dentro de 20 min. 9.26 g de polietilenglicol que tiene una masa molar promedio de 600 g/mol ahora se adicionan, y la mezcla de reacción luego se calienta a 80°C y se agita durante 4 horas adicionales en esta temperatura. Después, el producto de reacción se introduce en 305 g de agua y se emulsifica con agitación. Se obtiene una emulsión blanca lechosa que tiene un contenido de sólidos de 33% en peso.
Ejemplo de preparación 2 (FLA 2) 17.76 g de hexametileno diisocianato trimérico (Desmodur® N3600) inicialmente se toman con 0.08 g de dilaurato de dibutilestaño (T-12 DBTL) a 40°C en un matraz de vidrio de tres cuellos de 250 mi que tiene un embudo de adición, agitador y conexión de gas inerte. 97.1 g de metilpolietilenglicol caliente que tiene una masa molar promedio de 3000 g/mol se adicionan gota a gota con agitación dentro de 20 minutos. Después, la agitación se efectúa durante 25 min a 45-50°C y 34.2 g de Keroconm® PIBA 03 (poliisobutenoamina, producto comercial de BASF SE) luego se dosifican dentro de 20 min. 12.9 g de polietilenglicol que tiene una masa molar promedio de 600 g/mol ahora se adicionan, y la mezcla de reacción luego se calienta a 80°C y se agita durante 4 horas adicionales en esta temperatura. Después, el producto de reacción se introduce en 330 g de agua y se emulsifica con agitación. Se obtiene una emulsión blanca lechosa que tiene un contenido de sólido de 33% en peso.
Ejemplo de preparación 3 (FLA 3) 17.71 g de hexametileno diisocianato trimérico (Desmodur® N3600) se toman inicialmente con 0.08 g de dilaurato de dibutilestaño (T-12 DBTL) a 48°C en un matraz de vidrio de tres cuellos de 250 mi que tiene un embudo de adición, agitador y conexión de gas inerte. 96.80 g de metilpolietilenglicol caliente que tiene una masa molar promedio de 3000 g/mol se adicionan gota a gota con agitación dentro de 12 minutos. Después, la agitación se efectúa durante 25 min a 60-65°C y 25.81 g de poliglicol de B01/20 (éter monobutilico de propilenglicol , producto comercial de Clariant AG) luego se dosifican dentro de 20 min. 9.68 g de polietilenglicol que tiene una masa molar promedio de 600 g/mol ahora se adicionan, y la mezcla de reacción luego se calienta a 80°C y se agita durante 4 horas adicionales a esta temperatura. Después, el producto de reacción se introduce en 305, g de agua y se emulsifica con agitación. Se obtiene una emulsión blanca lechosa que tiene un contenido de sólido de 33% en peso.
Ejemplo de uso 1 La pérdida de fluido se determinó de acuerdo con la Práctica Recomendada 10B de API a 60 y 88°C (140 y 190°F) en la siguiente suspensión. Los resultados se reproducen en la Tabla 1, la referencia que se hace aquí en particular a la muy baja viscosidad de la suspensión de cemento formulada con el agente de retención de agua FLA 1 de acuerdo con la invención : 800 g de cemento (clase H) 352 g de agua destilada 0.5% en peso de dispersante1 Melcret® 2F2 1 mi de fosfato de tributilo (antiespumante ) 0.5% en peso de agente de retención de agua1 FLA 1 o polímero de referencia3 Tabla 1 Molécula FANN 35, rpm Pérdida por ciento en peso de sólido, basado en el peso del cemento tomado 2 producto comercial de BASF SE aditivo de pérdida de fluido comercialmente disponible Polytrol® FL 32 (producto comercial de BASF SE) Ejemplo de uso 2 La pérdida de fluido se determinó de acuerdo con la Práctica Recomendada 10B de API a 60 y 88°C (140 y 190°F) en la siguiente suspensión; los resultados se reproducen en la Tabla 2: 500 g de cemento (clase H) 250 g de agua destilada 175 g de arena 1 mi de fosfato de tributilo (antiespumante) Polímero de referencia2 o polímero de acuerdo con la invención, para dosis, ver la Tabla 2 Tabla 2 1 Por ciento en peso de sólido, basado en el peso del cemento tomado 2 Aditivo de pérdida de fluido comercxalmente disponible Polytrol® FL 32 (producto comercial de BASF SE) .

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Agente de retención de agua para sistemas químicos de construcción, que comprende por lo menos un compuesto anfifílico, macromolecular que tiene unidades ' estructurales del tipo A, D y E y por lo menos una secuencia de D-E-A en la molécula, obtenible por medio de la reacción de grupos de isocianato reactivos con grupos reactivos hacia isocianatos, caracterizado porque E representa una unidad estructural que se deriva de un poliisocianato que tiene por lo menos dos grupos de isocianato reactivos, D representa una unidad estructural que se deriva de un compuesto hidrofóbico que tiene por lo menos un grupo reactivo hacia isocianatos, seleccionado de -OH, -NH2, -COOH, -NH-R*, en el cual R* representa un grupo alquilo de C2-28 de cadena ramificada o recta, y A represente una unidad estructural que se deriva de un compuesto hidrofílico que tiene por lo menos un grupo reactivo hacia isocianatos, seleccionado de -OH, -NH2, -COOH.
2. El agente de retención de agua de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto anfifílico, macromolecular tiene 3 a 10 unidades estructurales del tipo A, D y E en la molécula, seleccionadas independientemente entre si.
3. El agente de retención de agua de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el compuesto anfifilico, macromolecular está presente de acuerdo con uno de los tipos de estructura
4. El agente de retención de agua de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque las unidades estructurales del tipo A, que puentean las unidades estructurales del tipo E, contienen grupos éter, y los compuestos de los cuales se derivan tienen pesos moleculares de 400 a 15 000, de preferencia de 1000 a 5000, g/mol.
5. El agente de retención de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la unidad estructural A se deriva de un polietilenglicol, un metilpolietilenglicol, un (bloque/estado) copoli (etilen/propilen) glicol o el éter monometilico del mismo, que tiene una solubilidad en agua a 20°C de por lo menos 10 g/1.
6. El agente de retención de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la unidad estructural D se deriva de poliisobutenoamina y/o de ácido poliisobutenosuccinico .
7. El agente de retención de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la unidad estructural E se deriva de un poliisocianato trimérico que contiene tres grupos isocianato reactivos.
8. El agente de retención de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el compuesto anfifilico, macromolecular tiene un peso molecular de 1000 a 100 000, de preferencia de 5000 a 50 000 y en particular de 10 000 a 30 000 g/mol.
9. El agente de retención de agua de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones l a 8, caracterizado porque comprende 31-99% en peso del compuesto anfifilico, macromolecular y 69-1% en peso de agua.
10. Proceso para la preparación de un compuesto anfifilico, macromolecular adecuado como agente de retención de agua, de conformidad con la definición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque un poliisocianato que tiene por lo menos dos grupos isocianato reactivos, un compuesto hidrofóbico que tiene por lo menos un grupo reactivo hacia isocianatos, seleccionado de -OH, -NH2, -COOH, -NH-R*, en el cual R* representa un grupo alquilo de C2-28 de cadena ramificada o recta, y un compuesto hidrofilico que tiene por lo menos un grupo reactivo hacia isocianatos, seleccionado de -OH, -NH2, -COOH. , se hacen reaccionar entre si, con la condición de que la reacción de los componentes se efectúe mediante la reacción de los grupos isocianato reactivos con los grupos reactivos hacia isocianatos.
11. Uso de un compuesto anfifilico, macromolecular de conformidad con la definición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque es como un agente de retención de agua en sistemas químicos de construcción y en el desarrollo, explotación y terminación de depósitos subterráneos de petróleo y gas natural y en pozos profundos .
12. El uso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque es como un aditivo para aglutinantes inorgánicos, en particular hidráulicos.
13. El uso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11 y 12, caracterizado porque es para la cementación de pozos de petróleo y gas, de preferencia en el sector de mar adentro.
14. Mezcla de material de construcción, caracterizada porque contiene 31 a 98% en peso de un aglutinante inorgánico, 0 a 68% en peso de agregado y 0.005 a 5% en peso, y en particular 0.05 a 1% en peso, de un compuesto anfifilico, macromolecular adecuado como un agente de retención de agua, de conformidad con la definición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
15. La mezcla de material de construcción de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el aglutinante inorgánico está presente como cemento.
16. La mezcla de material de construcción de conformidad con la reivindicación 14 o 15, caracterizada porque el agregado está presente en la forma de arena, grava y/o piedras.
17. Formulación de material de construcción, caracterizada porque contiene agua y una mezcla de material de construcción de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16.
18. Una formulación de material de construcción de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque está en la forma de una suspensión de cemento, en particular que tiene un valor de agua/cemento de 0.4 a 0.6.
19. Estructura producida con el uso de una formulación de material de construcción de conformidad con reivindicación 17 o 18.
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