[其他]用于稠化水或亲水液体的混合金属氢氧化物

说明书

本发明涉及用混合金属层状氢氧化物来稠化水或亲水液体。

对于稠化水，水溶液，亲水液体和类似液体有各种原因，例如用作水基金属加工液，防火液体、油田钻井液、食物添加剂、液压液体、水基颜料或涂料、洗刷液和其它应用，其中液体或溶液的稠化是有利的。

像guar胶和聚丙烯酰胺之类的水稠化剂对于高剪切，高于约250°F（121℃）的热液处理、氧化、细菌侵袭和盐是不稳定的。为了克服部分问题，往往需要象杀菌剂和抗氧化剂这样的添加剂。

在下列专利中公开了用于象钻井液之类的含水物质的稠化剂或粘化剂，该稠化剂或粘化剂包括各种形式的含结晶水的铝化合物，例如，U.S.Patents    4，240，915;4，349，443;4，366，070;4，389，319;4，428，845;4，431，550;4，447，341;4，473，479;和4，486，318。公开用于同样目的的其它形式的铝化合物的专利有，例如，U.S.Patents，4，240，924;4，353，804;4，411，800和4，473，480。公开其它类型粘稠剂的相似专利有，例如，U.S.patents    4，255，268;4，264，455;4，312，765;4，363，736和4，474，667。

以上的专利涉及在现场含结晶水铝化合物的形成。这种方法的主要缺点是：（1）所得到的稠化液体含有大量的反应盐。这在许多情况下是不理想的。例如在用作颜料、金属加工液或水基液压液体时，由于盐的存在会引起严重的腐蚀问题。关于油田钻井液，如果有盐存在，许多工作添加剂都不能很好起作用。因此，如果可能的话，最好在淡水中钻井。（2）在引证的专利中叙述的反应是在原地进行（例如在钻机的泥浆池中）;在这种条件下，反应不得充分的控制，由此产生的增稠剂的性能可能无法预料。

用Al（OH）₃作为胶凝剂用于各种过程中存在的其它问题如下：

（1）除一些象碳酸根或柠檬酸根之类的阴离子存在时，我们都知道Al（OH）₃凝胶将随时间发生不利的变化。

（2）随着pH值的变化，Al（OH）₃的流变性的不太稳定。例如，Al（OH）₃泥浆在pH值为6时可能是非常稠和均匀的，这是钻井工业所希望的是在pH值为10的条件下进行，这时这种泥浆会聚结，从悬浮液中沉淀Al（OH）₃。这就产生了重大的问题，由于大多数钻井操作都是在pH值为9～10.5的条件下进行。

过去普遍使用的稠化剂、尤其是用于钻井泥浆中的，如膨润土之类的矿物粘土，并且经常与其它试剂或象Fe₂O₃、BaSO₄和类似物质之类的稠化剂混合使用。一批批膨润土的差别和对离子和温度的敏感性导致了不稳定的效果，在使用期间经常需要对其组成进行调节;这就妨碍了钻井操作。

在一些专利中公开了一些形态的结晶层状混合金属氢氧化物，例如在U.S.patents    4，477，367;4，446，201和4，392，979中，其中各种Li、Mg、Cu、Zn、Mn、Fe、Co和Ni的化合物形成部分晶体结构。在一些专利中公开了其它层状化合物，例如U.S.patents2，395，931;2，413，184;3，300，577和3，567，472。这些化合物是通过包括共沉淀。夹杂、酸溶出和碱溶出的各种反应来制备的。

在油井钻探中，钻井液或“泥浆”起着各种作用：

1.它们除去钻井中的钻粉。

2.它们冷却钻头。

3.它们提供平衡地层压力的静压。

4.它们控制了地层的进液和保护地层。

为了实现部分这些作用，这种流体必须具有假塑性流变性。在一个井的井眼中有几个剪切区，这种液体在这些区中应该具有不同的粘度。在钻管与地层之间的环形空隙中，剪切速度约为100～1000秒^-1。在钻头处的剪切速度在约25000～200000秒^-1之间。在泥浆池中的剪切速度小于30秒^-1。为了在低剪切速度下钻进固体，液体必须具有很大的粘度。但是，如果在钻头处，液体具有高粘度，在抽吸这种液体时就要损失大量的能量。因此，良好的钻井液应该是剪切稀释。液体在整个钻井过程中保持这种流变性是非常重要的。但是，典型地抑制现有钻井液性能的许多不利条件是各种阳离子（如钙和镁）的存在、盐浓度的波动、高温、氧化条件和细菌的存在。