[发明专利]非离子型疏水取代的纤维素醚类

说明书

发明领域

本发明涉及新的非离子型纤维素醚类、它们的制备方法及其用途。

发明背景

非离子型纤维素醚类在本技术领域中是公知的。它们在各种工业应用中用作增稠剂、保水助剂以及在某些聚合过程中作为悬浮助剂等。

美国专利号4,784,693公开了具有0.2-4wt.％的疏水取代度、1.5-4的MS(羟乙基)取代度和以1wt.％水溶液测量的300-500cps的粘度的疏水改性的羟乙基纤维素(HmHEC)的用途，其在油田固井中用作降失水添加剂。

US 4,529,523公开了疏水改性的纤维素醚类，例如具有约1wt.％的疏水取代度、2.5的MS(羟基乙氧基)取代度和50,000-1,000,000、优选约150,000-800,000的分子量的疏水改性的羟乙基纤维素的用途，其作为石油开采的注水介质。

美国专利号4,228,277公开了用具有10至24个碳原子的长链烷基取代的非离子型甲基、羟乙基或羟丙基纤维素醚，所述取代基的量在约0.2wt.％至使所述纤维素醚在水中的溶解性低于1wt.％的量之间。该产品与它们的未改性纤维素醚对应物相比，表现出改进的增粘行为。

不幸的是，许多已知的用作流变改性剂或增稠剂的水溶性或水溶胀性纤维素醚类，在高温下表现出可逆的粘度损失，被称为热稀化(thermal thinning)。然而，在许多终端应用例如水、石油和天然气开采(例如固井、水力压裂和三次采油(enhanced oil recovery))、地热井(压裂和水泥灌浆)、建筑(例如混凝土泵送和浇注、自流平水泥、挤压混凝土板)、全深度路面再生、陶瓷(例如作为生坯(green)强度添加剂)、金属加工和切削液中，热稀化是非常不期望的。因此，期望发现表现出降低的热稀化程度、从而在高温下是更有效的增稠剂的新的纤维素醚类。

发明概述

令人吃惊的是，现已经发现了具有降低的热稀化程度的新的非离子型纤维素醚类以及生产它们的方法。

本发明的一个方面是具有羟乙基并进一步被一个或多个疏水取代基取代的非离子型纤维素醚类，其中所述纤维素醚具有性质a)、b)或c)中的至少一种：

a)至少30％的保留动态粘度，％η_80/25，其中％η_80/25＝[80℃下的动态溶液粘度/25℃下的动态溶液粘度]×100，25℃和80℃下的动态溶液粘度以1％水溶液进行测量；

b)25℃下至少15帕斯卡的储能模量和至少12％的保留储能模量，％G’_80/25，其中％G’_80/25＝[80℃下的储能模量/25℃下的储能模量]×100，25℃和80℃下的储能模量以1％水溶液进行测量；

c)通过光散射测量的小于15ppm的临界缔合浓度。

本发明的另一方面是包含这种非离子型纤维素醚的组合物。

本发明的另一方面是生产上述非离子型纤维素醚的方法，所述方法包括如下步骤：首先将羟乙基纤维素与碱金属氢氧化物以0.2至1.5的碱金属氢氧化物与纤维素摩尔比进行反应，然后与含疏水基试剂进行反应。

本发明的再另一方面是生产上述非离子型纤维素醚的方法，所述方法包括如下步骤：

a)将纤维素与碱金属氢氧化物以0.2至2.0的碱金属氢氧化物与纤维素摩尔比进行反应，以制备碱纤维素；并且

b)用氧化乙烯对所述碱纤维素进行烷基化；以及

c)在将碱金属氢氧化物与纤维素的摩尔比调节至0.1至1.0之后，与含疏水基试剂进行反应。

本发明的再另一方面是一种方法，其包括：

提供包含上述非离子型纤维素醚的流体，并在选自如下的应用中使用所述流体：

用于水或天然气开采的地热井，其不包括钻井液、修井液或完井液，

水泥制剂，

陶瓷应用，

金属加工和切削液应用，或

不包括钻井液、修井液或完井液的井下油田应用。

本发明的再另一方面是上述非离子型纤维素醚用于改变流体的粘度的用途，所述流体用于：

用于水或天然气开采的地热井，其不包括钻井液、修井液或完井液，

水泥制剂，

陶瓷应用，

金属加工和切削液应用，或