呫噸膠水溶液的穩定化方法

專利名稱:呫噸膠水溶液的穩定化方法
本發明涉及在水溶液中穩定呫噸膠(Xanthangum)的一種方法，此呫噸膠是在液體營養介質中由黃桿菌屬微生物的作用而生成的。
呫噸膠廣泛用于許多工業領域中，例如油井鉆探、陶磁工業、油漆工業等等。但是其工作特性甚至在室溫下貯存也時常變壞;這種趨勢在較高溫度下變得更顯著，而在極端情況下則不能用于預期的目的。
例如，用壓力輸入呫噸膠水溶液從地下油層回收石油的情況下，油層溫度一般約達40至100℃，而且注入的呫噸膠水溶液，從注入井到生產井在地下油層停留的時間長，例如幾個月到幾十個月。因此在該期間需要保證呫噸膠的性能。
呫噸膠在石油勘探方面還廣泛用作泥漿鉆井的泥漿調節劑。但是，隨著現代鉆井深度的增加，地層的溫度達90℃或甚至更高，以致呫噸膠分解而失去其作為泥漿調節劑的作用，在鉆井作業中可能引起嚴重的困難。為使呫噸膠充分達到預期的使用目的，在上述溫度范圍的整個過程中需要減少呫噸膠的質變。
本發明者對呫噸膠水溶液的穩定化及其穩定添加劑，進行了廣泛和充分的研究。結果發現，可通過加入雜環化合物的巰基衍生物使呫噸膠的分解得到足夠的抑制。此發現導致了本發明。
因而，本發明涉及呫噸膠水溶液穩定化的方法，此水溶液中至少加入一種選自下文所述各類雜環化合物的巰基衍生物。
可用于占噸膠穩定化的雜環化合物的巰基衍生物有2-巰基苯并噻唑及其衍生物，用式(Ⅰ)表示;2-硫代咪唑啉酮，用式(Ⅱ)表示;2-巰基噻唑啉，用式(Ⅲ)表示;苯并噁唑-2-硫醇，用式(Ⅳ)表示;N-氧化吡啶-2-硫醇，用式(Ⅴ)表示;1，3，4-噻二唑-2，5-二硫醇，用式(Ⅵ)表示;以及4-酮噻唑烷-2-硫醇，用式(Ⅶ)表示。
式中R1、R2、R3和R4每個代表氫原子、甲基或乙基，X代表氫原子、堿金屬或銨。
已知硫脲、2-巰基苯并噻唑及其衍生物，對丙烯酰胺聚合物的水溶液有有效的穩定作用，例如美國專利3，235，523和日本專利特公昭58-47414和58-48583。另外也已知，硫脲實質上對呫噸膠水溶液無穩定作用。因而，在技術上眾所周知，某些穩定劑對一些物質有穩定作用，而對其它物質常無穩定作用。這可能是由于穩定作用機理隨穩定劑和被穩定物質的組合不同而有所差異。
在這些情況下，根據上述化合物和呫噸膠的特定組合對呫噸膠水溶液的穩定化非常有效的研究結果，而完成了本發明。
在這里所用的“呫噸膠”專門術語，指的是在液體營養介質中，由黃桿菌屬微生物的作用而生成的物質。這種物質是市場上可以買到的，例如美國KeLco公司的商品，稱為“KeLEan”和“XanfLood”以及美國Pfizer公司的商品，稱為“FLocon”和“PfizerXanthanBiopolymer”。按照本發明的方法，穩定化呫噸膠水溶液的濃度范圍從約0.0001至10%(按重量計)較好，從約0.0001至5%(按重量計)最佳。
上述穩定劑可以單獨使用，或兩種與兩種以上配合使用。此外，它們也可以和其它已知的穩定劑結合使用。按照本發明的穩定劑，適宜的用量為每100份重呫噸膠用0.05～20份重。用量少于0.05份重時，僅有很弱的穩定效果，反之，添加量超過20份重，其穩定效果與添加20份重的穩定程度相比，沒有什么差別，因此，從經濟觀點來看是不利的。
在實施本發明時，穩定劑可以加入呫噸膠的水溶液中，例如，(1)用攪拌機或混料機將粉狀穩定劑與粉狀呫噸膠混合，(2)粉狀或水溶液穩定劑與含呫噸膠的發酵肉湯混合或(3)在攪拌的條件下，將粉狀或水溶液穩定劑加入呫噸膠水溶液中。
按照本發明的方法，穩定化的呫噸膠水溶液，不僅在室溫下，而且在溫度高至90℃時，也都顯示穩定效果，在高溫下的穩定作用特別有用。
制備呫噸膠水溶液所用水的種類，根據該溶液預定的用途而不同，但不嚴格。因而可以從海水、地下水、河水、自來水、工業用水等當中適當地選擇。
下面的實施例進一步說明本發明的效果。
實施例11000克無離子水中溶解5克KeLzen(美國KeLeo公司生產的呫噸膠的商品名稱)，制成0.5%的占噸膠水溶液，溶液粘度為2410厘泊(Brookfield粘度計，2號轉子，6轉/分，25℃)。
上述呫噸膠溶于3%的氯化鈉水溶液中，制成0.12%呫噸膠水溶液。調節溶液PH至9，測定粘度(初始粘度，Ao)。然后加入指定量(見表1)的2-巰基苯并噻唑鈉鹽(MBT-Na)，溶液在玻璃安瓿中在120℃加熱3小時或20小時，然后測定粘度(At)。根據得到的粘度降低的百分數(At/Ao×100)評估溶液隨時間變化的性能。得到的結果列于下面表1中。
表1MBT-Na加入量粘度降低(%)(%)＊3小時后 20小時后025.688.20.58.972.32.03.934.65.03.021.97.52.718.615.02.011.7注＊按聚合物的重量%(以下相同)
實施例2除了在實施例1中使用的MBT-Na代之以2-巰基苯并噻唑鈉鹽的苯環上有取代甲基(MMBT-Na)外，其它與實施例1的操作過程相同。得到的結果列于下面表2中。
表2MMBT-Na的加入量粘度降低(%)(%)3小時后20小時后026.388.00.59.673.52.04.433.95.03.622.07.52.917.415.02.410.9實施例3把用于實施例1中的呫噸膠，溶在自來水中，配成0.1%的呫噸膠水溶液。調節PH至9，然后如實施例1加入MBT-Na，在90℃下加熱3小時或20小時。之后，用與例1相同的方法測得粘度降低的百分數。得到的結果列于下面表3中。
表3MBT-Na加入量粘度降低(%)(%)3小時后20小時后046.789.60.513.975.62.08.059.05.04.538.37.53.620.615.02.915.7實施例4除了用2-巰基苯并噻唑(MBT)代替例1中的MBT-Na外，其操作過程與例1相同。得到的結果列于下面表4中。
表4MBT加入量粘度降低(%)(%)3小時后20小時后026.089.20.510.073.12.03.834.87.52.923.0實施例5除了呫噸膠水溶液濃度改為0.1%，用2-硫代咪唑啉酮代替MBT-Na，加熱溫度改為110℃外，操作過程與例1相同。得到的結果列于下面表5中。
表52-巰代咪唑啉酮加入量粘度降低(%)(%)3小時后20小時后019.381.50.56.669.02.02.125.35.01.814.67.51.011.215.00.97.0實施例6除了用3%氯化鈉-0.3%氯化鈣水溶液代替3%氯化鈉水溶液，呫噸膠水溶液濃度改為0.1%，用2-巰基噻唑啉代替MBT-Na外，操作過程與例1相同。得到的結果列于下面表6中。
表62-巰基噻唑啉加入量粘度降低(%)(%)3小時后20小時后025.491.60.58.480.02.03.036.35.02.121.37.51.816.615.01.313.3
實施例7除了用3%氯化鈉-0.3%氯化鈣水溶液代替3%氯化鈉水溶液，呫噸膠水溶液濃度改為0.08%，用苯并唑-2-硫醇代替MBT-Na，加熱溫度改為110℃外，操作過程與例1相同，得到的結果列于表7中。
表7苯并噁唑-2-硫醇粘度降低(%)加入量(%)3小時后20小時后027.692.00.57.868.32.03.026.15.01.914.17.51.012.215.01.09.4實施例8除了用自來水代替3%氯化鈉水溶液，用N-氧化吡啶-2-硫醇代替MBT-Na，加熱溫度改為100℃外，操作過程與例1相同。得到的結果列于表8中。
表8N-氧化吡啶-2-硫醇粘度降低(%)加入量(%)3小時后20小時后044.491.30.513.674.62.08.859.15.06.133.67.55.820.915.04.514.5實施例9除了用1，3，4-噻二唑-2，5-二硫醇代替MBT-Na和加熱溫度改為115℃外，操作過程與例1相同。得到的結果列于表9中。
表91，3，4-噻二唑-2，5-二硫醇粘度降低(%)加入量(%)3小時后20小時后021.688.30.513.475.52.09.331.45.07.418.17.55.015.115.04.113.9
實施例10除了用自來水代替3%氯化鈉水溶液，呫噸膠水溶液濃度改為0.8%，用4-酮噻唑烷-2-硫醇代替MBT-Na和改變加熱溫度為105℃外，操作過程與例1相同，得到的結果列于表10中。
表104-酮噻唑烷-2-硫醇粘度降低(%)加入量(%)3小時后20小時后041.690.50.521.172.12.010.654.15.07.330.67.56.019.815.05.515.7當已詳述本發明，并參考其實施方案的時候，顯然，對一個技術熟練者，在不超出本發明的精神和范圍的情況下，可進行各種變化和改進。
權利要求
1.呫噸膠水溶液的穩定化方法，此法包括在呫噸膠水溶液中至少加入一種從下列各類化合物中選擇的穩定劑。(A)2-巰基苯并噻唑及其衍生物，用式(Ⅰ)表示
式中R1、R2、R3和R4每個代表氫原子、甲基或乙基，X代表氫原子、堿金屬或銨。(B)2-硫代咪唑啉酮，用式(Ⅱ)表示。
(C)2-巰基噻唑啉，用式(Ⅲ)表示
(D)苯并噁唑-2-硫醇及其鹽，用式(Ⅳ)表示
、式中X與上述代表的原子相同。(E)N-氧化吡啶-2-硫醇及其鹽，用式(Ⅴ)表示
式中X與上述代表的原子相同。(F)1，3，4-噻二唑-2，5-二硫醇及其鹽，用式(Ⅵ)表示
式中X與上述代表的原子相同。(G)4-酮噻唑烷-2-硫醇及其鹽，用式(Ⅶ)表示
式中X與上述代表的原子相同。
2.根據權利要求
1的方法，其中呫噸膠水溶液含呫噸膠的濃度由約0.0001到10%(按重量計)。
3.根據權利要求
2的方法，其中呫噸膠水溶液含呫噸膠的濃度由約0.0001到5%(按重量計)。
4.根據權利要求
1的方法，其中穩定劑用量由0.05到20份重(每100份重呫噸膠)。
專利摘要
呫噸膠水溶液穩定化的方法，噸膠水溶液中至少加入一種選自雜環化合物的巰基衍生物穩定劑。
文檔編號C09D7/12GK86105547SQ86105547
公開日1988年2月10日 申請日期1986年7月30日
發明者神田勝一, 河村善次郎 申請人:日東化學工業株式會社