(57)【要約】  水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を含む組成物はここで用意される。別の態様において、水性流体および水相溶性有機液体を混合し、混合物を形成すること；少なくとも１つの合成ポリマーを前記混合物に添加すること；前記ポリマーを水和すること；架橋剤を合成ポリマーを含む前記混合物に任意に添加し、前記合成ポリマーを架橋すること；前記合成ポリマーを含む混合物を選択される位置に配置すること；前記合成ポリマーを含む混合物を活性化し、そこにゲルを形成することを含む水性断熱流体の形成方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体。
【請求項２】
前記合成ポリマーは架橋されている請求項１記載の水性断熱流体。
【請求項３】
水性断熱流体は、腐食阻害剤、ｐＨ調整剤、殺虫剤、ガラスビード、中空球体、中空マイクロ球体、レオロジー調整剤、緩衝剤、水和物阻害剤、ブレーカー、トレーサ、付加重量剤、粘度調整剤、活性剤およびそれらの組合せからなる群から選ばれる添加物をさらに含む請求項１記載の水性断熱流体。
【請求項４】
前記水性流体は、ＮａＣｌ，ＮａＢｒ，ＫＣｌ，ＣａＣｌ2，ＣａＢｒ2，ＺｒＢｒ2，炭酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、ギ酸セシウム、およびこれらの組合せ、およびこれら塩水の誘導体からなる群から選ばれる塩水を含む請求項１記載の水性断熱流体。
【請求項５】
水相溶性有機液体は、エステル、アミン、アルコール、ポリオール、グリコールエーテル、それらの組合せおよびその誘導体からなる群から選ばれる液体を含む請求項１記載の水性断熱流体。
【請求項６】
前記ポリオールは、水溶解性ジオール；エチレングリコール；プロピレングリコール；ポリエチレングルコール；ポリプロピレングリコール；ジエチレングリコール；トリエチレングリコール；ジプロピレングリコール；トリプロピレングリコール；活性水素基化合物でエチレンとプロピレンオキサイド、またはポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとを反応することによって形成される反応生成物；ネオペンチルグリコール；ペンタンジオール；ブタンジオール；不飽和ジオール；ブチンジオール；ブテンジオール；トリオール；グリセロール；エチレンまたはポリエチレンオキサイド付加物；ペンタエリスリトール；糖アルコール；その組合せ；およびその誘導体からなる群から選ばれるポリオールを含む請求項１記載の水性断熱流体。
【請求項７】
前記合成ポリマーは、アクリル酸ポリマー；アクリル酸エステルポリマー；アクリル酸誘導体ポリマー；アクリル酸ホモポリマー；アクリル酸エステルホモポリマー；ポリ（メチルアクリレート）；ポリ（ブチルアクリレート）；ポリ（２−エチルヘキシルアクリレート）；アクリル酸エステルコポリマー；メタクリル酸誘導体ポリマー；メタクリル酸ホモポリマー；メタクリル酸エステルホモポリマー；ポリ（メチルメタクリレート）；ポリアクリルアミドホモポリマー；ｎ−ビニルピロリドンおよびポリアクリルアミドコポリマー；ポリ（ブチルメタクリレート）；ポリ（２−エチルヘキシルメタクリレート）；ｎ−ビニルピロリドン；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ポリマー；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸誘導体ポリマー；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマー；アクリル酸／アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマー；その組合せ；そのコポリマー；そのターポリマー；およびその混合物からなる群から選ばれるポリマーを含む請求項１または２記載の水性断熱流体。
【請求項８】
前記合成ポリマーは、フェノール成分（またはフェノール前駆体）とホルムアルデヒド（またはホルムアルデヒド前駆体）の組合せ；ポリアルキルアミン；金属イオンがない非毒性有機架橋剤；ポリアルキレンイミン；ポリエチレンイミン；ポリアルキレンポリアミン；水溶解性多官能価脂肪族アミン；アリルアルキルアミン；ヘテロアリルアルキルアミン；その組合せ；およびその誘導体からなる群から選ばれる架橋剤を含む反応で架橋される請求項２記載の水性断熱流体。
【請求項９】
前記フェノール成分またはフェノール前駆体は、フェノール；ヒドロキノン；サルチル酸；サルチルアミド；アスピリン；メチル−ｐ−ヒドロキシベンゾエート；フェニルアセテート；フェニルサリチラート；ｏ−アミノ安息香酸；ｐ−アミノ安息香酸；ｍ−アミノフェノール；フルフリルアルコール；および安息香酸からなる群から選ばれる請求項８記載の水性断熱流体。
【請求項１０】
前記ホルムアルデヒド前駆体は、ヘキサメチレンテトラアミン、グリオキサールおよび１，３，５−トリオキサンからなる群から選ばれる請求項８記載の水性断熱流体。
【請求項１１】
前記水相溶性有機液体は、少なくとも次の基：低分子量エステル；メチルホルメート；エチルアセテート；エチルアセテート；低分子量アミン；ジエチルアミン；２−アミノエタノール；２−（ジメチルアミノ）エタノール；およびそれらの組合せおよび誘導体、を含む請求項１記載の水性断熱流体。
【請求項１２】
水性流体および水相溶性有機液体を混合し、混合物を形成すること；
少なくとも１つの合成ポリマーを前記混合物に添加すること；
前記ポリマーを水和物になすこと；
架橋剤を合成ポリマーを含む前記混合物に任意に添加し、前記合成ポリマーを架橋すること；
前記合成ポリマーを含む混合物を選択される位置に置くこと；
前記合成ポリマーを含む混合物を活性化し、そこにゲルを形成すること
を含む水性断熱流体の形成方法。
【請求項１３】
前記合成ポリマーの架橋を希釈すること、前記合成ポリマーの構成を希釈することによって、または物理的除去によって選択された位置からゲルを除去することをさらに含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記水性断熱流体は、井戸場所位置、パイプライン位置、井戸場所でのオンザフライ、または工場で形成され、使用のために選択された場所に輸送される請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
添加剤を前記合成ポリマーを含む前記混合物に添加することをさらに含み、前記添加物は腐食阻害剤、ｐＨ調整剤、殺虫剤、ガラスビード、中空球体、中空マイクロ球体、レオロジー調整剤、緩衝剤、水和物阻害剤、ブレーカー、トレーサ、付加重量剤、粘度調整剤、活性剤およびそれらの組合せからなる群から選ばれる請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記水性流体は、ＮａＣｌ，ＮａＢｒ，ＫＣｌ，ＣａＣｌ2，ＣａＢｒ2，ＺｒＢｒ2，炭酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、ギ酸セシウム、およびこれらの組合せ、およびこれら塩水の誘導体からなる群から選ばれる塩水を含む請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
前記水相溶性有機液体は、エステル、アミン、アルコール、ポリオール、グリコールエーテル、その組合せおよびその誘導体からなる群から選ばれる液体を含む請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
前記ポリオールは、水溶解性ジオール；エチレングリコール；プロピレングリコール；ポリエチレングルコール；ポリプロピレングリコール；ジエチレングリコール；トリエチレングリコール；ジプロピレングリコール；トリプロピレングリコール；活性水素基化合物でエチレンとプロピレンオキサイド、またはポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとを反応することによって形成される反応生成物；ネオペンチルグリコール；ペンタンジオール；ブタンジオール；不飽和ジオール；ブチンジオール；ブテンジオール；トリオール；グリセロール；エチレンまたはポリエチレンオキサイド付加物；ペンタエリスリトール；糖アルコール；その組合せ；およびその誘導体からなる群から選ばれるポリオールを含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記合成ポリマーは、アクリル酸ポリマー；アクリル酸エステルポリマー；アクリル酸誘導体ポリマー；アクリル酸ホモポリマー；アクリル酸エステルホモポリマー；ポリ（メチルアクリレート）；ポリ（ブチルアクリレート）；ポリ（２−エチルヘキシルアクリレート）；アクリル酸エステルコポリマー；メタクリル酸誘導体ポリマー；メタクリル酸ホモポリマー；メタクリル酸エステルホモポリマー；ポリ（メチルメタクリレート）；ポリアクリルアミドホモポリマー；ｎ−ビニルピロリドンおよびポリアクリルアミドコポリマー；ポリ（ブチルメタクリレート）；ポリ（２−エチルヘキシルメタクリレート）；ｎ−ビニルピロリドン；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ポリマー；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸誘導体ポリマー；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマー；アクリル酸／アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマー；その組合せ；そのコポリマー；そのターポリマー；およびその混合物からなる群から選ばれるポリマーを含む請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
前記架橋剤は、フェノール成分（またはフェノール前駆体）とホルムアルデヒド（またはホルムアルデヒド前駆体）の組合せ；ポリアルキルイミン；金属イオンがない非毒性有機架橋剤；ポリアルキレンイミン；ポリエチレンイミン；ポリアルキレンポリアミン；水溶解性多官能価脂肪族アミン；アリルアルキルアミン；ヘテロアリルアルキルアミン；それらの組合せ；およびそれらの誘導体からなる群から選ばれる請求項１２記載の方法。
【請求項２１】
第１配管と第２配管の間に環を設けること；水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を用意すること；および前記水性断熱流体を前記環に置くことを含む方法。
【請求項２２】
前記合成ポリマーの少なくとも一部が架橋されている請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記水性断熱流体は、腐食阻害剤、ｐＨ調整剤、殺虫剤、ガラスビード、中空球体、中空マイクロ球体、レオロジー調整剤、緩衝剤、水和物阻害剤、ブレーカー、トレーサ、付加重量剤、粘度調整剤、活性剤およびそれらの組合せからなる群から選ばれる添加剤をさらに含む請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
前記水性流体は、ＮａＣｌ，ＮａＢｒ，ＫＣｌ，ＣａＣｌ2，ＣａＢｒ2，ＺｒＢｒ2，炭酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、ギ酸セシウム、およびこれらの組合せ、およびこれら塩水の誘導体からなる群から選ばれる塩水を含む請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記水相溶性有機液体は、エステル、アミン、アルコール、ポリオール、グリコールエーテル、その組合せおよびその誘導体からなる群から選ばれる液体を含む請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
前記ポリオールは、水溶解性ジオール；エチレングリコール；プロピレングリコール；ポリエチレングルコール；ポリプロピレングリコール；ジエチレングリコール；トリエチレングリコール；ジプロピレングリコール；トリプロピレングリコール；活性水素基化合物でエチレンとプロピレンオキサイド、またはポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとを反応することによって形成される反応生成物；ネオペンチルグリコール；ペンタンジオール；ブタンジオール；不飽和ジオール；ブチンジオール；ブテンジオール；トリオール；グリセロール；エチレンまたはポリエチレンオキサイド付加物；ペンタエリスリトール；糖アルコール；その組合せ；およびその誘導体からなる群から選ばれるポリオールを含む請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記合成ポリマーは、アクリル酸ポリマー；アクリル酸エステルポリマー；アクリル酸誘導体ポリマー；アクリル酸ホモポリマー；アクリル酸エステルホモポリマー；ポリ（メチルアクリレート）；ポリ（ブチルアクリレート）；ポリ（２−エチルヘキシルアクリレート）；アクリル酸エステルコポリマー；メタクリル酸誘導体ポリマー；メタクリル酸ホモポリマー；メタクリル酸エステルホモポリマー；ポリ（メチルメタクリレート）；ポリアクリルアミドホモポリマー；ｎ−ビニルピロリドンおよびポリアクリルアミドコポリマー；ポリ（ブチルメタクリレート）；ポリ（２−エチルヘキシルメタクリレート）；ｎ−ビニルピロリドン；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ポリマー；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸誘導体ポリマー；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマー；アクリル酸／アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマー；その組合せ；そのコポリマー；そのターポリマー；およびその混合物からなる群から選ばれるポリマーを含む請求項２１または２２記載の方法。
【請求項２８】
前記合成ポリマーは、フェノール成分（またはフェノール前駆体）とホルムアルデヒド（またはホルムアルデヒド前駆体）の組合せ；ポリアルキルアミン；金属イオンがない非毒性有機架橋剤；ポリアルキレンイミン；ポリエチレンイミン；ポリアルキレンポリアミン；水溶解性多官能価脂肪族アミン；アリルアルキルアミン；ヘテロアリルアルキルアミン；その組合せ；およびその誘導体からなる群から選ばれる架橋剤を含む反応で架橋される請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
前記フェノール成分またはフェノール前駆体は、フェノール；ヒドロキノン；サルチル酸；サルチルアミド；アスピリン；メチル−ｐ−ヒドロキシベンゾエート；フェニルアセテート；フェニルサリチラート；ｏ−アミノ安息香酸；ｐ−アミノ安息香酸；ｍ−アミノフェノール；フルフリルアルコール；および安息香酸からなる群から選ばれる請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記ホルムアルデヒド前駆体は、ヘキサメチレンテトラアミン、グリオキサールおよび１，３，５−トリオキサンからなる群から選ばれる請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
井戸穴内に位置する第１流体を含む配管を環が配管と井戸穴の表面の間に形成されるように備える装置を用意すること；
水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を用意すること；および
前記水性断熱流体を前記環に置くことを含む方法
【請求項３２】
前記合成ポリマーは、架橋されている請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記水性流体は、ＮａＣｌ，ＮａＢｒ，ＫＣｌ，ＣａＣｌ2，ＣａＢｒ2，ＺｒＢｒ2，炭酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、ギ酸セシウム、およびこれらの組合せ、およびこれら塩水の誘導体からなる群から選ばれる塩水を含む請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
前記水相溶性有機液体は、エステル、アミン、アルコール、ポリオール、グリコールエーテル、その組合せおよびその誘導体からなる群から選ばれる液体を含む請求項３１記載の方法。
【請求項３５】
前記ポリオールは、水溶解性ジオール；エチレングリコール；プロピレングリコール；ポリエチレングルコール；ポリプロピレングリコール；ジエチレングリコール；トリエチレングリコール；ジプロピレングリコール；トリプロピレングリコール；活性水素基化合物でエチレンとプロピレンオキサイド、またはポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとを反応することによって形成される反応生成物；ネオペンチルグリコール；ペンタンジオール；ブタンジオール；不飽和ジオール；ブチンジオール；ブテンジオール；トリオール；グリセロール；エチレンまたはポリエチレンオキサイド付加物；ペンタエリスリトール；糖アルコール；その組合せ；およびその誘導体からなる群から選ばれるポリオールを含む請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記合成ポリマーは、アクリル酸ポリマー；アクリル酸エステルポリマー；アクリル酸誘導体ポリマー；アクリル酸ホモポリマー；アクリル酸エステルホモポリマー；ポリ（メチルアクリレート）；ポリ（ブチルアクリレート）；ポリ（２−エチルヘキシルアクリレート）；アクリル酸エステルコポリマー；メタクリル酸誘導体ポリマー；メタクリル酸ホモポリマー；メタクリル酸エステルホモポリマー；ポリ（メチルメタクリレート）；ポリアクリルアミドホモポリマー；ｎ−ビニルピロリドンおよびポリアクリルアミドコポリマー；ポリ（ブチルメタクリレート）；ポリ（２−エチルヘキシルメタクリレート）；ｎ−ビニルピロリドン；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ポリマー；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸誘導体ポリマー；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマー；アクリル酸／アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマー；その組合せ；そのコポリマー；そのターポリマー；およびその混合物からなる群から選ばれるポリマーを含む請求項３１または３２記載の方法。
【請求項３７】
前記合成ポリマーは、フェノール成分（またはフェノール前駆体）とホルムアルデヒド（またはホルムアルデヒド前駆体）の組合せ；ポリアルキルアミン；金属イオンがない非毒性有機架橋剤；ポリアルキレンイミン；ポリエチレンイミン；ポリアルキレンポリアミン；水溶解性多官能価脂肪族アミン；アリルアルキルアミン；ヘテロアリルアルキルアミン；その組合せ；およびその誘導体からなる群から選ばれる架橋剤を含む反応で架橋される請求項３２記載の方法。
【請求項３８】
第１流体を含むパイプラインの少なくとも一部を備える第１配管を用意すること、
第１配管を本質的に囲む第２配管を用意し、それによって前記第１配管と前記第２配管の間に環を作ること；
水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を用意すること；および
前記水性断熱流体を前記環内に配置すること
を含む方法。
【請求項３９】
前記合成ポリマーは架橋されている請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記水相溶性有機液体は、エステル、アミン、アルコール、ポリオール、グリコールエーテル、その組合せおよびその誘導体からなる群から選ばれる液体を含む請求項３８記載の方法。
【請求項４１】
前記ポリオールは、水溶解性ジオール；エチレングリコール；プロピレングリコール；ポリエチレングルコール；ポリプロピレングリコール；ジエチレングリコール；トリエチレングリコール；ジプロピレングリコール；トリプロピレングリコール；活性水素基化合物でエチレンとプロピレンオキサイド、またはポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとを反応することによって形成される反応生成物；ネオペンチルグリコール；ペンタンジオール；ブタンジオール；不飽和ジオール；ブチンジオール；ブテンジオール；トリオール；グリセロール；エチレンまたはポリエチレンオキサイド付加物；ペンタエリスリトール；糖アルコール；その組合せ；およびその誘導体からなる群から選ばれるポリオールを含む請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
前記合成ポリマーは、アクリル酸ポリマー；アクリル酸エステルポリマー；アクリル酸誘導体ポリマー；アクリル酸ホモポリマー；アクリル酸エステルホモポリマー；ポリ（メチルアクリレート）；ポリ（ブチルアクリレート）；ポリ（２−エチルヘキシルアクリレート）；アクリル酸エステルコポリマー；メタクリル酸誘導体ポリマー；メタクリル酸ホモポリマー；メタクリル酸エステルホモポリマー；ポリ（メチルメタクリレート）；ポリアクリルアミドホモポリマー；ｎ−ビニルピロリドンおよびポリアクリルアミドコポリマー；ポリ（ブチルメタクリレート）；ポリ（２−エチルヘキシルメタクリレート）；ｎ−ビニルピロリドン；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ポリマー；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸誘導体ポリマー；アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマー；アクリル酸／アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマー；その組合せ；そのコポリマー；そのターポリマー；およびその混合物からなる群から選ばれるポリマーを含む請求項３８または３９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は断熱流体に関し、かつ特に例えばパイプラインおよび地下用途（例えば石油製品導管を断熱するため）のような断熱流体を必要とする用途、に使用できる低熱伝導性で高温にて高い安定性を有する水性断熱流体に関する。
【背景技術】
【０００２】
断熱流体は、しばしば地下操作に用いられ、ここで流体は第１管と第２管、または掘られた井戸の壁、の間に置かれる。断熱流体は、第１流体（例えば炭化水素流体）を断熱するために務め、第１流体は炭化水素流体の最適な回収をなすために第１管または第２管を囲む環境から第１管内に位置され得る。例えば、周囲環境が非常に冷たいならば、断熱流体は第１流体を保護するために環境から第１管内に通り、それによって断熱流体は生産管、例えば第１管を通して他の設備に十分に流すことができる。これは、熱転移がより重い炭化水素の析出、流速の厳格な減少および幾つかの場合、ケース潰れのような問題を引き起こすことができる理由で望ましい。さらに、包装機械の適用に用いられる場合、静水頭圧の要求量は必要である。したがって、高密度断熱流体はしばしば必要な静水力を供するのと同様な理由のために用いられる。
【０００３】
そのような流体もまた同様な目的、例えば流体がパイプラインを通して十分に流れるようにパイプライン内に位置する流体を周囲環境条件から保護する、のためのパイプラインを含む同様な適用に用いることができる。断熱流体は、他の断熱適用、同様に熱転移を制御することが望ましい、に用いることができる。これらの適用は、炭化水素を含んでも、含まなくてもよい。
【０００４】
有益な断熱流体は低固有熱伝導性を有し、また熱を逃がすことができる対流流れを特に防ぐためにゲルに置かれるべきである。さらに、好ましい断熱流体は水性で、かつ取扱いおよび使用が容易あるべきである。さらに好ましい流体は最適な性能で長い期間に亘って高温（例えば２４０°Ｆまたはそれを上回る温度）に耐えるべきである。
【０００５】
従来の水性断熱流体は多くの欠点があった。第１に、多くが温度制限に関連する。典型的に、殆どの水性断熱流体は比較的短い期間で２４０°Ｆまでのみ安定である。これは、流体の早すぎる分解をもたらす、早すぎる分解が第１流体を断熱することに対してその望ましい機能をなすことのない流体をもたらす、ことができる理由で問題を含むことができる。多くの従来の水性断熱流体の第２の一般的制限はそれらの密度範囲である。典型的に、これらの流体は１２．５ｐｐｇの上限密度を有する。しばしば、高密度は選択される適用に対して適性圧力を維持することが望ましい。さらに、殆どの水性断熱流体は過剰な熱伝導性を有し、過剰な熱伝導性はこれらの流体が伝熱性熱転移を制御するときに十分または効果的でないことを意味する。さらに、粘性流体が対流流れを除く、しばしば水性流体流れで要求される粘性を得る、ために必要である場合、流体はある場所に汲み上げることができるのにあまりにも濃厚になるかもしれない。幾つかの水性流体もまた用いられる種々の塩水と互換性がないかもしれない、どのような流体がある環境で使用されるかについて操作選択肢を制限する、異なる塩耐性を有することができる。
【０００６】
幾つかの例において、断熱流体は石油であってもよい。ある石油断熱流体は、水性対象物に比べて低熱伝導性を有する理由で有益さを提供できる。しかしながら、多くの不利益は同様にこれらの流体と関連付けられる。第１は、石油断熱流体は適用に要求される必要な密度を得ること困難であることを意味する、“重量上昇”を困難にする。第２は、石油断熱流体は毒性および管理されるべき環境問題、特にそのような流体が亜海水適用に用いられるときに、を存在するかもしれない。さらに、水性完全流体が用いられるならば、インターフェース問題になることができる。別の複雑な状態は、使用する石油断熱流体が第１配管ラインに沿って存在される幾つかのゴム弾性シールと互換性に関連するときに存在する。
【０００７】
第１管を断熱するために供することができる別の方法は真空断熱配管を用いることを含む。しかしながら、この方法もまた不利益さを存在する。第１は、真空配管が完全ストリング（string）に据えつかれる場合、真空配管のセクションは破損する。これは、多くの休止時間を含む高価な問題である。厳密な場合において、第１配管が潰れる。第２に、配管に据えつかれる真空は非常に高価で、かつ設置を困難にする。さらに、多くの例において真空配管での接点または接続結合での熱転移は問題となる。これらは、配管の“ホットスポット”を導くかもしれない。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は断熱流体に関し、かつ特に例えばパイプラインおよび地下適用（例えば石油製品導管を断熱するため）のような断熱流体を必要とする適用、に使用できる低熱伝導性で高温にて高い安定性を有する水性断熱流体に関する。
【０００９】
第１側面において、本発明は第１配管と第２配管の間に環を設けること；水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を用意すること；および前記水性断熱流体を前記環内に配置することを含む方法を提供する。
【００１０】
別の側面において、本発明は井戸穴内に位置する第１流体を含む配管を環が配管と井戸穴の表面の間に形成されるように設けること；水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を用意すること；および前記水性断熱流体を前記環内に配置することを含む方法を提供する。
【００１１】
別の側面において、本発明は第１流体を含むパイプラインの少なくとも一部を備える第１配管を用意すること、第１配管を本質的に囲む第２配管を用意し、それによって第１配管と第２配管の間に環を作ること；水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を用意すること；および前記水性断熱流体を前記環内に配置することを含む方法を提供する。
【００１２】
別の側面において、本発明は水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を提供する。
【００１３】
別の側面において、本発明は水性流体および水相溶性有機液体を混合し、混合物を形成すること；少なくとも１つの合成ポリマーを前記混合物に添加すること；前記ポリマーを水和すること；架橋剤を合成ポリマーを含む前記混合物に任意に添加し、前記合成ポリマーを架橋すること；前記合成ポリマーを含む混合物を選択される位置に配置すること；前記合成ポリマーを含む混合物を活性化し、そこにゲルを形成することを含む水性断熱流体の形成方法を提供する。
【００１４】
本発明の特徴および有益さは当業者に容易に明らかになるであろう。同時に、多数の変化はそれら変化が本発明の範囲内であるように当業者によってなされ得る。
【００１５】
これらの図面は本発明の幾つかの態様のある側面を例証し、本発明を制限しかつ限定するために用いられるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、例セクションで述べられる配合物およびその量で用いられる物質の一覧表を作る。
【図２】図２は、架橋剤を活性化するために１９０°Ｆ，５０００分間で加熱され、粘度の増加を与える流体からのデータを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は断熱流体に関し、かつ特に例えばパイプラインおよび地下適用（例えば石油製品導管を断熱するため）のような断熱流体を必要とする適用、に使用できる低熱伝導性で高温にて高い安定性を有する水性断熱流体に関する。本発明の水性断熱流体は、断熱流体を要求する幾つかの適用に用いてもよい。好ましくは、それらはパイプラインおよび地下の適用に用いてもよい。
【００１８】
本発明の改良された水性断熱流体および方法は、多くの潜在的有益さを存在する。それらの多くの有益さの１つは、流体は増大された熱安定性を有することができ、その安定性は多くの適用で有益に使用できる、第２に、いくつかの態様において本発明の水性断熱流体は従来の水性断熱流体に比べて高い密度を有し、それゆえその点で別個の有益さを存在する。また、本発明の水性断熱流体は比較的低熱伝導性を有し、低熱伝導性はある適用で特別に有益であると考えられる。幾つかの態様において、これらの流体は非常に永続性があると信じられている。さらに、幾つかの態様において本発明の流体は広い流体密度範囲、減少熱伝導性および流動産業標準のそれを超える温度で安定したゲル特性を持つ水性粘性断熱流体を提供する。別の潜在的有益さは、これらの流体が断熱流体それ自身または流体が断熱することの範囲で水和物の形成を妨げるかもしれないことである。本発明の他の有益さおよび目的は当業者にこの開示の利益で明らかになり得る。
【００１９】
ある態様において、本発明の水性断熱流体は水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む。幾つかの例において、ポリマーは流体に適切な架橋剤を用いるか、または添加することにより架橋できる。したがって、ここで用いられている用語“ポリマー”は架橋されるか、またはされないオリゴマー、コポリマー、ターポリマー等を指す。任意に、本発明の水性断熱流体は腐食阻害剤、ｐＨ調整剤、殺虫剤、ガラスビード、中空球体（例えば中空マイクロ球体）、レオロジー調整剤、緩衝剤、水和物阻害剤、ブレーカー、トレーサ、付加重量剤、粘度調整剤、活性剤およびそれら幾つかの組合せのような他の添加剤を含んでもよい。他の添加剤は同様に充当してもよく、かつこの開示の利益で当業者により認識される本発明の水性断熱流体に関連して有益に用いられる。
【００２０】
本発明の水性断熱流体に用いることができる水性流体は、断熱、地下またはパイプラインの適用の使用に適する幾つかの水性流体を含む。幾つかの例において、塩水は例えば相対的に密度が高い水性断熱流体が望まれる（例えば１０．５ｐｐｇ以上の密度）場合、好ましい。適切な塩水は制限されないが、ＮａＣｌ，ＮａＢｒ，ＫＣｌ，ＣａＣｌ2，ＣａＢｒ2，ＺｒＢｒ2，炭酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、ギ酸セシウム、およびこれらの組合せ、これら塩水の誘導体を含む。他ものは同様に充当してもよい。用いられる具体的な塩水は、結果として得られる水性断熱流体の望ましい密度によって、または存在するであろう他の完全流体塩水との互換性に対して規定されてもよい。密度の高い塩水は幾つかの例において役に立つかもしれない。重要な点で適用に適する密度は、この開示の利益で当業者によって認識されるように用いるべきである。どれくらいの水性流体が含まれるかを決める場合、次の一般的なガイドラインは水性流体成分がそこに存在される他の成分の量を考慮した後、高温水性断熱流体の均衡を含むべきであることである。
【００２１】
本発明の水性断熱流体に含むことができる水相溶性有機液体は、相対的に低熱伝導性（例えば水の伝導性の約半分以下）を有する水相溶性物質を含む。“水相溶性”において、それは約５グラム以上の有機液体が１００グラムの水に分散することを意味する。適切な水相溶性有機液体は制限されないが、エステル、アミン、アルコール、ポリオール、グリコールエーテルまたは組合せおよびこれらの誘導体を含む。適切なエステルの例は、低分子量エステル、具体的な例は制限されないが、メチルホルメートおよびエチルアセテートを含む。組合せおよび誘導体もまた適切である。適切なアミンの例は、低分子量アミンを含み、具体的な例は制限されないが、ジメチルアミン、２−アミノエタノールおよび２−（ジメチルアミン）エタノールを含む。組合せおよび誘導体もまた適切である。適切なアルコールの例は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等を含む。組合せおよび誘導体もまた適切である。グリコールエーテルの例はエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル等を含む。組合せおよび誘導体もまた適切である。これらについて、ポリオールはそれらが大きい熱的および化学的安定性、高引火点値を表わすと一般的に考えられ、かつゴム弾性材料に対してより優しいので、他の液体に亘って殆どの場合一般的に好ましい。
【００２２】
適切なポリオールは、２つ以上のヒドロキシ基を含むそれらの脂肪族アルコールである。ポリオールは少なくとも部分的に水相溶性であることが好ましい。この発明の水性断熱流体に用いることができる適切なポリオールの例は、制限されないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングルコール、ポリプロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールおよびトリプロピレングリコール、それらの誘導体、および活性水素基化合物（例えばポリアルコール、ポリカルボン酸、ポリアミドまたはポリフェノール）でエチレンとプロピレンオキサイド、またはポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとを反応することによって形成される反応性生物のような水溶解性ジオールを含む。エチレンのポリグリコールは少なくとも２０，０００と同じ分子量で水相溶性であると考えられている。プロピレンのポリグリコール、しかしエチレングリコールに比べて僅かに良好な研削率を与える、は約１０００のみの分子量まで水相溶性であると考えられる。期待できる他のグリコールは、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、ブタンジオール、およびブチンジオールおよびブテンジオールのような不飽和ジオールを含む。また、ジオール、トリオール、グリセロールおよびエチレンまたはプロピレンオキサイド付加物のような誘導体は用いてもよい。他の高ポリオールは、ペンタエリスリトールを含んでもよい。糖アルコールは、炭水化物の還元によって得られ、かつ前述のポリオールと非常に異なる。
【００２３】
用いられるべきポリオールの選択は、流体の望ましい密度に大きく依存する。考慮する他の要因は熱伝導性を含む。高密度流体（例えば１０．５ｐｐｇ以上）を与えるために、高密度ポリオールが好ましく、例えばトリエチレングリコールまたはグリセロールは幾つかの例において望ましい。低密度適用を与えるために、エチレンまたはプロピレングリコールを用いてもよい。幾つかの例において、多くの塩が流体を望ましい密度に適切に重くする必要がある。ある態様において、用いられるべきポリオールの量は流体の熱伝導最高限度および流体の望ましい密度によって決定されてもよい。熱伝導最高限度が０．１７ＢＴＵ／ｈｆｔ°Ｆであるならば、そのときポリオールの濃度は本発明の高温水性断熱流体の約４０％〜約９９％であってもよい。より好ましい範囲は、約７０％〜約９９％である。
【００２４】
本発明の使用に適切である合成ポリマーの例は、制限されないが、アクリル酸ポリマー、アクリル酸エステルポリマー、アクリル酸誘導体ポリマー、アクリル酸ホモポリマー、アクリル酸エステルホモポリマー（ポリ（メチルアクリレート）のような）、ポリ（ブチルアクリレート）、およびポリ（２−エチルヘキシルアクリレート）、アクリル酸エステルコポリマー、メタクリル酸誘導体ポリマー、メタクリル酸ホモポリマー、メタクリル酸エステルホモポリマー（ポリ（メチルメタクリレート）のような）、ポリアクリルアミドホモポリマー、ｎ−ビニルピロリドンおよびポリアクリルアミドコポリマー、ポリ（ブチルメタクリレート）、ポリ（２−エチルヘキシルメタクリレート）、ｎ−ビニルピロリドン、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ポリマー、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸誘導体ポリマー、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマーおよびアクリル酸／アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸コポリマーおよびその組合せを含む。コポリマーおよびターポリマーは同様に適切であるかもしれない。幾つかのこれらのポリマーの混合物は、同様に適切であるかもしれない。好ましい態様において、ポリマーは少なくとも部分的に水溶解性であるべきである。適切なポリマーはカチオン性、アニオン性、ノニオン性、両性イオン性にできる。ある態様において、ポリマーは流体の体積に対して約０．１％〜約１５％重量、より好ましくは約０．５％〜約４％を含むべきである。
【００２５】
本発明の水性断熱流体に対して望ましいゲル特性および熱安定性を得るために、流体に含まれるポリマーは適切な架橋剤によって架橋されてもよい。ポリマーを架橋するために望ましい、それらの態様において、任意におよび好ましくは１つ以上の架橋剤がポリマーを架橋するために流体に添加できる。
【００２６】
適切な架橋剤の一種はフェノール成分（またはフェノール前駆体）とホルムアルデヒド（またはホルムアルデヒド前駆体）の組合せである。適切なフェノール成分（またはフェノール前駆体）は制限されないが、フェノール、ヒドロキノン、サルチル酸、サルチルアミド、アスピリン、メチル−ｐ−ヒドロキシベンゾエート、フェニルアセテート、フェニルサリチラート、ｏ−アミノ安息香酸、ｐ−アミノ安息香酸，ｍ−アミノフェノール、フルフリルアルコールおよび安息香酸を含む。適切なホルムアルデヒド前駆体は、制限されないが、ヘキサメチレンテトラアミン、グリオキサール、１，３，５−トリオキサンを含む。これらの架橋剤系はポリマーを架橋するために熱活性に対して概ね２５０°Ｆを必要とする。適切な架橋剤の別の種類は、ポリアルキルアミンである。この架橋剤は単独またはここで論議される幾つかの他の架橋剤と共に用いてもよい。
【００２７】
使用できる別の種類の架橋剤は、金属イオンがない非毒性有機架橋剤を含む。そのような有機架橋剤の例は、ポリアルキレンイミン（例えばポリエチレンイミン）、ポリアルキレンポリアミンおよびその混合物である。また、水溶解性多官能価脂肪族アミン、アリルアルキルアミンおよびヘテロアリルアルキルアミンは有益であり得る。
【００２８】
含む場合、適切な架橋剤は本発明の流体に十分供給する量、特に架橋の望ましい度合、で存在してもよい。ある態様において、架橋剤または複数の架橋剤は本発明の流体に流体の体積に対して約０．０００５重量％から約１０重量％の範囲の量で存在してもよい。ある態様において、架橋剤は本発明の流体に流体の体積に対して約０．００１重量％から約５重量％の範囲の量で存在してもよい。この開示の利益について、ある当業者は数ある中で、特別な適用の温度条件、用いられるポリマーの種類、ポリマーの分子量、流体の粘度化（viscosification）および／またはｐＨに基づいて本発明の流体に含むべき架橋剤の適切な量を認識するであろう。
【００２９】
本発明の断熱流体を形成する多少の適切な方法は用いることができるが、いくつかの態様において、本発明の水性断熱流体は周囲温度および圧力条件で水と選択された水相溶性有機液体を混合によって調合できる。水および水相溶性有機液体は、水相溶性有機液体が水に相溶するように好ましくは混合すべきである。選択されるポリマーはそれから添加でき、かつポリマーが水和するまで水および水相溶性有機液体の混合物に混合できる。望むならば、架橋剤は添加してもよい。用いるならば、それは混合物に分散すべきである。架橋は、しかしながら熱活性化まで一般的に生じることがなく、熱活性化は地下の適用において好ましくはダウンホールを生じ、このダウンホールは配置前に活性化の結果として起こるかもしれない幾つかのポンピング困難さを緩和する。活性化は流体にゲルを形成することをもたらす。ここで用いられている用語“ゲル”およびその誘導体は多少のコロイダル分散によって推測される半固体、ジェル用状態を指す。幾つかの選択される添加物は活性化の前の幾つかの時間で添加できる。好ましくは、幾つかの添加剤は混合物内に分散される。一旦活性化されると、ゲルは場所に留まり、かつ無視できるシネリシス（syneresis）で永続性がある。
【００３０】
一旦ゲル化すると、ゲルを除去する１つの方法はゲルの回収または除去をなす適切な方法および／または組成物を使用することで架橋および／またはゲル内のポリマー構造を希釈または壊すことを含むことができる。別の方法は、例えば空気または液体によるゲルの物理的除去を含むことができる。
【００３１】
幾つかの態様において、本発明の水性断熱流体は井戸場所またはパイプ位置にてオンザフライで調製してもよい。他の態様において、本発明の水性断熱流体は工場で調製し、かつ使用場所に輸送される。流体の輸送において、流体の活性化温度を留めるべきである。
【００３２】
１つの態様において、本発明は第１流体を用意すること；第１配管を本質的に囲む第２配管を設け、それによって第１配管と第２配管の間に環を作ること；水性流体、ポリオールおよびポリマーを含む水性断熱流体を用意すること；および前記水性断熱流体を前記環間に配置することを含む方法を提供する。配管は、選択される適用に適切な幾つかの形状を有することができる。幾つかの例において、第２配管は第１配管と同じ長さでなくてもよい。幾つかの例において、配管は大きな装置の一部を含んでもよい。幾つかの例において、水性断熱流体は他の状況のほかは、端から端の全体の第１配管と接触しても、水性断熱流体は間の一部にのみに置かれてもよく、従って第１配管の一部とのみ接触する。生産配管は海洋位置に位置してもよい。他の例において、生産配管は低温気候に位置されてもよい。他の例において、第１配管は一つの位置から第２の位置に輸送することが可能なパイプラインであってもよい。
【００３３】
１つの態様において、本発明は第１流体を用意すること；第１配管を本質的に囲む第２配管を用意し、それによって第１配管と第２配管の間に環を作ること；水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を用意すること；および前記水性断熱流体を前記環内に配置することを含む方法を提供する。
【００３４】
１つの態様において、本発明は井戸穴内に位置する第１流体を含む配管を、環が配管と井戸穴の表面の間に形成されるように設けること；水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を用意すること；および前記水性断熱流体を前記環内に配置することを含む方法を提供する。
【００３５】
１つの態様において、本発明は第１流体を含むパイプラインの少なくとも一部を備える第１配管を用意すること、第１配管を本質的に囲む第２配管を設け、それによって第１配管と第２配管の間に環を作ること；水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を用意すること；および前記水性断熱流体を前記環に配置することを含む方法を提供する。
【００３６】
１つの態様において、本発明は水性流体、水相溶性有機液体および合成ポリマーを含む水性断熱流体を提供する。
【００３７】
別の態様において、本発明は水性流体および水相溶性有機液体を混合し、混合物を形成すること；少なくとも１つの合成ポリマーを前記混合物に添加すること；前記ポリマーを水和すること；架橋剤を合成ポリマーを含む前記混合物に任意に添加し、前記合成ポリマーを架橋すること；前記合成ポリマーを含む混合物を選択される位置に置くこと；前記合成ポリマーを含む混合物を活性化し、そこにゲルを形成することを含む水性断熱流体の形成方法を提供する。
【００３８】
本発明のよりよい理解を促進するために、幾つかの態様のある側面の次の例が挙げられる。次の例を本発明の全範囲を制限するかまたは限定して決して読むべきではない。
【００３９】
例
我々は、水性断熱流体中の粘性化（viscosifying）／ゲル化剤として用いられる無機、有機、粘土および高分子材料の種々の組合せの配合物および試験を勉強した。我々は、種々の流体の溶解性、熱伝導性、熱安定性、ｐＨ，ゲル化特性、レオロジー挙動および毒性が評価されかつ比較される試験の系を処理した。多分、最も重要であることは、熱安定性は３７°Ｆ〜２８０°Ｆの範囲で、前記試験が評価された。これらの試験は、短および長期間に亘って処理した。図１は、配合物に用いられる物質および試験される量を一覧表に示す。本発明に関する網羅的例またはいかなる本発明の限定として決して解釈すべきではない。
【００４０】
熱安定性および静的エージング：流体の全ての配合物は≧約２８０°Ｆの温度で２ヶ月に亘って静的に時効した。試験される流体に対する配合物および特性は以下の表１および２に示される。殆どの流体は、粘度の上昇を示し、かつ完全なゲル挙動になるのにどの程度出現するかの架橋系で、完全に残って現れる。これらの系は他の流体より望ましい安定性特性を示すことを現し、前記他の流体は多数の生体高分子（例えばキセタン、ウェランド、ディタン（diutan）ガム）および無機粘土を含み、かつ２５０°Ｆで３日間後に一般的に破壊した。また、試験されたこれらの熱安定性として１％未満のシネリシス（syneresis）が幾つかの試料に観察された。
【００４１】
また静的試験で試料４は架橋剤の熱活性化を試験するために高温粘度計を用いて評価した（図２）。流体は粘度測定が最大記録可能レベル約５０００分間に達する時間で増加を示す状態にて１９０°Ｆで低せん断速度に委ねた。
【表１】
2010521548.tif 000002
【表２】
2010521548.tif 000003
【００４２】
熱伝導性測定：低熱伝導性（Ｋ）の重要さは、断熱流体の成功の重要な側面である。熱転移の効果的な減少に対して、８．５から１２．３ｐｐｇの密度範囲内の水性パッカー流体は０．３から０．２BTU/hr ft °FのKの値を示すことが期待され、かつ好ましくはより低い値を有するであろう。前記表に示される種々の配合物から、８．５から１４．４ｐｐｇの配合物流体密度を用いることが観察され、全て表１および２に示すように＜０．２BTU/hr ft °Fの熱伝導性を有する。
【００４３】
それゆえ、本発明は目的およびそこに固有であるそれらと同様に気が付く有益さを達成するために良好に適合される。上に開示された特別な態様は、本発明は種々変更しかつ実践してもよいが、同等手法がここの技術に利益を有する当業者で現すので、例証のみである。さらに、制限は、以下の請求の範囲に述べられる以外、ここに示された構成または設計の詳細を意図しない。それゆえ、前述した特別の例証の態様は変更してもよく、かつ全てのそのような変化は本発明の範囲および精神内で考慮されることの証明である。特に、ここで開示される値の全ての範囲（形態の、“約ａから約ｂ”または同等に、“概ねａからｂ”または同等に、“概ねａ−ｂ”）はそれぞれの範囲値にセットされ、かつ広範囲値内に取り囲まれる全ての範囲にセットされる能力を指すことを理解される。また、請求の範囲の用語はそれらの明瞭、特許によって別に明白かつ明確に規定しなければ通常の意味を有する。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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