Применение модифицированного крахмала бобовой культуры в качестве компонента промышленной жидкости и способ получения указанного крахмала
Формула / Реферат
1. Модифицированный крахмал бобовой культуры, имеющий вязкость по Брукфилду от 100 до 20000 мПаЧс и растворимость в воде от 10 до 85%, используемый в качестве компонента промышленной жидкости при рН более 8,5 и температуре, по меньшей мере, равной 140шС.
2. Крахмал бобовой культуры по п.1, имеющий вязкость по Брукфилду от 250 до 18000 мПаЧс, в частности, от 500 до 15000 мПаЧс.
3. Крахмал бобовой культуры по п.1, имеющий растворимость в воде от 10 до 80%, в частности от 12 до 80%.
4. Крахмал бобовой культуры по п.1, имеющий вязкость по Брукфилду от 1000 до 10000 мПаЧс и растворимость в воде от 12 до 80%.
5. Крахмал бобовой культуры по любому из пп.1-4, используемый в качестве компонента промышленной жидкости для скважин.
6. Крахмал бобовой культуры по п.5, используемый в качестве компонента промышленной жидкости для скважин при рН от 8,5 до 12, в частности от 9 до 11,5.
7. Крахмал бобовой культуры по любому из пп.4-6, имеющий вязкость по Брукфильду от 2000 до 8000 мПаЧс и растворимость в воде от 15 до 50%.
8. Крахмал бобовой культуры по любому из пп.4-6, имеющий вязкость по Брукфильду от 500 до 1900 мПаЧс и растворимость в воде от 35 до 80%.
9. Применение модифицированного крахмала бобовой культуры по любому из пп.1-8 в качестве компонента промышленной жидкости при рН более 8,5 и температуре, по меньшей мере, равной 140шС.
10. Способ получения модифицированного крахмала бобовой культуры по любому из пп.1-8, включающий по меньшей мере одну стадию физической или химической обработки крахмала бобовой культуры, которая приводит к его модификации, с последующим отделением целевой фракции, имеющей вязкость по Брукфилду от 100 до 20000 мПаЧс и растворимость в воде от 10 до 85%.
11. Способ получения по п.10, отличающийся тем, что крахмал подвергают обработке на сушильном барабане.
12. Способ получения по п.10, отличающийся тем, что крахмал подвергают обработке шприцеванием.
Текст
009072 Область техники, к которой относится изобретение Объектом настоящего изобретения является использование крахмала бобовых культур, разделенного по характеристикам вязкости и, возможно, растворимости, в качестве компонента промышленной жидкости. Оно относится также к способу получения крахмала бобовых культур, отобранного таким образом. В частности, изобретение касается использования полученного или отобранного таким образом крахмала бобовых культур в качестве компонента жидкости, предназначенной для применения в буровых скважинах. Уровень техники Под бобовыми культурами в рамках настоящего изобретения следует понимать любое растение,принадлежащее к семействам цезальпиниевых, мимозовых или мотыльковых и, в частности, любое растение, принадлежащее к семейству мотыльковых, такое, например, как горох, фасоль, огородные бобы,кормовые бобы, чечевица, люцерна, клевер или люпин. Это определение включает в себя, в частности, все растения, приведенные в любой из таблиц, содержащихся в статье R. Hoover и соавторов под названием Composition, structure, functionality andchemical modification of legume starches: a review. Предпочтительно бобовые культуры выбирают из группы, в которую входят горох, фасоль, огородные бобы и кормовые бобы. Предпочтительно речь идет о горохе, при этом термин горох в данном случае рассматривается в самом широком смысле и, в частности, включает в себя: все дикорастущие разновидности гладкосемянного гороха (smooth pea); и все мутантные разновидности гладкосемянного гороха и мозгового гороха (wrinkled pea), причем независимо от их использования, для которого в основном предназначены упомянутые разновидности (пищевые продукты, животные корма и/или другие варианты использования). Упомянутые мутантные разновидности являются, в частности, разновидностями, называемыми rmutants, rb mutants, rug 3 mutants, rug 4 mutants, rug 5 mutants и lam mutants, описанные в статье C.-L. Hedley и соавторов под названием Developing novel pea starches Proceedings of the Symposiumof the Industrial Biochemistry and Biotechnology Group of the Biochemical Society, 1966, стр. 77-87. Согласно другому предпочтительному варианту бобовая культура является растением, например,разновидностью гороха или кормовых бобов, дающей зерна, содержащие по меньшей мере 25 вес.% (сухой/сухой) крахмала. Под крахмалом бобовой культуры следует понимать любую композицию, извлеченную, причем любым способом, из бобовой культуры и, в частности, из культуры семейства мотыльковых, содержание крахмала в которой превышает 90%, предпочтительно 95%, причем это содержание выражается в сухом весе по отношению к сухому весу упомянутой композиции. Предпочтительно это содержание крахмала составляет по меньшей мере 98 мас.% (сухой/сухой). Согласно другому варианту содержание протеинов в упомянутой композиции меньше 5%, предпочтительно меньше 2%, причем это содержание выражается в сухом весе по отношению к сухому весу упомянутой композиции. Предпочтительно это содержание протеинов максимально равно 1 мас.% (сухой/сухой), предпочтительно максимально равно 0,5 мас.%. Оно может, например, находиться в пределах от 0,25 до 0,45 мас.%. Композиция, используемая в качестве крахмала бобовых культур в рамках настоящего изобретения, может также содержать, как правило, при общем содержании менее 5 мас.% (сухой/сухой), другие компоненты, отличные от крахмала и протеинов, в частности, жировые вещества, коллоидные вещества,волокна, минеральные элементы и т.д. Содержание амилозы крахмала в упомянутой композиции может находиться в широком интервале,то есть в пределах от 3 до 80% и, как правило, от 10 до 78%, причем это содержание выражается в сухом весе по отношению к сухому весу упомянутой композиции. Согласно первому варианту это содержание амилозы превышает 20 мас.% и меньше 60 мас.%, в частности, находится в пределах от 22 до 55 мас.% (сухой/сухой). Еще предпочтительнее это содержание амилозы выше 32 мас.% и меньше 53 мас.%, в частности,находится в пределах от 33 до 45 мас.% (сухой/сухой). Содержащийся в этой композиции крахмал, в частности, может быть предварительно подвергнут модификации, выбранной из группы, в которую входят химическая обработка, физическая обработка и энзиматическая обработка. Химическая обработка, в частности, включает в себя все известные операции получения сложного эфира, получения простого эфира, сшивания или кислотного или окислительного гидролиза. Физическая обработка включает в себя, в частности, все известные операции предварительной варки, варки, шприцевания, пульверизации или сушки, операции, известные под названиями heat moisturetreatment (обработка горячим паром) или annealing (отжиг), операции обработки микроволнами или ультразвуком, операции пластификации или гранулирования. Использование крахмалов или производных крахмалов, полученных из других растений, кроме бо-1 009072 бовых культур, в частности, из картофеля, кукурузы или пшеницы, в качестве компонентов промышленных жидкостей широко отражено в научно-технической литературе. Под промышленной жидкостью в данном случае следует понимать любую жидкость, не предназначенную для использования в качестве пищевого продукта, фармацевтического средства или косметического средства, причем эта жидкость как правило, используется в виде раствора, дисперсии или водной суспензии, эмульсии вода в масле или эмульсии масло в воде; и как правило, обладает одним или несколькими следующими свойствами: вязкостными свойствами,смазочными свойствами, охлаждающими свойствами, антикоррозионными свойствами и/или временными защитными свойствами. В качестве примеров можно упомянуть промышленные жидкости, используемые в качестве: жидкостей для механической обработки, описанных в патенте ЕР 649460, зарегистрированном на имя заявителя; ванн для закалки металлов, описанных в патентах FR 2530668 и FR 2671103, зарегистрированных на имя заявителя; композиций для временной защиты объектов, в частности, металлических предметов, описанных в патенте FR 2508051, зарегистрированном на имя заявителя. В частности, под промышленной жидкостью следует понимать любую композицию, используемую в качестве жидкости для скважин (well servicing fluid), описанную в патентах FR 2516532 и US 4392964. Это определение включает в себя буровые жидкости (drilling fluids) или буровые растворы (drillingmuds), а также рекондиционирующие жидкости (workover fluids), доводочные жидкости (completion fluids), упаковочные жидкости (packer fluids), жидкости для обработки скважин (well treating fluids), жидкости для обработки подземных образований (subterranean fluids), промежуточные жидкости (spacer fluids) и жидкости для консервации скважин (hole abandonment fluids). Крахмалы или производные крахмалов, полученные из других растений, кроме бобовых, широко используются для получения жидкостей для скважин, в частности, буровых жидкостей или растворов,уже более шестидесяти лет. Среди прочих примеры такого использования приведены в патентах FR 1244623, FR 2206375 или СА 1077699, а также в более поздних патентах US 6133203, US 6281172, ЕР 1130074, US 6391830 или US 6180571. По мнению заявителя, единственным документом, наиболее полно раскрывающим использование крахмала бобовых культур в качестве компонента промышленной жидкости, в данном случае бурового раствора, является патентная заявка WO 02/12414 под названием Drilling fluid comprising a high-amylosestarch. В этом документе предлагается модифицировать крахмал бобовой культуры физическим способом и, в частности, путем шприцевания, для его использования в буровом растворе. Однако в документе не приведены сведения об условиях шприцевания упомянутого крахмала и,следовательно, о характеристиках, в частности, растворимости и вязкости полученного в результате шприцевания крахмала, в том числе в таблице под заголовком Temperature Tolerance Extruded LegumeStarch. В этой таблице приведены замеры характеристик (в том числе вязкости FANN) рабочих композиций типа бурового раствора на основе NaCl, глины и шприцованного крахмала (10 г/л), причем упомянутые характеристики были измерены только при температуре 150 С. Не уточняются также, и поэтому не могут быть выведены характеристики крахмала бобовой культуры с содержанием амилозы 32% (названного product), используемого в буровых растворах (Mudcompositions I-IV), описанных на стр.7 и 8 этой заявки. Кроме того, не уточняются значения реального содержания крахмала, протеинов, коллоидных веществ, волокон, липидов и других возможных компонентов в композициях, приведенных в этих примерах. Кроме того, испытания указанных в этом документе буровых растворов проводились в условиях рН, которые можно назвать скорее благоприятными. Действительно, рН упомянутых буровых растворов все время находится в пределах от 7,8 до 8,3 и,следовательно, все время имеет значение ниже 8,5, то есть в диапазоне относительно низкощелочных рН по сравнению с условиями, наиболее часто встречающимися в этом варианте применения. Эти условия ограничивают возможности термохимической дестабилизации крахмала во время приготовления и последующего использования бурового раствора, в частности, в качестве вяжущей добавки,позволяющей ограничить потери жидкости (fluid loss) этим раствором. Кроме того, повышенная вспученность глин (аттапульгит, бентонит), применяемых в буровых растворах (Mud compisitions I-IV), описанных в вышеупомянутой заявке WO 02/12414, также может ограничить потери жидкости.-2 009072 Раскрытие изобретения Заявитель обнаружил, что при помощи соответствующего выбора физико-химических характеристик крахмалов бобовых культур можно существенно расширить возможности использования упомянутых крахмалов в качестве компонентов промышленных жидкостей, в частности, применяемых в условиях высоких температур и/или высоких значений рН. Под высокими температурами в данном случае следует понимать температуры, превышающие 130 С и, в частности, по меньшей мере, равные 140 С, действующие на упомянутые промышленные жидкости во время их использования. Под высокими значениями рН в данном случае следует понимать значения рН, по меньшей мере,равные 8,5, предпочтительно находящиеся в пределах от 8,5 до 12 и, в частности, находящиеся в пределах от 9 до 11,5, в связи со значениями рН упомянутых промышленных жидкостей в том виде, в каком они должны применяться. В частности, после долгих исследовательских работ и анализов заявитель заметил, что выбор характеристик вязкости крахмала бобовой культуры, например, горохового крахмала, может существенно улучшить возможности его использования в качестве компонента буровых жидкостей, применяемых при высоких температурах и высоких значениях рН. В связи с этим объектом настоящего изобретения является использование крахмала бобовой культуры,обладающего вязкостью по Брукфилду (Brookfield), находящейся в пределах от 100 до 20000 мПас (микропаскальсекунда), в качестве компонента промышленной жидкости. Понятия крахмал бобовой культуры и промышленная жидкость были определены выше. Вязкость по Брукфилду крахмала бобовой культуры, используемого в соответствии с настоящим изобретением, измеряют известным способом в соответствии с инструкциями и на установках, рекомендованных Brookfield Engineering Laboratories, Inc В данном случае эту вязкость измеряют при температуре 20 С в водной композиции с содержанием упомянутого крахмала 8 мас.% (сухой вес), которую перемешивали в течение 20 мин со скоростью 1500 об./мин. Эту вязкость (в дальнейшем называемую вязкостью по Брукфилду (8 мас.%, 20 С, 20 мин, 1500 об./мин) можно, в частности, измерять в следующей последовательности: сначала определяют точное содержание воды в предназначенном для испытания крахмале бобовой культуры, например, при помощи гигрометрических инфракрасных весов, типа Sartorius MA 30; после этого вычисляют количество воды, необходимое для добавления к 40 г упомянутого крахмала в сухом виде, для получения водной композиции, сухое вещество в которой составляет 8 мас.%; определенное таким образом количество воды (питьевая вода при 20 С) наливают в химический стакан из нержавеющей стали емкостью 1 л; эту воду размешивают (500 об./мин) при помощи лабораторной мешалки типа Turbotest 33/300 S,оборудованной дефлокуляционной турбиной, поставляемой вместе с оборудованием; во время этого перемешивания в течение нескольких секунд вводят 40 г сухого веса крахмала бобовой культуры, предназначенного для испытания; в тот момент, когда все количество упомянутого крахмала оказывается в воде, включают хронометр; скорость перемешивания увеличивают до 1500 об./мин и эту скорость поддерживают в течение 20 мин; после этого сразу же определяют вязкость по Брукфилду полученной водной композиции, например на устройстве Brookfield model RVF 100, используя подвижный элемент прибора, позволяющий считывать показания в пределах от 20 до 80% шкалы прибора; это значение в данном случае принимают за вязкость по Брукфилду (8%, 20 С, 20 мин, 1500 об./мин) тестируемого крахмала бобовой культуры. Согласно предпочтительному варианту крахмал бобовой культуры, используемый в качестве компонента промышленной жидкости в соответствии с настоящим изобретением, имеет измеренную таким образом вязкость по Брукфилду, находящуюся в пределах от 200 до 18000 мПас и, в частности, в пределах от 500 до 15000 мПас. Как будет уточнено ниже, эта вязкость предпочтительно может находиться в пределах от 1000 до 10000 мПас. После многочисленных исследовательских и аналитических работ заявитель обнаружил, что крахмалы бобовых культур, выбранные в диапазоне вышеуказанных значений вязкости, наиболее соответствуют для использования в качестве компонентов промышленных жидкостей в условиях высоких температур и/или высоких значений рН, оставаясь при этом достаточно стабильными и способными к манипуляциям во время операций, производящихся при температуре окружающей среды (20 С). В отдельной области жидкостей для скважин заявитель, в частности, заметил, что применение таких селективных крахмалов бобовых культур обеспечивает упомянутым жидкостям: возможность использования, в случае необходимости, при температурах, по меньшей мере, равных-3 009072 135 С, и даже, по меньшей мере, равных 141 или 144 С, которые могут встречаться в забое скважин при глубоком бурении; возможность использования, в случае необходимости, в том числе и при вышеуказанных температурах, для диапазона высоких значений рН, например, находящихся в пределах от 8,5 до 12; возможность использования, в случае необходимости, в том числе и при вышеуказанных температурах и значениях рН, в разной окружающей среде, например, в условиях соленой среды (такой как насыщенные или не насыщенные соленая вода или рассол, морская вода и т.д.); иметь при окружающей температуре хорошие физические свойства, в частности, свойства стабильности и вязкости; иметь при окружающей температуре или другой температуре хорошие свойства применения, например, хорошую способность к образованию фильтрационного покрытия (cakes) на стенках скважин. Затем заявитель обнаружил, что эти преимущества являются тем более достижимыми, если отобранный таким образом по присущей ему вязкости крахмал бобовой культуры дополнительно отбирается по его растворимости в воде. Под растворимостью в воде в данном случае понимают весовое процентное содержание веществ,содержащихся в упомянутом крахмале и растворимых в дистиллированной воде при 20 С. В данном случае отбирают пробу порядка 5 г крахмала бобовой культуры и измеряют точный вес(обозначаемый Р) упомянутой пробы. В химический стакан емкостью 250 мл при перемешивании наливают 200 мл дистиллированной воды при 20 С, затем добавляют указанное количество крахмала бобовой культуры. После 15 мин перемешивания полученную композицию центрифугируют в течение 10 мин при 4000 об./мин и 20 С. После центрифугирования с поверхности отбирают 25 мл жидкости, которую вводят в предварительно высушенный и взвешенный стеклянный кристаллизатор диаметром 95 мм. После этого кристаллизатор помещают в сушильный воздушный шкаф, температуру в котором поддерживают примерно на уровне 60 С. После испарения воды кристаллизатор помещают в сушильный шкаф с воздушной циркуляцией, установленный на 1032 С, и выдерживают в течение 1 ч, затем в эксикатор для охлаждения пробы до окружающей температуры. Затем взвешивают содержащееся в кристаллизаторе количество пробы, обозначенное М. Растворимость в воде тестируемого крахмала бобовой культуры, выраженную в %, вычисляют по следующей формуле: Заявитель обнаружил, что в рамках настоящего изобретения предпочтительно использовать крахмалы бобовых культур, обладающих, кроме вязкости, находящейся в вышеуказанных пределах, растворимостью в воде (измеренную описанным выше способом), выбранной также в специальном диапазоне,в данном случае, находящемся в пределах от 10 до 85%. Согласно предпочтительному варианту эта растворимость в воде находится в пределах от 10 до 80% и, в частности, от 12 до 80%. В частности, отмечается, что крахмалы бобовых культур, одновременно обладающие: вязкостью по Брукфилду (8%, 20 С, 20 мин., 1500 об./мин), находящейся в пределах от 500 до 15000 мПас, в частности, в пределах от 1000 до 10000 мПас; растворимостью в воде, находящейся в пределах от 10 до 80%, в частности, в пределах от 12 до 80%,идеально подходят в качестве компонентов для жидкостей для скважин, в частности, буровых жидкостей при значениях рН, превышающих 8,5, предназначенных для использования при высоких температурах, по меньшей мере, равных 140 С, например порядка 141-144 С. Среди этих крахмалов, отобранных по двойному критерию вязкости и растворимости в воде, отмечают, в частности, два семейства веществ, наиболее подходящих для использования в соответствии с настоящим изобретением в вышеупомянутых жидкостях для скважин. Первое семейство (в дальнейшем называемое Семейство 1) включает в себя крахмалы бобовых культур, одновременно отличающиеся: вязкостью по Брукфилду, находящейся в пределах от 2000 до 8000 мПас; и растворимостью в воде, находящейся в пределах от 15 до 50%. Второе семейство (в дальнейшем называемое Семейство 2) включает в себя крахмалы бобовых культур, одновременно отличающиеся вязкостью по Брукфилду, находящейся в пределах от 500 до 1900 мПас; и растворимостью в воде, находящейся в пределах от 30 до 80%. Заявитель считает, что отобранные таким образом крахмалы бобовых культур, принадлежащие к обоим Семействам 1 и 2, образуют новые промышленные продукты. Как правило, крахмал бобовой культуры, используемый в качестве компонента промышленной-4 009072 жидкости в соответствии с настоящим изобретением, в совокупности вышеуказанного, в частности, может иметь разное содержание в крахмале амилозы, протеинов, жирных веществ, волокон, коллоидных веществ, минеральных элементов и быть подвергнутым по меньшей мере одной модификации при помощи химической или физической обработки. В связи с этим еще одним объектом настоящего изобретения является способ получения модифицированного крахмала бобовой культуры, используемого в качестве компонента промышленной жидкости, отличающийся тем, что крахмал бобовой культуры подвергают по меньшей мере одной химической или физической обработке таким образом, чтобы полученный крахмал бобовой культуры соответствовал любому из вышеуказанных диапазонов вязкости по Брукфилду и, в случае необходимости, любому из вышеуказанных диапазонов растворимости в воде. Согласно первому варианту крахмал бобовой культуры подвергают физической обработке, в частности, варке или предварительной варке, кроме обработки шприцеванием, и, в частности, обработке на любом устройстве, известном специалистам под общим термином сушильный барабан (dram dryer),включая одноцилиндровый вариант (single drum) или двухцилиндровый вариант (double drum). Заявитель обнаружил, что обработка на сушильном барабане наиболее соответствует эффективному получению крахмалов бобовых культур, отобранных в соответствии с настоящим изобретением, включая эффективное получение вышеупомянутых двух семейств 1 и 2 новых промышленных продуктов, отобранных по двойному критерию вязкости и растворимости в воде. Эта обработка оказалась особенно предпочтительной для получения крахмалов бобовых культур,принадлежащих к вышеуказанному семейству 1. С другой стороны, заявитель отметил, что обработка на барабане обеспечивает, в случае необходимости, эффективное получение при использовании в качестве сырья природных крахмалов бобовых культур, то есть не прошедших через предварительную химическую, физическую или энзиматическую модификацию. Разумеется, что это не исключает того, что эту обработку на барабане можно осуществлять для крахмалов бобовых культур, предварительно, одновременно и/или впоследствии модифицированных тем или иным образом. Обработке на сушильном барабане может, например, предшествовать другая обработка, в частности, другая физическая обработка, такая как пропускание через сопло или другое устройство прямой варки струей пара или непрямой варки, обеспечивающие мгновенную варку крахмальной суспензии. Кроме того, заявитель также отметил, обработка шприцеванием обеспечивает такое эффективное получение, если только, в противовес сведениям, представленным в заявке WO 02/12444, в качестве сырья применяют крахмалы бобовых культур, которые предварительно были химически модифицированы,в частности, слегка сшиты. В связи с этим способ получения модифицированного крахмала бобовой культуры в соответствии с настоящим изобретением отличается также тем, что согласно варианту природный или предварительно модифицированный крахмал бобовой культуры подвергают обработке, отличной от обработки шприцеванием, в частности, обработке на сушильном барабане; согласно другому варианту химически модифицированный, в частности, сшитый крахмал бобовой культуры подвергают обработке шприцеванием. Заслугой заявителя является, в частности, то, что он не только обнаружил, что эти два варианта способа предпочтительно подходят для получения двух вышеуказанных семейств 1 и 2 новых крахмалов бобовых культур, отобранных по двойному критерию вязкости и растворимости в воде, но и то, что упомянутые крахмалы по своим свойствам наиболее подходят в качестве компонентов для промышленных жидкостей с высокими значениями рН, то есть, по меньшей мере, равными 8,5, и/или применяемых при высоких температурах, то есть превышающих 130 С. В частности, оказалось, что отобранные таким образом упомянутые крахмалы бобовых культур образуют эффективные компоненты жидкостей для скважин, в частности, буровых жидкостей со значениями рН в пределах от 9 до 11,5, применяемых при температурах, по меньшей мере, равных 140 С. Согласно варианту настоящего изобретения в одной жидкости для скважин используют по меньшей мере один крахмал бобовой культуры, принадлежащий к вышеуказанному семейству 1, и по меньшей мере один крахмал бобовой культуры, принадлежащий к вышеуказанному семейству 2. Совершенно неожиданно обнаружилось, что упомянутые крахмалы не только при температуре окружающей среды, но и при высокой температуре обладают физическими характеристиками, необходимыми для использования в качестве агентов удерживания воды в буровых растворах согласно действующим нормам, например, согласно стандартам Американского Института Нефти (API). Крахмалы бобовых культур, отобранные в соответствии с настоящим изобретением, отличаются,например от крахмалов из картофеля, кукурузы или восковидной кукурузы (waxy), которые должны быть обязательно сшиты на очень высоком уровне, чтобы быть эффективными при высокой температуре; и-5 009072 от кукурузных крахмалов с высоким содержанием амилозы, которые при окружающей температуре не обладают необходимыми характеристиками, в частности, в плане вязкости, растворимости и соответствия API тесту. Согласно варианту настоящего изобретения можно соединять внутри одной и той же промышленной жидкости, например жидкости для скважин по меньшей мере один крахмал бобовой культуры, используемый в соответствии с настоящим изобретением, принадлежащий к одному из вышеуказанных семейств 1 или 2; и по меньшей мере один крахмал, не является продуктом бобовой культуры, предпочтительно кукурузный крахмал и, более предпочтительно кукурузный крахмал с содержанием амилозы, превышающим 45%, в частности, находящимся в пределах от 46 до 75%. Упомянутый крахмал, не являющийся крахмалом бобовой культуры, предпочтительно может иметь содержание амилозы примерно от 46 до 60%. Он может быть природным или пройти по меньшей мере через одну физическую и/или химическую модификацию, при этом упомянутая модификация может быть осуществлена одновременно или нет с возможной модификацией крахмала бобовой культуры, используемого в соответствии с настоящим изобретением. Настоящее изобретение будет более очевидно при рассмотрении нижеследующих примеров, отражающих некоторые предпочтительные варианты способа получения крахмалов бобовых культур в соответствии с настоящим изобретением и их использования в области промышленных жидкостей. Протокол оценки для использования в водных буровых жидкостях Далее следует описание методов оценки крахмалов в соответствии с настоящим изобретением и других крахмалов для возможного использования в качестве компонентов водных буровых жидкостей(water-base drilling fluid), в частности, в качестве агентов удержания (filtrate reducing agents). Этот метод состоит в оценке физических свойств упомянутых крахмалов в соответствии со стандартом API 13 A (API Specification 13A - Fifteen edition, May 1993) и, в частности, согласно Section 11- Starch на стр. 33-35 упомянутого стандарта. 1. Общий протокол. На основе данного крахмала получают и производят оценку буровых жидкостей, соответственно: жидкостей на основе соленой воды, содержащих 40 г/л NaCl (40 g/l salt water), у которых измеряют вязкость V при 600 об./мин и вычисляют объем фильтрации F согласно параграфам 11.3 и 11.4 упомянутого стандарта; и жидкостей на основе насыщенной соленой воды (saturated salted water), у которых измеряют вязкость V' при 600 об./мин и вычисляют объем фильтрации F' согласно параграфам 11.5 и 11.6 упомянутого стандарта. Глина, используемая для этой оценки, является мало вспученной основной глиной, соответствующей стандарту API ("API standard evaluation base clay"), в данном случае типа "Hymod Prima" компанииDowell-Schlumberger. После этого полученные значения V, F, V' и F' сравнивают с максимальными значениями, указанными в табл. 11.1 "Starch physical requirements" на стр. 33 упомянутого стандарта. Согласно упомянутой таблице максимальные значения, которые следует придерживать, чтобы продукт мог рассматриваться в качестве допустимого для данного варианта применения, равны:F' = 10 см 3 Чтобы не усложнять описание, в дальнейшем будем считать, что данный крахмал имеет удовлетворительные физические характеристики, поскольку все значения V, F, V' и F', по крайней мере, равны вышеуказанным значениям (соответственно 18, 20, 10 см и 10 см 3). Такому крахмалу условно присваивается знак +. И наоборот, предположим, что крахмал не обладает (полностью) удовлетворительными физическими характеристиками, так как, по меньшей мере, одно из значений V, F, V и F' (и тем более все значенияV, F, V и F') превышает вышеуказанное соответствующее максимальное значение. Условно такому крахмалу присваивают знак -. Описанный выше общий протокол изучает поведение данного крахмала, при этом крахмал после получения не был подвергнут специальной термической или физической обработке. В связи с этим считается, что общий протокол был осуществлен при окружающей температуре, а точнее при низкой температуре/низком давлении и в дальнейшем будет называться LTLPT (LowTemperature / Low Pression Test). 2. Частный протокол. Кроме того, заявитель исследовал поведение некоторого числа крахмалов в соответствии с описанным выше общим протоколом, но после того, как в составе буровой жидкости эти крахмалы прошли обработку, которая будет описана ниже и которая условно будет называться НТНРТ (Hign-Temperature /-6 009072 Для этого НТНРТ теста готовят синтетическую морскую воду следующего состава: После этого в течение 30 мин при 500 об./мин смешивают 350 мл приготовленной таким образом"синтетической" морской воды и 35 г глины "Hymod Prima". После этого рН этой композиции доводят до значения 10 при помощи соды в количестве 400 г/л. После этого 350 мл этой композиции смешивают с 5 г тестируемого крахмала в течение 20 мин при 11000 об./мин в смесителе типа Hamilton Beach. Полученный раствор заливают в камеру из нержавеющий стали до уровня на 1 см ниже верхнего края упомянутой камеры. В содержащей раствор камере создают давление азотом (100 psi или примерно 6,9 бар или 690 килопаскаль) и эту камеру помещают в печь типа roller oven на 16 ч при необходимой температуре. После охлаждения камеры до 20 С ее содержимое выливают в колбу Hamilton и перемешивают в течение 5 мин при 11000 об./мин. После этого непосредственно определяют значения V, F, V' и F' согласно описанному выше общему протоколу. После этого, как и в общем протоколе, упомянутые значения сравнивают с вышеуказанными максимальными значениями (18, 20, 10 см 3 и 10 см 3). Для рассматриваемой температуры, согласно "НТНРТ" тесту, каждому протестированному крахмалу присваивают знак + или - в зависимости от вышеуказанных обстоятельств, то есть крахмал считается удовлетворительным (+), если все значения V, F, V' и F', по крайней мере, равны вышеуказанным максимальным значениям. Крахмал, получивший знак - при определенной температуре, не тестируют при более высокой температуре. Пример 1. В этом примере производят оценку определенного числа крахмалов в соответствии с настоящим изобретением и других крахмалов по описанному выше общему протоколу. Для каждого продукта в нижеследующем списке приведены его наименование и характеристики, а именно: характер любой возможной химической и/или физической обработки для получения упомянутого продукта; вязкость по Брукфилду (8%, 20 С, 20 мин, 1500 об./мин) упомянутого продукта, определенная выше(в дальнейшем называемая "BV"); растворимость в воде упомянутого продукта, определенная выше (в дальнейшем называемая "SW"). Список протестированных крахмалов Горох 1 = природный гороховый крахмал (содержание крахмала 98%, содержание амилозы: примерно 38%, содержание протеинов: примерно 0,20%) - BV5 мПас, SW = 0%. Горох 2 = природный гороховый крахмал (содержание крахмала 98%, содержание амилозы: примерно 35%, содержание протеинов: примерно 0,50%) - BV5 мПа с, SW=1,1%. Горох 3 = природный гороховый крахмал (содержание крахмала 98%, содержание амилозы: примерно 35%, содержание протеинов: примерно 0,35%) - BV5 мПа с, SW = 0%. Горох 4 = Горох 1, обработанный на сушильном барабане - BV = 4550 мПас; SW = 25,5%. Горох 5 = Горох 1, обработанный на сушильном барабане - BV = 2300 мПас; SW=16,2%. Горох 6 = Горох 1, пропущенный через сопло, а затем обработанный на сушильном барабане - BV = 6450 мПас; SW = 43,5%. Горох 7 = Горох 1, обработанный на экструдере (машина для размягчения и пластикации материалов путм их продавливания через экструзивную головку), с двухходовым шнеком (винтовой конвейер) BV = 220 мПас; SW = 67,6%. Горох 8 = Горох 2, обработанный на сушильном барабане - BV = 4300 мПас; SW = 19,7%.-7 009072 Горох 9 = Горох 2, пропущенный через сопло, а затем обработанный на сушильном барабане - BV = 7500 мПас; SW = 36%. Горох 10 = Горох 3, обработанный на экструдере с двухходовым шнеком - BV = 250 мПас; SW = 64,8%. Горох 11 = Горох 3, обработанный на экструдере с двухходовым шнеком - BV = 420 мПас; SW = 62,7%. Горох 12 = Горох 1, сшитый с 0,1% по весу (сухой/сухой) эпихлоргидрина -BV5 мПас; SW = 0%. Горох 13 = Горох 12, обработанный на экструдере с двухходовым шнеком -BV = 95 MПac; SW = 31%. Горох 14 = Горох 1, сшитый с 0,05% эпихлоргидрина, затем обработанный на экструдере с двухходовым шнеком в тех же условиях, что и Горох 13 - BV = 1640 мПас; SW = 80%. Крахмал А = картофельный крахмал, обработанный на экструдере с двухходовым шнеком - BV =110 мПас;SW = 86%. Крахмал В = картофельный крахмал, сшитый с 0,1% эпихлоргидрина, затем обработанный на экструдере с двухходовым шнеком - BV = 880 мПас; SW = 20%. Крахмал С = кукурузный крахмал, сшитый с 0,1% эпихлоргидрина, затем обработанный на экструдере с двухходовым шнеком - BV = 54 мПас; SW = 4%. Крахмал D = кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы (Eurylon 7), ацетилированный,затем обработанный на сушильном барабане - BV = 1640 мПас; SW = 37%. В нижеследующей таблице для каждого протестированного крахмала приведены его характеристики вязкости по Брукфилду (BV) и растворимости в воде (SW), a также его соответствие (+) или несоответствие (-) всем четырем условиям, касающимся значений V, F, V', F', рассмотренных согласно Общему протоколу, то есть его соответствие в целом или несоответствие LTLPT тесту. Из этой таблицы видно, что среди рассмотренных в данном случае гороховых крахмалов только крахмалы, полученные при условиях, в которых их вязкость по Брукфилду, по меньшей мере, равна примерно 100 мПас, могут соответствовать тесту LTLPT, то есть обладать совокупностью характеристик, необходимых для их использования в качестве агентов удержания согласно вышеуказанному стандарту API 13 А. Это исключает природные продукты (ГОРОХ 1-3), а также, в частности, гороховые крахмалы, которые, хотя и прошли химическую обработку (ГОРОХ 12) или термическую обработку (ГОРОХ 13),имеющие вязкость по Брукфилду ниже 100 мПас. Тот факт, что ГОРОХ 13 не соответствует тестуLTLPT, тогда как ГОРОХ 14 соответствует упомянутому тесту, показывает, что уровень применяемого сшивающего агента должен быть соответствующим, то есть, как правило, ограниченным, чтобы сшитый,а затем термически обработанный на экструдере продукт мог удовлетворять этому требованию. Кроме того, заявитель заметил, что гороховый крахмал, обладающий вязкостью по Брукфилду выше 20 000 мПас, независимо от способа получения, имеет тенденцию быстрого гелеобразования в водном растворе и/или вызывает сложности при манипуляциях. Из этой же таблицы видно также, что кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы, такой как КРАХМАЛ D (содержание амилозы: примерно 70%), не удовлетворяет тесту LTLPT, хотя и имеет вязкость по Брукфилду, находящуюся в пределах от 100 до 20000 мПас. И наоборот, картофельный крахмал, такой как Крахмал А, удовлетворяет тесту LTLPT, хотя его вязкость по Брукфилду ниже 100 мПас. Из приведенной выше таблицы видно, что гороховые крахмалы, удовлетворяющие тесту LTLPT,могут иметь самые разные значения растворимости в воде, в частности, находящиеся в пределах от 10 до 85%.-8 009072 В этот диапазон не входят, в частности, природные крахмалы, такие как ГОРОХ 1, 2 и 3 (растворимость в воде равная или близкая к нулю), или сильно модифицированные крахмалы, такие как ГОРОХ 12 и 13, которые считаются неудовлетворительными из-за их слабой способности к фиксации или к удержанию воды. Пример 2. В этом примере производили оценку определенного числа крахмалов в соответствии с настоящим изобретением и других крахмалов согласно описанному выше Частному протоколу (тест НТНРТ). Сначала тест НТНРТ осуществляют при 130 С, затем при 135, 139, 141, 143 и 144 С, при этом следует иметь в виду, что крахмалам, не удовлетворяющим тесту НТНРТ при определенной температуре (например, при 141 С), для этой температуры присваивают знак - согласно заранее установленной договоренности и его не тестируют при любой более высокой температуре (например, при 143 или 144 С). Из таблицы, приведенной ниже, видно для каждого тестируемого крахмала и для каждой температуры теста, соответствует ли (+) или не соответствует (-) упомянутый крахмал тесту НТНРТ, то есть, производят проверку в целом или не проверяют четыре вышеупомянутые условия, касающиеся значений V, F, V' и F'. Из этой таблицы видно, что все крахмалы бобовых культур в соответствии с настоящим изобретением, а именно: ГОРОХ 4-11 и 14, не только отвечают тесту LTLPT (см. пример 1), но и могут использоваться при высокой температуре, то есть, по меньшей мере, равной 135 С, согласно тесту НТНРТ. Это не относится к ГОРОХ 1-3, природным гороховым крахмалам, не отвечающим тест/ LTLPT (см. пример 1). ГОРОХ 12 и 13, гороховым крахмалам, сшитым с 0,1% эпихлоргидрина, одновременно не отвечающим тесту LTLPT (см. пример 1) и тесту НТНРТ при 135 С. Крахмал А, шприцованному гороховому крахмалу, который нельзя использовать при 135 С согласно тесту НТНРТ. Крахмал С и D, химически и термически модифицированным кукурузным крахмалам, не отвечающим тесту LTLPT (см. пример 1). Все крахмалы бобовых культур в соответствии с настоящим изобретением являются, по меньшей мере, такими же эффективными, как Крахмал В, картофельный крахмал, сшитый с 0,1% эпихлоргидрина и обработанный термически для его получения. В частности, это относится к крахмалам ГОРОХ 7, 10 и 11, которые вообще не были подвергнуты никакой химической модификации, в частности, сшиванию перед термической обработкой для их получения. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что крахмалы ГОРОХ 4, 5, 6, 8 и 9 (принадлежащие к вышеуказанному семейству 1) и ГОРОХ 14 (принадлежащий к вышеуказанному Семейству 2) в соответствии с настоящим изобретением, которые одновременно характеризуются: вязкостью по Брукфилду, находящейся в пределах от 1000 до 10000 мПас; и растворимостью в воде, находящейся в пределах от 12 до 80%,являются еще более эффективными, так как их можно использовать при 141 и даже при 143 С или 144 С согласно тесту НТНРТ. Необходимо также отметить, что отобранные таким образом крахмалы бобовых культур могут быть эффективно использованы в качестве компонентов буровых жидкостей, при этом нет особой необходимости в их химической модификации, в частности, в их сшивании. Это является тем более неожиданным, так как в источниках информации для крахмалов вообще-9 009072 указывается о необходимости глубокого сшивания (в частности, при помощи эпихлоргидрина) для того,чтобы их можно было использовать при высоких температурах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Модифицированный крахмал бобовой культуры, имеющий вязкость по Брукфилду от 100 до 20000 мПас и растворимость в воде от 10 до 85%, используемый в качестве компонента промышленной жидкости при рН более 8,5 и температуре, по меньшей мере, равной 140 С. 2. Крахмал бобовой культуры по п.1, имеющий вязкость по Брукфилду от 250 до 18000 мПас, в частности, от 500 до 15000 мПас. 3. Крахмал бобовой культуры по п.1, имеющий растворимость в воде от 10 до 80%, в частности от 12 до 80%. 4. Крахмал бобовой культуры по п.1, имеющий вязкость по Брукфилду от 1000 до 10000 мПас и растворимость в воде от 12 до 80%. 5. Крахмал бобовой культуры по любому из пп.1-4, используемый в качестве компонента промышленной жидкости для скважин. 6. Крахмал бобовой культуры по п.5, используемый в качестве компонента промышленной жидкости для скважин при рН от 8,5 до 12, в частности от 9 до 11,5. 7. Крахмал бобовой культуры по любому из пп.4-6, имеющий вязкость по Брукфильду от 2000 до 8000 мПас и растворимость в воде от 15 до 50%. 8. Крахмал бобовой культуры по любому из пп.4-6, имеющий вязкость по Брукфильду от 500 до 1900 мПас и растворимость в воде от 35 до 80%. 9. Применение модифицированного крахмала бобовой культуры по любому из пп.1-8 в качестве компонента промышленной жидкости при рН более 8,5 и температуре, по меньшей мере, равной 140 С. 10. Способ получения модифицированного крахмала бобовой культуры по любому из пп.1-8, включающий по меньшей мере одну стадию физической или химической обработки крахмала бобовой культуры, которая приводит к его модификации, с последующим отделением целевой фракции, имеющей вязкость по Брукфилду от 100 до 20000 мПас и растворимость в воде от 10 до 85%. 11. Способ получения по п.10, отличающийся тем, что крахмал подвергают обработке на сушильном барабане. 12. Способ получения по п.10, отличающийся тем, что крахмал подвергают обработке шприцеванием.
МПК / Метки
МПК: C08B 30/12, C08B 31/04, C08B 31/00, C08B 30/14
Метки: применение, крахмала, компонента, жидкости, культуры, получения, модифицированного, качестве, способ, бобовой, указанного, промышленной
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-9072-primenenie-modificirovannogo-krahmala-bobovojj-kultury-v-kachestve-komponenta-promyshlennojj-zhidkosti-i-sposob-polucheniya-ukazannogo-krahmala.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Применение модифицированного крахмала бобовой культуры в качестве компонента промышленной жидкости и способ получения указанного крахмала</a>
Предыдущий патент: Подкисленный пищевой состав
Следующий патент: Препарат выделенных кератиноцитов, носитель, покрытый этими клетками, способ криоконсервации препарата и способ лечения ран
Случайный патент: Устройство для обработки внутренней поверхности металлической трубки