BR112012030670B1

BR112012030670B1 - Pasta fluida aquosa de sílica amorfa, e, método para a produção de pasta fluida aquosa

Info

Publication number: BR112012030670B1
Application number: BR112012030670-7A
Authority: BR
Inventors: Mohamed Al-Bagoury
Original assignee: Elkem As
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2020-03-24
Also published as: NO20101066A1; EA022621B1; CA2802512A1; EP2598457B1; PL2598457T3; US8585819B2; EA201390164A1; DK2598457T3; EP2598457A1; MX2012015041A; BR112012030670A2; CA2802512C; WO2012015308A1; EP2598457A4; MX340657B; ES2566955T3; NO334511B1; US20130118383A1

Abstract

pasta fluida aquosa de sílica amorfa, e, método para a produção de pasta fluida aquosa. uma pasta fluida aquosa de sílica amorfa, a sílica amorfa tendo um tamanho de partícula menor do que 1 <109>m. a pasta fluida contám, sepiolita como um estabilizante.

Description

PASTA FLUIDA AQUOSA DE SÍLICA AMORFA, E, MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE PASTA FLUIDA AQUOSA

Campo Técnico [001] A presente invenção se refere a uma pasta fluida aquosa de micro-sílica, opcionalmente incluindo farinha de sílica e a um método para a produção de uma tal pasta fluida.

Fundamentos da técnica [002] Os termos “micro-sílica” e usados nos relatórios descritivos e reivindicações deste pedido referem-se a SiO2 amorfos particulados obtidos a partir de um processo em que sílica (quartzo) é reduzido a gás SiO e o produto de reação é oxidado na fase de vapor para formar sílica amorfa. A micro-sílica pode conter pelo menos 70 % em peso de sílica (SiOg) e preferivelmente > 97 % e teve uma densidade específica de 2,1 a 2,3 g/cm³ e uma área de superfície de 12 a 40 m²/g, tipicamente 20 m²/g. As partículas primárias são substancialmente esféricas e podem ter um tamanho médio de cerca de 0,15 pm. A micro-sílica é preferivelmente obtida como um coproduto na produção de ligas de silício em fornalhas de redução elétrica.

[003] A pasta fluida de micro-sílica é correntemente usada amplamente em aplicações de construção, tal como cimento de fibra, concreto e na cimentação de reservatório de óleo. A micro-sílica atua como um material pozzolânico ou aglutinante inorgânico pela interação com produto de hidratação de cimento Portland e água para melhorar a força de compressão de cimento. Em todas estas aplicações, foi demonstrado que a micro-sílica usada na forma de pasta fluida funciona muito melhor do que na forma em pó. As pastas fluidas de micro-sílica mais comercialmente disponíveis são normalmente fornecidas com 50 % em peso de pastas fluidas de micro-sílica. O ácido sulfúrico é normalmente usado para o ajuste do pH da dispersão está na faixa de 4 a 7, para dar estabilidade à dispersão.

[004] A pasta fluida de micro-sílica convencional sofre dois

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 6/30 / 16 desafios, isto é, formação de gel e sedimentação.

[005] A estabilidade de uma pasta fluida de micro-sílica em termos de sedimentação e formação de gel depende principalmente da qualidade da micro-sílica seca usada para a fabricação da pasta fluida. Visto que a microsílica tem um tamanho de partícula muito pequeno, uma pasta fluida mostrará uma estabilidade alta com relação à sedimentação quando armazenada por longos períodos de tempo; mais do que 3 meses para uma pasta fluida bem dispersada. Entretanto, quando considera-se a estabilidade de uma pasta fluida de micro-sílica, uma distinção deve ser feita entre a sedimentação e formação de gel de partícula.

[006] A sedimentação é um fenômeno natural para muitas dispersões orgânicas, tais como sílica, alumina ou óxido de titânio. De acordo com Stoke's, os fatores principais que afetam a sedimentação são a viscosidade aparente baixa da fase contínua (água) e o tamanho das partículas dispersadas. Quanto maior as partículas dispersadas, mais rápida será a sedimentação. Em geral, uma pasta fluida de sílica de 50 % em peso com um teor de SiO₂ > 95 % em peso tem um potencial alto para a sedimentação devido à viscosidade aparente baixa de < 20mPa.s em uma taxa de cisalhamento de 20 s^-1. A sedimentação de partículas brutas podem ser evitadas peneirando-se a pasta fluida ou pelo aumento da viscosidade da pasta fluida utilizando-se agentes espessantes, tais como goma xantana, celulose, poliacrilato ou nano-sílica.

[007] A formação de gel ou a formação de rede pelas partículas ocorrem quando as partículas são atraídas umas para as outras devido às forças de Van der Waals e/ou química de ligação de cátions, a criação de uma estrutura de rede, que pode ter formas e forças diferentes. O fator principal que influencia a formação de gel no caso de uma pasta fluida de micro-sílica é a contaminação com outros óxidos de metais inorgânicos tais como K2O, Na2O, CaO, MgO, Al2O3 e Fe2O3. Estes óxidos ocorrem naturalmente em micro-sílica e dissolvem até certo ponto na água, fornecendo a fase aquosa

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 7/30 / 16 com diferentes tipos de cátions, que tendem a fazer pontes entre as partículas. [008] A ligação em ponte faz com que as partículas de micro-sílica aglomerem-se e floculem resultando em uma viscosidade alta e ainda formação de gel ou pasta fluida em alguns casos.

[009] Em geral, a micro-sílica pode ser classificada em três tipos, de acordo com a tendência de formar um gel:

a) Não formação de gel deve ser a micro-sílica com um óxido metálico total (TMO) abaixo de 3 % em peso.

b) Micro-sílica que forma um gel (rede) deve ser micro-sílica com um TMO maior do que 3 % em peso.

c) Micro-sílica que forma um gel duro (rede) deve ocorrer com um TMO maior do que 10 % em peso.

[010] Estes problemas de sedimentação e de formação de gel são tratados na EP 1534646 do requerente, em que um polissacarídeo está incluído na pasta fluida de sílica amorfa de água e farinha de sílica, como um estabilizante. Esta medida é eficaz, mas foi agora descoberto que, em alguns casos, existe uma deterioração da pasta fluida causada pela biodegradação do polissacarídeo, devido ao ataque bacteriano. É possível evitar a biodegradação pela adição de biocidas, mas esta não é uma solução satisfatória quando os biocidas podem causar a contaminação do meio ambiente durante o uso da pasta fluida. Para a indústria de petróleo em alto mar, os regulamentos exigem produtos isentos de biocidas a fim de não prejudicar os organismos aquáticos.

[011] É um objetivo da presente invenção, fornecer uma pasta fluida aquosa de sílica amorfa, que é estável durante pelo menos seis meses, tanto do ponto de vista da sedimentação quanto da formação de gel e, ao mesmo tempo, para evitar o uso de polissacarídeos e outros aditivos biodegradáveis.

Descrição da Invenção [012] De acordo com um aspecto da invenção, é fornecida uma pasta fluida aquosa de sílica amorfa, a sílica amorfa tendo um tamanho de partícula

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4/16 menor do que 1 qm, caracterizado pelo fato de que contém sepiolita como um estabilizante.

[013] Foi observado que, surpreendentemente, a sepiolita, um silicato de magnésio hidratado, pode estabilizar uma pasta fluida de silica amorfa aquosa, sem a necessidade de utilizar um polissacarídeo.

[014] A sepiolita é um silicato de magnésio hidratado (Mg₈Sii₂0₃o.(OH)₄(OH₂) 4. 8(H₂O)) mineral que ocorre naturalmente, tanto na forma metamórfica fibrosa quanto nas formas sedimentares, como a argila. As partículas individuais de sepiolita têm uma morfologia em forma de agulha com um diâmetro na faixa de 10 a 100 nm e um comprimento de 1 a 2 qm. Uma dispersão aquosa de sepiolita apresenta propriedades de afinação por cisalhamento e, portanto, pode ser usado como viscosificante. A área superficial específica é elevada (BET 320 m²/g). Esta tem pouca carga negativa na superfície e, portanto, apresenta resposta menor quanto à presença de eletrólitos e é estável em uma ampla faixa de valores de pH. Pangel S9, Pangel HV e 1500 Pangel S são tipos de propriedade da sepiolita, fornecidos por Tolsa, Espanha.

[015] De preferência, a sepiolita está presente como 0,1 a 1% em peso de massa, mais preferivelmente por 0,2 a 0,5% em peso da massa. De preferência, a pasta fluida tem um teor de sólidos na faixa de 40 a 80% em peso de pasta fluida, preferivelmente cerca de 50% em peso.

[016] A suspensão também pode compreender farinha de silica, além de silica amorfa. A pasta fluida pode conter quantidades variáveis de silica amorfa e de farinha de silica, mas a quantidade de silica amorfa está, em geral, entre 15 a 50% em peso com base no peso da massa e a quantidade de farinha de silica está em geral entre 30 e 60% em peso com base no peso da massa.

[017] Preferivelmente, a farinha de silica tem um tamanho de partícula na faixa de 2 a 200 qm. Preferivelmente, a farinha de silica constitui

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 9/30 / 16 de até 65 % em peso de teor de sólidos da massa total.

[018] De acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um método de produção de uma pasta fluida aquosa contendo água e sílica amorfa tendo um tamanho de partícula menor do que 1 μιιι, caracterizado pelo fato de que a sepiolita está incluída na pasta fluida como um estabilizante.

[019] Preferivelmente, um misturador de alto cisalhamento é utilizado para preparar a suspensão, inicialmente, e misturar em quaisquer componentes adicionais. Preferivelmente, a sepiolita é hidratada com água e então é adicionada à pasta fluida de água e sílica amorfa e misturada para formar a pasta fluida estabelecida.

[020] Preferivelmente, a quantidade de sepiolita adicionada na faixa de 0,1 a 1,0% em peso de massa, mais preferivelmente 0,2 a 0,5%. De preferência, a quantidade de água e a quantidade de sólidos estão arranjadas de modo que o teor de sólidos da pasta fluida esteja na faixa de 40 a 80% em peso de pasta fluida, preferivelmente cerca de 50 % em peso.

[021] Preferivelmente, a farinha de sílica também é adicionado à pasta fluida. A sepiolita pode ser adicionada à pasta fluida antes ou depois da farinha de sílica.

[022] Preferivelmente, o pH da pasta fluida é ajustado a um valor na faixa de 4 a 7. Convenientemente, o ajuste do pH é realizado através da adição de ácido sulfúrico. Um dispersante pode ser utilizado para eliminar quaisquer interações indesejáveis entre as partículas de sílica que, intensificadas por vários óxidos metálicos, existem na pasta fluida. Preferivelmente, o dispersante é um dispersante aniônico, tal como castament FS20 (da BASF) e pode ser adicionado em uma quantidade na faixa de 0,1 a 0,5 g/kg da pasta, por exemplo, cerca de 0,25 g/kg.

Descrição Detalhada da Invenção [023] A invenção pode ser realizada na prática de várias maneiras e algumas formas de realização serão agora descritas nos seguintes exemplos

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 10/30 / 16 não limitantes

Exemplos [024] Nos seguintes Exemplos 1 a 5, os desempenhos dos diferentes aditivos foram investigados para determinar a sua eficácia como um estabilizante para a uma pasta fluida aquosa de sílica amorfa. Em cada Exemplo, a pasta fluida utilizada foi uma mistura de 50 % em peso de sílica amorfa e água, tamponada a pH 5 com ácido sulfúrico.

Exemplo 1 - Bentonita [025] A bentonita é argila de aluminossilicato com uma estrutura de placa. A Bentonita apresenta propriedades coloidais fortes e o seu volume aumenta várias vezes quando em contato com água, a criação de um fluido gelatinoso e viscoso. As propriedades especiais da bentonita (hidratação, dilatação, absorção de água, viscosidade e tixotropia) fazem dela um material valioso para uma ampla variedade de usos e aplicações. É normalmente usada como um viscosificante na perfuração de poço.

[026] Para determinar a concentração ótima de bentonita necessária para estabilizar a suspensão de 50% em peso, diferentes quantidades de bentonita seca foram adicionadas. Como mostrado na Figura 1, a viscosidade de cisalhamento é em uma relação exponencial com a quantidade de bentonita adicionada em g/l. Uma faixa de concentrações de bentonita entre 30 - 50 g/l pode ser adequada para a prevenção de sedimentação. As curvas de distribuição de tamanho de partículas para a pasta fluida com e sem bentonita, revelam um aumento leve de D50 com um aumento da concentração de bentonita, como mostrado na Tabela 1.

Tabela 1: Análise do tamanho de partícula de pasta fluida sem e com bentonita

	D10	D50	D90
Pasta fluida	0,070	0,147	0,371
Pasta fluida + 20 g/l de bentonita	0,071	0,153	0,495
pasta fluida + 40 g/l de bentonita	0,072	0,159	0,807

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 11/30 / 16 [027] A investigação também mostrou que tende a formar gel duro durante o tempo mesmo quando se usa dosagens baixas. Portanto, a bentonita não é um estabilizante adequado para a pasta fluida de sílica amorfa.

Exemplo 2 - Sepiolita [028] Três tipos diferentes de materiais de sepiolita foram investigados, como listado na Tabela 2. Pangel HV e Pangel S9 foram relativamente difíceis de dispersar na pasta fluida em comparação com Pangel S1500. Nenhum período de hidratação foi requerido no caso da sepiolita, embora o tempo de hidratação tenha sido necessário para a bentonita e o biopolímero testados abaixo.

Tabela 2: Propriedades de produtos Pangel testados

Produto	Pangel S1500	Pangel HV	Pangel S9
Umidade (%)	11,5	7	8
Densidade de carga (g/l)	260	425	60
pH	10,1	8,8	8,8
Viscosidade de Brookfield (cp) a 5rpm 6% 18m/s 5 min	34.000	51.000	39.000
Peneiração úmida retida em peneira de 44 um na % em peso de matéria seca	3,2	0,3	0,1

[029] Como mostrado na Figura 2, três níveis de concentração diferentes de Pangel S9 foram testados com pastas fluidas de micro-sílica contendo 50% em peso de micro-sílica da Elkem AS Bremanger com duas estratégias diferentes de adição. A estratégia I foi a adição de Pangel S9 como um pó na pasta fluida e então, o ajuste do teor de sólidos da pasta fluida com a adição da quantidade requerida de água para atingir 50% em peso de pasta fluida. A estratégia II foi a adição de Pangel S9 em uma forma de pasta fluida (cerca de 5% em peso) em 60% em peso de pasta fluida de sílica amorfa e o ajuste subsequente do teor de sólidos a 50% em peso.

[030] Foi observado, como mostrado na Figura 2, que a estratégia II fornece os melhores resultados em termos de estrutura do gel alta com uma quantidade mais baixa de Pangel S9. Na faixa de funcionamento ótima, que está entre 5 a 10 g de Pangel/kg de pasta fluida, o uso da estratégia II pode economizar cerca de 20 % em peso do Pangel total necessário, em

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 12/30 / 16 comparação com a estratégia I.

[031] A estabilidade térmica da pasta fluida foi testada mantendo a suspensão em uma temperatura de 35° C durante 6 meses. Durante o primeiro mês, a reologia da massa, foi estudada semanalmente e depois foi monitorada mensalmente.

[032] A Figura 3 mostra a viscosidade da pasta fluida estabilizada com Pangel S1500 deve estar em uma relação exponencial com a concentração de argila. Mesmo com uma concentração muito baixa de Pangel 0,5 g/kg de pasta fluida, uma rede foi formada.

[033] A concentração ótima de Pangel S1500 para estabilizar a suspensão de 50% em peso encontra-se na faixa de 2 a 5g/kg de pasta fluida.

[034] Também foram realizados testes com Pangel HV. 5 gramas de

Pangel HV foi adicionado a uma pasta fluida de micro-sílica a 50% em peso da Elkem Bremanger.

[035] A velocidade de mistura do misturador contrário variou entre

4000 e 12000 rpm com um tempo de mistura de 30 segundos. Como pode ser visto a partir da Tabela 3, a viscosidade foi levemente aumentada e o tamanho de partícula médio (D50) foi levemente reduzido, indicando uma melhor dispersão do HV Pangel na pasta fluida a uma taxa de cisalhamento elevada.

Tabela 3: Efeito da velocidade de mistura na reologia e distribuição do tamanho de partícula de pasta fluida de micro-sílica contendo Pangel HV (5 g/kg de pasta fluida).

Tempo	Velocidade	pH	Viscosidade	PSD em pm
(s)	(rpm)		(mPa.s)	D10	D50	D90
30	4000	4,7	31,5	0,073	0,161	0,606
30	8000	4,8	35,9	0,072	0,155	0,460
30	12000	4,9	40,4	0,072	0,153	0,437

[036] Os testes também foram realizados com tempos de mistura diferentes para pastas fluidas de micro-sílica contendo 10 g por kg de pasta fluida de micro-sílica. Comio é mostrado na Tabela 4 a viscosidade foi muito constante no tempo de mistura diferente e que significa o tempo de 60

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 13/30 / 16 segundos é o bastante para a dispersão do Pangel HV na pasta fluida MS.

Tabela 4: Efeito do tempo de mistura na viscosidade de pasta fluida MS contendo Pangel HV com uma concentração de 10 g/kg de pasta fluida.

Tempo de mistura	pH	Viscosidade
(s)		(mPa..)
60	5,1	150,1
120		139,3
180		140,9

[037] As amostras de pastas fluidas de micro-sílica contendo 50 % em peso de micro-sílica foram estabilizadas com 0,5 % Pangel HV. As amostras foram testadas quando feitas e após 3 e 6 meses. Após 6 meses, as pastas fluidas foram estáveis e não mostraram sedimentação e podem ser vistas a partir da Tabela 5 a viscosidade apenas aumentou de 57 a 90,1 mPa.s.

Tabela 5: Viscosidade de pastas fluidas de micro-sílica (MB) com Pangel HV, fresco e após 3 e 6 meses.

Teste	Dia	Tempo	pH	Viscosidade
		(s)		(mPa..)
MB + Pangel HV	09.06.2009	30	5,49	57,2
MB + Pangel HV	11.06.2009		5,51	51,3
MB + Pangel HV	01.12.2009		6,31	90,1

Exemplo 3 - Goma xantana [038] A Figura 4 mostra a viscosidade da pasta fluida estabilizada com goma xantana como uma função da concentração de goma xantana.

[039] A pasta fluida estabilizada com goma xantana tendeu a formar um gel duro durante o tempo. Além disso, a experiência mostrou que a goma xantana tende a ser biodegradada pelo ataque bacteriano ou fúngico. O uso de um biocida não é desejado para aplicações em alto mar e, portanto, a goma xantana não é um bom candidato.

Exemplo 4 - Sílica Coloidal [040] A sílica coloidal são partículas de sílica amorfa com um tamanho na faixa de 5 a 100 nm dispersados em água com uma carga de sólido na faixa de 15 a 50 % em peso. A faixa de pH típica é de 9 a 11. A sílica coloidal é produzida por intermédio da troca catiônica com silicato de

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 14/30 / 16 sódio no pH desejado, quando a polimerização acontece. O sol é estabilizado pelo ajuste de pH e concentrado ao teor desejado. A superfície de sílica coloidal como muitas outras partículas de sílica, consiste principalmente de grupos hidroxila ou -Si-O-H, embora outros grupos tais como silandiol, -Si(OH)2, silanetriol, -Si(OH)3, siloxanos de superfície, -Si-O-Si-O- e água ligada de superfície pode estar presente. A superfície de sílica coloidal é aniônica em um meio alcalino. Este é estabelecido com cátions, tais como sódio ou amônio. No caso de sóis catiônicos, o cloreto de polialumínio pode ser usado como o agente estabilizante. Duas sílicas coloidais, Cembinder 45 e 50, fornecidas por Eka Chemicals AB, Suécia, foram usadas neste estudo. As propriedades são apresentadas na Tabela 6.

Tabela 6: Propriedades de Cembinder 45 e 50 da Eka Chemicals AB.

	pH	Cond.	Teor de Sólido
		(ms/cm)	(%)
Cembinder 45	10,03	5,32	33,15
Cembinder 50	10,28	3,25	17,06

[041] A primeira série de experimentos com Cembinder como o estabilizante para a pasta fluida foi conduzida em níveis diferentes de concentração de Cembinder 45 que varia de 2,5 a 25 g de sílica seca /kg de pasta fluida. Cembinder 45, com um carregamento de sólido de 33 % em peso foi adicionado como pasta fluida em uma pasta fluida de sílica amorfa com o carregamento de sólido de 60 % em peso. O carregamento de sólido em todos os experimentos foi ajustado a 50 % em peso pela adição de água.

[042] Como mostrado na figura 5 a viscosidade da pasta fluida aumenta exponencialmente como uma função da concentração de Cembinder 45. As medições de oscilação mostraram que uma estrutura de rede formaram apenas acima um certo nível de concentração de Cembinder de 5 g/kg de pasta fluida.

[043] Também pode ser visto a partir da Figura 6 que a viscosidade deste sistema aumenta como uma função de tempo. A razão para isto pode ser relacionada com a mudança nas propriedades de superfície de Cembinder

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 15/30 / 16 durante o tempo, devido à interação com cátions solúveis na pasta fluida. Parece que os cátions solúveis tendem a absorver nas partícula de sílica, intensificando a formação de rede. Em níveis de concentração de > 10 g/kg de pasta fluida, uma estrutura de gel duro é formada com um pouco de água na parte superior. Por agitação, a pasta fluida pode ser tornada escoável novamente.

[044] Cembinder 50 é uma suspensão de sílica com um carregamento sólido de 17 % em peso e um pH de 10. O tamanho de partícula médio é assumido estar abaixo de 40 nm e não foi mensurável pelo método Malvern devido ao sinal de dispersão de luz fraco. Assim como com o Cembinder 45, a viscosidade da pasta fluida contaminada com Cembinder 50 aumenta com o tempo. Em concentrações de 5 g/kg de pasta fluida, o Cembinder 45 formou um gel duro durante o tempo. Esta viscosidade que aumenta durante o tempo é mostrada na Figura 7.

Exemplo 5 - Polissacarídeo [045] O polissacarídeo usado foi Scleroglucan, que é composto de glicose como uma unidade monomérica. Embora este produza soluções aquosas com uma viscosidade muito alta, seu peso molecular não é muito alto: Mw = 540.000. A estrutura química consiste de cadeias principais de beta-1,3-D-glicose com uma cadeia secundária de beta-1,6-D-glicose em todas as três cadeias principais.

[046] As cadeias de dissolvidas formam uma estrutura hélica tripla semelhante a bastão, em que as cadeias principais de glicose estão no exterior, desta maneira evitando que as hélices estão se tornando próximas umas das outras e se agregando. Além disso, as moléculas de Scleroglucan estão em um estado de mola aleatória de cadeia simples quando o pH é maior do que 12,5.

[047] A viscosidade da pasta fluida estabelecida com Scleroglucan como uma função do Scleroglucan é mostrado na Figura 8. Uma estrutura de gel começa a ser formada em um nível de concentração > 2 g/kg de pasta

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 16/30 / 16 fluida. A viscosidade foi muito dependente do pH, particularmente acima de 6 sendo indesejável. A viscosidade muda durante o tempo. O Scleroglucan também requer a inclusão de biocida. Todos estes fatos fazem o uso de Scleroglucan não atraente para esta aplicação particular.

[048] A Figura 9 mostra uma comparação da reologia da pasta fluida estabilizada com estabilizantes diferentes. A sepiolita mostra a reologia de baixo cisalhamento mais alta o que a torna um bom candidato para esta aplicação. As propriedades de adelgaçamento por cisalhamento da estabelecidas por sepiolita indicam uma estrutura de rede fraca que é facilmente quebrável pela aplicação de uma energia de baixo cisalhamento. Este é um requerimento importante, isto é, uma pasta fluida escoável não sedimentável facilmente escoável.

[049] A partir dos resultados dos exemplos de 1 a 5, deve ser visto que o Pangel 1500S é o melhor aditivo para evitar a sedimentação de uma pasta fluida de sílica amorfa. Um nível de concentração de 5 g/kg de pasta fluida mostrou boa estabilidade durante 6 meses. Em particular, a seguinte formulação de pasta fluida estável boa;

A) agente regulador de ph tal como H2SO4 (dosagem é dependente da qualidade nas qualidades de sílica; uma quantidade típica é de 2 g de H2SO4 concentrado/kg de pasta fluida)

B) Pangel S1500 da Tolsa (5 g/kg de pasta fluida)

C) dispersante aniônico tal como Castament FS20 da BASF (0,25 g/kg de pasta fluida) [050] Pangel S1500 forma uma estrutura de rede para colocar as partículas maiores em suspensão. Castament FS20 é um agente de dispersão usado para enfraquecer o efeito de espécies catiônicas na fase aquosa que são responsáveis pela informação do gel

Exemplo 6 [051] O exemplo 6 compara-se com o desempenho da sepiolita com

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 17/30 / 16 goma xantana como um estabilizante para uma pasta fluida aquosa de sílica amorfa e farinha de sílica.

[052] As duas composições de pasta fluida conhecidas que usam goma xantana foram testadas, denominado XC polímero P e XC polímero L. O XC polímero P é um polímero em pó recebido da Jungbunzlauer e XC polímero é um polímero líquido recebido da CP Kelco Oil Field Group. A concentração de goma xantana em ambos os testes foi de 0,072 g/kg de pasta fluida. Estas foram comparadas com três composições de pasta fluida usandose três quantidades diferentes de argila de sepiolita. A sepiolita usada foi Pangel S9.

[053] As três composições de sepiolita contendo as composições foram feitas como segue:

SEP A1 (1 %) - 10 g de Pangel S9 foram adicionados a 20 g de H2O

SEP B1 (0.8 %) - 8 g Pangel S9 foram adicionados a 16 g de

H2O

SEP Cl (0,6 %) - 6 g Pangel S9 foram adicionados a 12 g de H2O [054] Então, 30 g de SEP A1 foram adicionados a 970 g de 50 % em peso de pasta fluida aquosa de sílica amorfa e misturados para formar SEP A2 [055] 24 g de SEP B1 foram adicionados a 976 g de 50 % em peso pasta fluida aquosa de sílica amorfa e misturados para formar SEP B2 [056] 18g de SEP Cl foram adicionados a 982 g de 50 % em peso de pasta fluida aquosa de sílica amorfa e misturados para formar SEP C2 [057] Então, 710 g de farinha de sílica (Sibelco M10) foram adicionados a 800 g de cada uma das pastas fluidas SEP A2, SEP B2 e SEP C2 e então misturados para formar, respectivamente, SEP A3, SEP B3 e SEP C3. O pH destas pastas fluidas foi submetido ao pH5 usando-se ácido sulfúrico.

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 18/30 / 16 [058] Os testes de estabilidade de longo prazo foram realizados nas cinco composições. Estes resultados são mostrados nas Figuras 10 e 11.

[059] O pH de todas as pastas fluidas foi ajustado no início do teste a e após 6 meses, o pH de todas as amostras variou entre 6,0 e 6,4, mostrando boa estabilidade.

[060] Todas as pastas fluidas não apresentaram sedimentação durante o período de 6 meses. Todas as pastas fluidas também apresentaram uma consistência em gel macio. A força do gel pode ser correlacionada ao ponto de rendimento. Os géis das pastas fluidas de sepiolita estavam mais macios do que um com goma xantana.

[061] A viscosidade plástica das pastas fluidas de sepiolita foi menor por 3 magnitudes do que o plástico comparado a viscosidade das pastas fluidas de goma xantana. Os pontos de rendimento também foram menos comparados as pastas fluidas de goma xantana.

[062] A ótima dosagem de Pangel S1500 foi determinada após muitos ensaios laboratoriais, está na faixa de 2 a 10 g/kg da pasta fluida. Abaixo daquela faixa sedimentação da farinha de sílica tende-se a acontecer. Acima daquela faixa a pasta fluida tende a formar um gel indesejável durante o período. A ótima dosagem de argila é 3,5 g/kg de pasta fluida. Este dá estabilidade suficiente e um custo de produção inferior. Adicionando a argila antes e depois da farinha de sílica não tem efeito na reologia do produto e consequentemente na estabilidade do produto. O uso da argila de sepiolita como um estabilizante para pasta fluida mostrou os resultados bem sucedidos. [063] Com base nestes resultados, o polímero XC pode ser substituído pela argila de sepiolita com uma concentração de 0,35 % em peso da pasta fluida. Que reduzirá os custos de produção e evitarão a adição dos agentes conservantes para qualquer biopolímero. A nova composição com base na adição de argila de sepiolita é totalmente simples com apenas 3 químicas em adição à água. As propriedades reológicas da nova pasta fluida

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 19/30 / 16 modificada são melhores do que pela pasta fluida convencional de PV e YP e deste modo menos energia de bombeamento é necessária para transportar o produto.

Teste de aplicação: teste de cimento de poço de óleo.

[064] A pasta fluida de sílica de acordo com a invenção estabilizada pela sepiolita foi testada em um cimento de poço de óleo com uma densidade de 1,9 kg/m³ e comparada com a pasta fluida similar estabilizada pela goma xantana.

[065] O teste de cimento foi conduzido de acordo com o padrão API

10. A receita mostrada na tabela 7 foi usada para preparar as pastas fluidas de cimento com uma densidade de 1,9 kg/ m³.

Tabela 7: receita de cimento de poço de óleo contendo uma pasta fluida aquosa de sílica amorfa e farinha de sílica.

Ingredientes	Quantidades em gramas
Cimento G (g)	600
Água fresca (g)	200
Pasta fluida de sílica	330
Dispersante	18
Aditivo de perda de fluido	15.12
Retardante	7.68
Agente antiespuma	0.9

[066] O seguinte equipamento foi usado para preparar e caracterizar as pastas fluidas de cimento:

[067] Reômetro de Chandler fann 35 com termo-copo, consistômetro, equipamento para medição da perda de fluido (HTHP), misturador contrário de velocidade constante, 200-250 ml de cilindro de medição e balança de precisão.

[068] Os resultados como estado na tabela 8 mostrou que as propriedades reológicas (viscosidade plástica [PV] e ponto de rendimento [YP]) medido a 90° C da pasta fluida de cimento com pasta fluida de sílica estabilizada por sepiolita são muito menores comparados a um feito pela pasta fluida de sílica estabilizada por goma xantana. A perda de fluido é levemente

Petição 870190140541, de 27/12/2019, pág. 20/30 / 16 menor para o cimento com a pasta fluida de sílica estabilizada por sepiolita.

Tabela 8: Reologia e perda de fluido de pasta fluida de cimento usando duas pastas fluidas de sílicas diferentes.

Pasta fluida de cimento	Temp.	Leituras de viscômetro de Fann em rpm	PV	YP	1000 psi (6,9 MPa)	Filtro
		600	300	200	100	60	30	3	cP	lbs/100ft²(1 lb/ft² = 0,05 kg/m²⁾	Perda de fluido, ml	Torta mm
pasta fluida de sílica estabilizada por sepiolita	20°C	205	117	86	50	34	20	9	100,5	16,5
90°C	111	62	40	23	15	6	0	58,5	3,5	42m1	15
Pasta fluida de sílica estabilizada por goma xantana	20 °C	267	167	127	79	59	40	20	132	35
90 °C	152	94	68	40	28	11	4	81	13	46m1	17

[069] A força compressiva medida pela técnica ultrassônica mostrou os resultados interessantes. O cimento contendo a pasta fluida de sílica estabilizada por sepiolita de acordo com a invenção mostrou força compressiva precoce muito maior; 1651psi (11,4 MPa) após 12 horas comparadas a 688 psi (4,7 MPa) para o cimento contendo a pasta fluida de sílica estabilizada pela goma de xanteno. Isto ocorre porque a goma xantana atua como um retardante.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Pasta fluida aquosa contendo sílica amorfa, a sílica amorfa tendo um tamanho de partícula menor do que 1 gm, caracterizada pelo fato de que a pasta fluida contém 0,1 a 1 % em peso da pasta fluida de sepiolita como um estabilizante.
2. Pasta fluida de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a sepiolita está presente como 0,2 a 0,5 % em peso da pasta fluida.
3. Pasta fluida de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a pasta fluida tem um teor de sólidos na faixa de 40 a 80 % em peso da pasta fluida, preferivelmente 50 % em peso.
4. Pasta fluida de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente farinha de sílica.
5. Pasta fluida de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a farinha de sílica tem um tamanho de partícula na faixa de 2 a 200 gm.
6. Pasta fluida de acordo com a reivindicação 4 ou reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que farinha de sílica constitui de até 65 % em peso de teor de sólidos da massa total.
7. Pasta fluida de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a pasta fluida compreende adicionalmente um dispersante aniônico em uma quantidade na faixa de 0,1 a 0,5 g/kg da pasta fluida.
8. Método para a produção de pasta fluida aquosa como definida na reivindicação 1, em que a pasta fluida aquosa contém água e sílica amorfa tendo um tamanho de partícula menor do que 1 gm, caracterizado pelo fato de que a sepiolita em uma quantidade na faixa de 0,1 a 1,0 % em peso da pasta fluida está incluído na pasta fluida como um estabilizante.

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9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma pasta fluida de água e sílica amorfa é produzida usando um misturador de alto cisalhamento.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a sepiolita é hidratada com água e é então adicionada à pasta fluida de água e sílica amorfa, e misturada para formar uma pasta fluida estabilizada.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a quantidade de sepiolita adicionada na faixa 0,2 a 0,5 % em peso da pasta fluida.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 8 a 11, caracterizado pelo fato de que a quantidade de água e a quantidade de sólidas estão arranjadas de modo que este teor de sólidos da pasta fluida está na faixa de 40 a 80 % em peso da pasta fluida, preferivelmente 50 % em peso.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 8 a 11, caracterizado pelo fato de ser pela adição de farinha de sílica à pasta fluida.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que farinha de sílica tem um tamanho de partícula na faixa de 2 a 200 pm.
15. Método de acordo com a reivindicação 13 ou reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que farinha de sílica constitui até 65 % em peso do teor de sólidos total da pasta fluida.
16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 8 a 15, caracterizado pelo fato de que farinha de sílica é adicionada à pasta fluida de água e sílica amorfa após a adição da sepiolita.