DE69520407T2 - Gel von nicht-polarem Mitteln, Verwendung bei Herstellung von Bohrspülungen auf Wasser-Basis - Google Patents
Gel von nicht-polarem Mitteln, Verwendung bei Herstellung von Bohrspülungen auf Wasser-BasisInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung hat ein gegen Temperatur wenig empfindliches Gel eines nichtpolaren Mediums zum Gegenstand, das als Waschmittel bei der Entfettung von Textilien, als Träger von Feststoffen, die im nicht gelierenden, nichtpolaren Medium sedimentieren, in der Kosmetik oder nach Verdünnung im wäßrigen Medium als industrielles Reinigungsmittel für harte Oberflächen, und insbesondere für die Formulierung von Bohrflüssigkeiten auf Wasserbasis verwendet werden können.
- Das Dokument US-A-5.034.139 beschreibt ein Gel, das ein nichtpolares Medium, ein Wasser absorbierendes Polymer, ein oberflächenaktives Mittel und ein Mittel auf der Basis von Phosphor, das zur Gelierung von Kohlenwasserstoffen fähig ist, umfaßt, wobei das genannte Mittel das Produkt der Reaktion eines Phosphatesters mit einem basischen Aluminiumsalz ist. In diesem Dokument wird die Gelierung des nichtpolaren Mediums einzig und allein durch die Assoziation der Aluminiumsalze und der Phosphatester erhalten. Die Aluminiumsalze besitzen die Wirkung, die Phosphatester zu "vernetzen", indem sie ein anionisches Polymer bilden. Das Dokument EP-A1-0 083 957 beschreibt organische Gele, die ebenfalls das von der Reaktion zwischen einem Phosphatester und einem alkalischen Aluminiumsalz stammende Produkt verwenden.
- Die Dokumente FR-A-2 516 533 und US-A-4.422.947 beschrieben die Verwendung von Hydrokolloiden zum Verdicken von wäßrigen Medien bei der Herstellung von Bohrflüssigkeiten.
- Gemäß der Erfindung handelt es sich um ein Gel, das dadurch gekennzeichnet, daß es enthält:
- - mindestens ein nichtpolares Medium (MApo),
- - mindestens ein "multikettenförmiges" flüssiges oberflächenaktives Mittel in der sauren Form (ATMC), das in dem genannten nichtpolaren Medium löslich oder dispergierbar ist,
- - mindestens ein Neutralisierungsmittel (AN) des genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels, anwesend in einer Menge, die dem Zwei- bis Dreißigfachen, vorzugsweise dem Vierbis Zwanzigfachen der für die Neutralisation des genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC) stöchiometrisch notwendigen Menge entspricht,
- - 0,2 bis 5, vorzugsweise 0,3 bis 3 Moleküle Wasser pro Molekül des "multikettenförmigen" flüssigen oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC),
- wobei das Wasser mindestens teilweise durch Vermittlung des genannten "multikettenförmigen" oberflächanaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC) und/oder durch Vermittlung des genannten Neutralisierungsmittels (AN) eingebracht wird,
- - gegebenenfalls mindestens ein Emulgierungsmittel, das geeignet ist, das genannte Gel in Wasser oder in einem wäßrigen Medium zu emulgieren, und
- - gegebenenfalls mindestens einen festen Füllstoff, der in dem nichtpolaren Medium (MApo) löslich oder unlöslich ist.
- Unter nichtpolarem Medium (MApo) versteht man jeden bei der Herstellungstemperatur des genannten Gels flüssigen Bestandteil, der in dem Löslichkeitsbereich von HANSEN (Handbook of solubility parameters and other cohesion parameters - Allan F. M. BARTON, CRC Press Inc., 1983) gelegen ist und die folgenden Parameter aufweist:
- · δP Wechselwirkungen Keesom unterhalb 10 (J/cm³)1/2
- · δH Wasserstoffbindungen unterhalb 10 (J/cm³)1/2
- · δD Wechselwirkungen London oberhalb 15 (J/cm³)1/2.
- Als Beispiele für nichtpolare Medien (MApo) kann man nennen:
- · die Triglyceride von gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 14 bis 20 Kohlenstoffatomen. Es kann sich um synthetische oder vorzugsweise um natürliche Triglyceride handeln, wie Pflanzenöle vom Typ Rapsöl, Sojaöl, Erdnußöl, Butteröl, Baumwollkornöl, Leinöl, Kokosnußöl, Olivenöl, Palmöl, Traubenkernöl, Fischöl, Rizinusöl, Kopraöl,
- . die aromatischen Schnitte von Erdöl,
- . die Terpen-Verbindungen (D-Limonen, L-Limonen),
- . die Mischungen von Diestern Succinat/Adipat/Glutarat von Dimethyl, Dipropyl, Diisobutyl, Dibutyl,
- . die aliphatischen Kohlenwasserstoffe mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen (Isooctan, Kerosin, Benzin, Dieselkraftstoff, Mineralöle, Schmieröle),
- . die aromatischen Lösungsmittel (Anisol, Toluol),
- . die chlorierten Lösungsmittel (1,1,1-Trichlorethan),
- . die essentiellen Öle.
- Man versteht unter "multikettenförmigem" oberflächenaktivem Mittel (ATMC) jedes flüssige oberflächenaktive Mittel, bestehend aus mindestens zwei hydrophoben Ketten, die über das Zwischenstück eines hydrophilen Kopfes verbunden sind, wobei das oberflächenaktive Mittel in der sauren Form vorliegt.
- Als Beispiele kann man die folgenden oberflächenaktiven Mittel nennen, auf der Basis von:
- - Diesterphosphaten von alkoxylierten Alkoholen mit 2 bis 20, vorzugsweise 4 bis 10 Struktureinheiten Oxyalkylen, vorzugsweise Oxyethylen, und bei denen die Alkohole unter den gesättigten oder ungesättigten, geraden oder verzweigten Alkoholen mit 6 bis 30, vorzugsweise 6 bis 20 Kohlenstoffatomen ausgewählt werden,
- - Diesterphosphaten von alkoxylierten Alkylphenolen mit 2 bis 20, vorzugsweise 4 bis 10 Struktureinheiten Oxyalkylen, vorzugsweise Oxyethylen, und bei denen die Alkylphenole unter denen ausgewählt werden, bei denen der Rest Alkyl 6 bis 30, vorzugsweise 6 bis 20 Kohlenstoffatome enthält.
- Die Neutralisierungsmittel (AN) des genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels (ATMC) sind vorzugsweise flüssig und in dem genannten Medium der nichtpolaren Suspension unlöslich.
- Unter diesen kann man die primären, sekundären oder tertiären Amine und die Alkanolamine erwähnen.
- Als Beispiele kann man dazu das Triethanolamin, das Aminomethylpropanol, das Cocoamin und das Butylamin nennen.
- Als Beispiele für Mittel, die fähig sind, das genannte Gel der Erfindung in Wasser oder in einem wäßrigen Medium zu emulgieren, kann man die ethoxylierten Tristyrylphenole, die Sulfate oder Phosphate von ethoxylierten und/oder propoxylierten Tristyrylphenolen, die ethoxylierten und/oder propoxylierten Fettsäuren oder Fettalkohole, die ethoxylierten/propoxylierten Block-Copolymere und das Natrium-dodecylbenzolsulfonat nennen.
- Die gegebenenfalls anwesenden festen Füllstoffe können sowohl inerte als auch chemisch aktive Chargen sein.
- Als Beispiele kann man insbesondere nennen:
- - Füllstoffe vom Typ Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Pigmente,
- - Hydrokolloide, die geeignet sind, die wäßrigen Medien einzudicken, wie:
- . Polysaccharide, erhalten durch bakterielle Fermentation (Xanthangummi, Polysuccinoglycane, Rhamsan, Welan und Gellan),
- . Galactomannane (Guar-Gummis und ihre Derivate, Caroube, Tara),
- . Carraghenane,
- . Alginate,
- halbsynthetische Derivate von Cellulose, wie die Carboxymethylcellulosen, die Methylcellulosen, die Hydroxypropylcellulosen, die Hydroxyethylcellulosen,
- . die Polyacrylate von Alkalimetallen,
- . die Polyvinylalkohole,
- . die Polyethylenglycole,
- . die Polyvinylpyrrolidone,
- allein oder in Assoziation untereinander,
- - die Antischaummittel, wie Aluminiumstearat, hydrophobes Siliciumdioxid, Ethylen-bis-stearamid,
- - die Wirkstoffe wie Pflanzenschutzmittel,
- - die in Wasser löslichen basischen Verbindungen wie Natriummetasilicate, Tone,
- - die Anti-UV-Mittel wie Titanoxid und Zinkoxid.
- Die viskoelastischen Charakteristiken des Gels sind sowohl vom molaren Verhältnis Neutralisierungsmittel (AN)/"multikettenförmiges" oberflächenaktives Mittel (ATMC) als auch von den relativen Mengen des nichtpolaren Medium (MApo) und des "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels (ATMC) abhängig.
- Die Mengen von "multikettenförmigem" oberflächenaktivem Mittels (ATMC) betragen im allgemeinen 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-% bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des genannten Gels.
- Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Gele besitzen den Vorteil, viskoelastische Charakteristiken aufzuweisen, die von denen der "weichen" (oder "schwachen") Gele bis zu denen der "harten" (oder "starken") Gele reichen.
- Ein Gel ist ein viskoelastisches System, das durch einen Erhaltungs-Modul G' (bringt den festen Charakter des Gels zum Ausdruck) und durch einen Verlust-Modul G" (bringt den viskosen Charakter des Gels zum Ausdruck) in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit der Deformation charakterisiert werden kann.
- Man versteht unter "hartem" (oder "starkem") Gel jedes Gel, dessen Erhaltungs-Modul G' ein Plateau in einem Bereich der Winkelgeschwindigkeit aufweist, der im allgemeinen von 10&supmin;¹ bis 100 radian/s reicht. In diesem Bereich der Winkelgeschwindigkeit ist G' mindestens viermal größer als G".
- Ein "hartes" (oder "starkes") Gel kann günstigerweise mit Hilfe einer Menge von "multikettenförmigem" oberflächenaktivem Mittel (ATMC) von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% erhalten werden, bezogen auf das Gewicht des genannten Gels, mit einem molaren Verhältnis Neutralisierungsmittel (AN)/"multikettenförmiges" oberflächenaktives Mittel (ATMC) von fünf- bis zehnmal dem stöchiometrischen Verhältnis der Neutralisation, und einer Menge an Wasser von 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des genannten Gels.
- Man versteht unter "weichem" (oder "schwachem") Gel jedes Gel, dessen Erhaltungs-Modul G' ein Plateau in einem Bereich der Winkelgeschwindigkeit aufweist, der unter 1 radian/s liegt, und das in diesem Plateau oberhalb des Verlust-Moduls G" bleibt.
- Günstige Bedingungen zur Herstellung eines "weichen" (oder "schwachen") Gels entsprechen der Anwesenheit einer Menge von "multikettenförmigem" oberflächenaktivem Mittel (ATMC) von 1 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des genannten Gels, mit einem molaren Verhältnis Neutralisierungsmittel (AN)/ "multikettenförmiges" oberflächenaktives Mittel (ATMC) von fünfbis zehnmal dem stöchiometrischen Verhältnis der Neutralisation, und einer Menge an Wasser von 0,01 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des genannten Gels.
- Die den Gegenstand der Erfindung bildenden Gele können vielfältige Anwendungsmöglichkeiten aufweisen, je nach Beschaffenheit des nichtpolaren Mediums (MApo) und der eventuellen Füllstoffe.
- Die genannten Gele können beispielsweise verwendet werden:
- - als Reinigungsmittel für die Entfettung von Textilien durch Anwendung des genannten Gels, das ein aktives Lösungsmittel für Fette als nichtpolares Medium enthält, auf der zu behandelnden Fläche,
- - als Träger zum Suspendieren von Feststoffen, die im nicht gelierenden, nichtpolaren Medium natürlicherweise sedimentieren, insbesondere als Träger von Antischaummitteln,
- - in der Kosmetik für die Herstellung von Sonnenschutzcremes oder Sonnenschutzgelen, die Anti-UV-Mittel enthalten, oder für die Herstellung von Pflegecremes, deren kontinuierliche Phase ein Öl ist.
- Die Gele gemäß der Erfindung können ebenfalls nach Verdünnung im wäßrigen Medium als industrielles Reinigungsmittel für harte Oberflächen verwendet werden.
- Besonders interessante Gele gemäß der Erfindung sind diejenigen, die mindestens einen unter den Hydrokolloiden ausgewählten festen Füllstoff umfassen, der geeignet ist, die wäßrigen Medien einzudicken, wie vom Typ derjenigen, die oben erwähnt wurden.
- Die Erfindung betrifft somit ebenfalls ein nach Verdünnung in Wasser besonders spezifisch verwendbares Gel (G1) für die Formulierung von Bohrflüssigkeiten auf Wasserbasis, umfassend:
- - 100-(a+b+c+d) Gewichtsteile von mindestens einem nichtpolaren Medium (MApo),
- - eine Menge (a) von 0,5 bis 6, vorzugsweise 1 bis 4 Gewichtsteilen von mindestens einem "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittel in der sauren Form (ATMC), das in dem genannten nichtpolaren Medium löslich oder dispergierbar ist,
- - eine Menge (b) von mindestens einem Neutralisierungsmittel (AN) des genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels, die dem Zwei- bis Dreißigfachen, vorzugsweise dem Vier- bis Zwanzigfachen der für die Neutralisation des "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC) stöchiometrisch notwendigen Menge entspricht,
- - eine Menge (c) von Wasser, die 0,2 bis 5, vorzugsweise 0,3 bis 3 Molekülen Wasser pro Molekül des "multikettenförmigen" flüssigen oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC) entspricht,
- wobei das Wasser mindestens teilweise durch Vermittlung des genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC) und/oder durch Vermittlung des genannten Neutralisierungsmittels (AN) eingebracht wird, und
- - eine Menge (d) von 10 bis 50, vorzugsweise 20 bis 40 Gewichtsteilen von mindestens einem Hydrokolloid, das geeignet ist, die wäßrigen Medien einzudicken.
- Die für das Eindicken der wäßrigen Medien geeigneten Hydrokolloide können aus der vorstehend definierten Liste und insbesondere unter Xanthangummi, den Polysuccinoglycanen, Rhamsan, Wellan und Gellan ausgewählt werden.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das in dem Gel (Gel G1) vorhandene, für das Eindicken der wäßrigen Medien geeignete Hydrokolloid eine Mischung (M), die enthält:
- - mindestens ein Polysaccharid-Hydrokolloid (PSB), erhalten durch bakterielle Fermentation, das in Anwesenheit von Ionen Ca²&spplus; bei einem pH-Wert von über 10 stabil ist, und das einen pseudoplastischen Index von unterhalb oder gleich 0,5 bei einer Konzentration von 0,1 Gew.-% in destilliertem Wasser aufweist, und
- - mindestens ein Polymer-Hydrokolloid (PN) natürlichen Ursprungs, das in Anwesenheit von Zement und Ionen Ca²&spplus; bei einem pH-Wert von über 10 stabil ist, und das einen pseudoplastischen Index von oberhalb oder gleich 0,6 bei einer Konzentration von 0,3 Gew.-% in destilliertem Wasser aufweist,
- gemäß einem Gewichtsverhältnis PN/PSB von 20/80 bis 95/5, vorzugsweise von 50/50 bis 90/10.
- Der Ausdruck "stabil" in Anwesenheit von Zement und Ionen Ca²&spplus; bei einem pH-Wert von über 10 sagt aus, daß die Viskosität einer wäßrigen Lösung von Hydrokolloid nicht durch die Anwesenheit von Zement oder die Anwesenheit von Ionen Ca²&spplus;. bei einem pH- Wert von über 10 in Mitleidenschaft gezogen wird. Beispielsweise kann man ein Hydrokolloid, das in wäßriger Lösung von 0,3 Gew.-% bei einem gegebenen Geschwindigkeitsgradienten eine Viskosität aufweist, die nicht mehr als ± 20%, vorzugsweise nicht mehr als ± 10% von ihrem Ausgangswert abweist, als stabil betrachten, wenn man ihr 1 Gew.-% eines Zementes vom Typ Portland CPA 55® (gehandelt von Les Ciments Frangais) zusetzt, bezogen auf das Gewicht der genannten Lösung.
- Der erwähnte pseudoplastische Index ist derjenige, der mit Hilfe des Modells von OSTWALD berechnet wird, angewendet bei der Rheologie-Kurve, die durch Ausfließen mit Hilfe einer Apparatur LOW SHEAR, gehandelt von CONTRAVES, erhalten wird.
- Dieser Index wird von der folgenden Gleichung in Abzug gebracht:
- Log η = Log K + (n - 1) Log γ
- worin η die Viskosität in mPa.s, K den Index der Konsistenz, n den Index der Pseudoplastizität und γ den Schergradienten in s&supmin;¹ darstellen.
- Unter den durch bakterielle Fermentation erhaltenen Polysaccharid-Hydrokolloiden (PSB), die in der Mischung (M) vorliegen können, kann man erwähnen:
- - die Succinoglycane, deren Basis-Struktureinheit Glucose, Galactose und einen Rest Succinyl enthält. Sie sind in den europäischen Patentanmeldungen EP-A-351 303 und 40 445 sowie in Carbohydrate Research, 73 (1979), S. 159-168 von Clarence A. Knutson beschrieben und können durch mikrobielle Fermentation eines Mediums, das eine Kohlenstoffguelle umfaßt, mit Hilfe eines Mikroorganismus erhalten werden, der von der Gattung Arthrobacter wie Arthrobacter stabilis, insbesondere der Stamm Arthrobacter stabilis NRRL-B-1973, von der Gattung Agrobacterium wie Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium radiobacter oder Agrobacterium rhizogenes, von der Gattung Rhizobium, insbesondere Rhizobium meliloti und Rhizobium trifoli, von der Gattung Alcaligenes wie Alcaligenes faecalis, insbesondere die myxogene Varietät, oder auch von der Gattung Pseudomonas, insbesondere die Stämme Pseudomonas sp. NCIB 11264 und NCIB 11592, stammt. Unter diesen Succinoglycanen kann man ganz besonders die Rheozan-Gummis nennen, beschrieben in der europäischen Patentanmeldung EP-A-351 303, und erhalten durch Fermentation einer Kohlenstoffquelle mit Hilfe des Stammes Agrobacterium tumefaciens I-736, hinterlegt bei der Collection Nationale de Culture des Microorganismes (CNCM);
- - die Rhamsan-Gummis, deren Basis-Struktureinheit Glucose und Rhamnose enthält. Sie können durch mikrobielle Fermentation eines Mediums, das eine Kohlenstoffquelle umfaßt, mit Hilfe eines Mikroorganismus erhalten werden, der von der Gattung Alcaligenes vorzugsweise vom Stamm Alcaligenes ATCC 31961, oder auch von der Gattung Gattung Pseudomonas, insbesondere den Stämmen Pseudomonas paucimobilis und ganz besonders bevorzugt den Stämmen I-886, hinterlegt bei (CNCM) und dem Stamm DSM 4429 stammt; diese Polysaccharide sind in den europäischen Patentanmeldung EP-A-77 680 und 339 445 beschrieben;
- - die Welan-Gummis, deren Basis-Struktureinheit Glucose, Glucuronsäure, Rhamnose und Mannose enthält. Sie sind in Jansson PE, Lindberg B und Wildmalm G (1985) Carbohydrate Research 139, 217-223 beschrieben und können durch mikrobielle Fermentation eines Mediums, das eine Kohlenstoffquelle umfaßt, mit Hilfe eines Mikroorganismus erhalten werden, der von der Gattung Alcaligenes vorzugsweise vom Stamm Alcaligenes ATCC 31555 stammt.
- Unter den Polymer-Hydrokolloiden natürlichen Ursprungs (PN) kann man erwähnen:
- - die halbsynthetischen Derivate von Cellulose wie Hydroxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxymethylpropylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Carboxymethylcellulose;
- - die alkoxylierten Derivate von Guar-Gummi (genannt Hydroxyalkylguars), die pro Molekül 0,01 bis 5, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 Struktureinheit(en) Oxyalkylen, vorzugsweise Oxyethylen und/ oder Oxypropylen enthalten. Sie können durch Reaktion von natürlichem Guar mit einem Alkylenoxid (Ethylenoxid und/oder Propylenoxid) erhalten werden.
- Das Gel (Gel G1) gemäß der Erfindung kann in besonderer Weise als Hydrokolloid eine Mischung (M) umfassen, die enthält:
- - ein Succinoglycan-Polysaccharid und
- - ein Hydroxyalkyl-Guar, das 0,01 bis 5, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 Struktureinheit(en) Oxyethylen und/oder Oxypropylen enthält, gemäß einem Gewichtsverhältnis Hydroxyalkyl-Guar/Succinoglycan von 20/80 bis 95/5, vorzugsweise von 50/50 bis 90/10.
- Die Mischung (M) kann durch trockenes Vermischen der Pulver von Polysaccharid-Hydrokolloid (PSB), erhalten durch bakterielle Fermentation, und von Polymer-Hydrokolloid natürlichen Ursprungs (PN) nach jeder dem Fachmann bekannten Methode erhalten werden.
- Die Erfindung betrifft ebenfalls das Verfahren zur Herstellung des Gels gemäß der Erfindung, das darin besteht, seine verschiedenen Bestandteile, das Neutralisierungsmittel (AN) und das "multikettenförmige" flüssige oberflächenaktive Mittel (ATMC) miteinander zu vermischen, wobei jedes getrennt in das nichtpolare Medium (MApo) eingebracht wird, vorzugsweise das Neutralisierungsmittel (AN) nach dem "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittel (ATMC).
- Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, das "multikettenförmige" oberflächenaktive Mittel (ATMC) unter mechanischem Rühren in das auf einer Temperatur von 15ºC bis 50ºC, im allgemeinen 25ºC bis 35ºC gehaltene nichtpolare Medium (MApo) einzutragen sowie anschließend gegebenenfalls das Emulgierungsmittel, das Neutralisationsmittel (AN) und gegebenenfalls die Füll- Stoffe.
- Wenn das Gel die Zusammensetzung des Gels G1 aufweist, so kann es durch Eintragen des "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels (ATMC), danach des Neutralisierungsmittels (AN) und schließlich des Hydrokolloids unter mechanischem Rühren in das nichtpolare Medium (MApo) hergestellt werden.
- Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls ein Verfahren zum Gelieren eines nichtpolaren Mediums (MApo) zum Gegenstand, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man in das genannte nichtpolare Medium einträgt:
- - mindestens ein "multikettenförmiges" flüssiges oberflächenaktives Mittel in der sauren Form (ATMC), das in dem genannten nichtpolaren Medium löslich oder dispergierbar ist,
- - mindestens ein Neutralisierungsmittel (AN) des genannten "multikettenförmigen" flüssigen oberflächenaktiven Mittels, anwesend in einer Menge, die dem Zwei- bis Dreißigfachen, vorzugsweise dem Vier- bis Zwanzigfachen der für die Neutralisation des genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC) stöchiometrisch notwendigen Menge entspricht,
- - 0,2 bis 5, vorzugsweise 0,3 bis 3 Moleküle Wasser pro Molekül des "multikettenförmigen" flüssigen oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC),
- wobei das Wasser mindestens teilweise durch Vermittlung des genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC) und/oder durch Vermittlung des genannten Neutralisierungsmittels (AN) eingebracht wird,
- - gegebenenfalls mindestens ein Emulgierungsmittel, das geeignet ist, das erhaltene Gel in Wasser oder in einem wäßrigen Medium zu emulgieren, und
- - gegebenenfalls mindestens einen festen Füllstoff, der in dem nichtpolaren Medium (MApo) löslich oder unlöslich ist.
- Die Beschaffenheit und die jeweiligen Mengen der verschiedenen Bestandteile, die sich nach der gewünschten Verwendung des zu erhaltenden Gels sowie den Verfahrensbedingungen richten, wurden bereits oben erwähnt.
- Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung des Gels (Gel G1) zur Herstellung einer Bohrflüssigkeit auf Wasserbasis und insbesondere zur Herstellung einer Bohrflüssigkeit auf Wasserbasis für die Fertigung von geformten Wandungen.
- Das Verfahren zur Herstellung von derartigen Bohrflüssigkeiten besteht darin, das Gel (Gel G1) in Wasser zu verdünnen.
- Im allgemeinen verdünnt man bei diesem Herstellungsverfahren Mengen von Gel in Wasser in der Weise, daß die fertige Bohrflüssigkeit 0,01 bis 3 Gewichtsteil(e) Hydrokolloid, das zum Eindicken der wäßrigen Medien geeignet ist, eingebracht durch Vermittlung des Gels, pro 100 Teile Wasser umfaßt. Vorzugsweise umfaßt die Bohrflüssigkeit 0,05 bis 1,5 Gewichtsteile Hydrokolloid pro 100 Teile Wasser.
- Die Verwendung des Gels (Gel G1) gemäß der Erfindung zur Herstellung von Bohrflüssigkeiten aus Wasserbasis weist mehrere Vorteile auf.
- Zunächst umfassen die erhaltenen Bohrflüssigkeiten nur Wasser und geringe Mengen des Gels (Gel G1). Die Tatsache, daß geringe Mengen von Gel (Gel G1) verwendet werden, ermöglicht nach der Anwendung eine Bohrflüssigkeit mit Bohrabfällen zu entsorgen, die keinen Sondermüll darstellt. Tatsächlich ist das Gel (Gel G1) schnell biologisch abbaubar und die Lagerung der Bohrabfälle erfordert keine besonderen Bedingungen.
- Weiterhin weisen die erhaltenen Bohrflüssigkeiten eine bedeutende Wasserretention auf, wodurch die Infiltrationen in den Boden im Verlauf des Ausschachten eines Tunnels vermieden werden, insbesondere im Fall der Fertigung von geformten Wandungen. Die verwendeten Bohrflüssigkeiten weisen im allgemeinen ein Filtrat bei 30 min (V&sub3;&sub0;) von höchstens 30 ml, vorzugsweise höchstens 25 ml und noch bevorzugter von höchstens 20 ml auf, wobei die Meßmethode für das Filtrat die in den Beispielen angegebene ist.
- Die erhaltenen Flüssigkeiten weisen außerdem rheologische Eigenschaften auf, die an ihre Verwendung für die Fertigung von geformten Wandungen angepaßt sind. Sie besitzen insbesondere ein derart pseudo-plastisches Verhalten, daß es möglich ist, sie leicht zu pumpen, ohne daß die Anwendung von Rührmitteln mit starker Scherwirkung erforderlich ist.
- Im allgemeinen weisen die ausgehend von dem Gel (Gel G1) gemäß der Erfindung erhaltenen Bohrflüssigkeiten eine plastische Viskosität FANN (Vp) zwischen 5 und 15 mPa.s auf, vorzugsweise zwischen 5 und 10 mPa.s. Sie weisen ebenfalls eine Viskosität MARSH (VM) zwischen 30 und 140 s, vorzugsweise zwischen 30 und 100 s und noch bevorzugter zwischen 35 und 50 s auf. Sie weisen außerdem einen Wert Yield (YV) zwischen 2 und 10 Pa auf. Diese verschiedenen Viskositäten werden nach den in den Beispielen angegebenen Tests gemessen.
- Schließlich behalten die ausgehend von dem Gel (Gel. G1) hergestellten Bohrflüssigkeiten ihre Eigenschaften nach dem In-Kontakt-Bringen mit den Bodenaushebungen und den Ionen Ca²&spplus; des Betons bei. So ist es möglich, nach der Abtrennung der Bohrrückstände von der Bohrflüssigkeit einen wesentlichen Teil dieser Flüssigkeit zurückzugewinnen. Dies ist ein bedeutender Vorteil gegenüber den bekannten Flüssigkeiten des Standes der Technik im allgemeinen auf der Basis von Bentonit, die nicht zurückgewonnen werden können. Diese verlieren nämlich ihre rheologischen Eigenschaften nach dem In-Kontakt-Bringen mit den löslichen Ionen, die im Boden oder zusammen mit den Ionen Ca²&spplus; des Betons anwesend sein können.
- Die Erfindung betrifft schließlich die Verwendung des Gels (Gel G1) in Assoziation mit einem oberflächenaktiven Mittel (TA) als Vorläufersystem einer Bohrflüssigkeit in Form von Schaum für das Ausschachten von Tunnels mit Hilfe einer Tunnelvortriebsmaschine.
- Die Erfindung betrifft somit ebenfalls ein Vorläufersystem einer Bohrflüssigkeit in Form von Schaum, die das Gel (Gel G1) gemäß der Erfindung und ein oberflächenaktives Mittel (TA) umfaßt.
- Das oberflächenaktive Mittel (TA) kann unter jedem Typ von oberflächenaktiven Mitteln ausgewählt werden, der in Wasser löslich und mit den Hydrokolloiden kompatibel ist, die geeignet sind, die einen Teil des Gels (Gel G1) bildenden wäßrigen Medien einzudicken. Diese oberflächenaktiven Mittel sollen ermöglichen einen Schaum zu bilden und chemisch und thermisch unter den Lagerbedingungen stabil sein. Es kann sich dabei um ein kationisches, anionisches, ionisches oder amphoteres oberflächenaktives Mittel handeln.
- Das oberflächenaktive Mittel (TA) des Vorläufersystems von Schaum kann insbesondere ausgewählt werden unter:
- . den Alkylsulfaten der Formel ROSO&sub3;M, worin R einen Rest Alkyl oder Hydroxyalkyl mit 5 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 10 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt, M ein Wasserstoffatom oder ein Alkali-Kation (Natrium, Kalium, Lithium), Ammonium-Kation, substituiert oder nicht substituiert (Methyl-, Dimethyl-, Trimethyl-, Tetramethylammonium, Dimethylpiperidinium) oder ein Derivat eines Alkanolamins (Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Monoisopropanolamin) bedeutet;
- . den Betainen, den Alkylbetainen, den Alkyldimethylbetainen, den Alkylamidobetainen, den Alkyltrimethylsulfobetainen,
- . den Mischungen von Alkylamidobetainen und Natrium-Alkylsulfosuccinaten, worin der Rest Alkyl 4 bis 18 Kohlenstoffatome aufweist,
- . den Alkylethersulfaten RO (CH&sub2;CHR&sub1;O)nSO&sub3;M, worin n zwischen 0,5 und 30, vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 beträgt, und worin R&sub1; eine Gruppe Alkyl mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 15 Kohlenstoffatomen darstellt, wobei diese Verbindungen im Mittel 0,5 bis 30, vorzugsweise 0,5 bis 10 Struktureinheiten Oxyethylen und/oder Oxypropylen aufweisen, und M ein Wasserstoffatom oder ein Alkali-Kation (Natrium, Kalium, Lithium), Ammonium- Kation, substituiert oder nicht substituiert (Methyl-, Dimethyl-, Trimethyl-, Tetramethylammonium, Dimethylpiperidinium) oder ein Derivat eines Alkanolamins (Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Monoisopropanolamin) bedeutet;
- . den alpha-Olefinsulfonaten;
- . den Alkylpolyglycosiden der Formel R (OCH&sub2;CH&sub2;)n(G)m, worin R ein gerader oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist, G einen reduzierenden Zucker mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen wie Galactose, Glucose oder Fructose bedeutet, n zwischen 0 und 20 und m zwischen 1 und 10 betragen;
- . den Alkylamphomonoacetaten, den Alkylamphodiacetaten wie Natrium-Cocoamphoacetat, gehandelt unter den Bezeichnungen MIRAPON EXCEL® und MIRANOL ULTRA® von RH NE-POULENC.
- Die jeweiligen Mengen von oberflächenaktivem Mittel (TA) und von Gel des Vorläufersystems der Bohrflüssigkeit in Form von Schaum können in Abhängigkeit von der Anwendung des Vorläufersystems sehr variabel sein. Der Gehalt an oberflächenaktivem Mittel (TA) kann somit zwischen 1 Gew.-% und 2000 Gew.-% betragen, bezogen auf das Gewicht des Gels (Gel G1).
- Das Vorläufersystems der Bohrflüssigkeit in Form von Schaum gemäß der Erfindung kann außer den Hydrokolloiden, die für das Eindicken der wäßrigen Medien geeignet sind, mindestens einen festen Füllstoff umfassen, wie:
- . natürliches (Sand, Diatomeenerde) oder synthetisches (aus der Fällung) Siliciumdioxid,
- . Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat,
- . Metalloxide wie Eisenoxid (Hämatit, Magnetit),
- . natürliche (Ocker) oder synthetische Pigmente,
- . Schaumregulierungsmittel wie Aluminiumstearat, hydrophobes Siliciumdioxid, Ethylen-bis-stearamid,
- . natürlichen, gelöschten oder wasserhaltigen (hydroique) Kalk,
- . Gips (Anhydrit, Semihydrat),
- . Wirkstoffe wie Pflanzenschutzmittel,
- . in Wasser lösliche basische Verbindungen wie Natriummetasilicate, Polysilicate, Tone (Kaolin, Smectit, Illit), Talk, Glimmer.
- Diese festen Füllstoffe können höchstens 50 Gew.-% des Vorläufersystems der Bohrflüssigkeit in Form von Schaum ausmachen, vorzugsweise höchstens 20 Gew.-% und noch mehr bevorzugt höchstens 15 Gew.-%.
- Die Größe der Teilchen liegt im allgemeinen zwischen 0,1 um und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 um und 200 um.
- Diese Füllstoffe können ganz oder teilweise in das Vorläufersystem auf dem Umweg über das Gel (Gel G1) eingetragen werden. Das in die Zusammensetzung des Vorläufers eintretende Gel kann nämlich feste Füllstoffe umfassen.
- Wenn nur ein geringer Anteil an festen Füllstoffen in das Vorläufersystem eingebracht wird, so werden die genannten Füllstoffe im allgemeinen vollständig auf dem Umweg über das Gel (Gel G1) eingetragen.
- Die festen Füllstoffe können auch getrennt vom Gel (Gel G1) eingetragen werden.
- Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrflüssigkeit in Form von Schaum, das darin besteht, das oben definierte Vorläufersystems in Wasser zu verdünnen und zu rühren. Dieses Rühren wird in klassischer Weise durch Einleiten eines komprimierten Gases wie Luft oder Stickstoff in das mit Wasser verdünnte Vorläufersystem der Bohrflüssigkeit in Form von Schaum erzeugt.
- Das Vorläufersystem wird in Wasser der Weise verdünnt, daß die am Schluß vorliegende Menge des oberflächenaktiven Mittels (TA) des Vorläufersystems in Wasser zwischen 0,05 Gew.-% und 25 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,05 Gew.-% und 15 Gew.-%, und noch mehr bevorzugt zwischen 0,2 Gew.-% und 1,5 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Wasser.
- Vorzugsweise wird der Schaum in der Weise erzeugt, daß der Expansionskoeffizient K, gemessen bei atmosphärischem Druck, zwischen 5 und 10 beträgt, wobei der Koeffizient K durch die folgende Beziehung bestimmt wird:
- K = Vm/Va
- worin Vm das Volumen des Schaumes nach der Aktivierung des Vorläufersystems in Lösung und Va das Volumen des Vorläufersystems in Lösung vor der Aktivierung sind.
- Der Schaum kann in klassischer Weise in einem Schaumgenerator erzeugt werden. So kann beispielsweise bei der Verwendung des Schaumes für das Ausschachten von Tunnels mit Hilfe einer Tunnelvortriebsmaschine dieser Schaum durch angepaßte Mittel eingespritzt werden, vor der Schneidscheibe und/oder in der Einschlußkammer, wo er sich mit den Bohrabfällen vermischt.
- Die Erfindung betrifft schließlich die Verwendung der Bohrflüssigkeit in Form von Schaum, erhalten mit Hilfe des Vorläufersystems, für das Ausschachten von Tunnels, beispielsweise mit Hilfe einer Tunnelvortriebsmaschine, insbesondere mittels eines Vortriebsschildes wie einem Erddruckschild.
- Die Zusammensetzung des Vorläufersystems der Bohrflüssigkeit in Form von Schaum [insbesondere der jeweiligen Mengen von oberflächenaktivem Mittel (TA) und von Gel] variiert in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Terrains, in dem der Tunnel ausgeschachtet wird. Der Fachmann wird die Mengen von oberflächenaktivem Mittel (TA) und von Gel in Abhängigkeit von dem auszuschachtenden Terrain anpassen können.
- Die mit Hilfe des Vorläufersystems erhaltene Bohrflüssigkeit in Form von Schaum weist mehrere Vorteile bei dieser Anwendung auf.
- Sie ermöglicht es, die Reibungen der Schneidscheibe an der Abbaufront in beträchtlicher Weise zu verringern.
- Sie weist eine gute Stabilität auf, obwohl sie höheren Drücken als dem atmosphärischem Druck und Scherbeanspruchungen ausgesetzt wird, die an der Fläche vor dem Schneidzylinder, in der Einschlußkammer und im Bereich der endlosen Schnecke der Tunnelvortriebsmaschine herrschen.
- Diese Flüssigkeit in Form von Schaum ist auch wegen dieser plastischen Eigenschaften leicht zu pumpen.
- Sie ermöglicht schließlich, die Fließfähigkeit der Bohrabfälle auf der Basis von Ton zu verbessern.
- Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung ohne jedoch ihren Umfang einzuschränken.
- Allgemeine Vorschrift zur Herstellung des Gels
- Das nichtpolare Medium (MApo) wird in einen Behälter von 1 Liter gebracht.
- Anschließend trägt man bei Umgebungstemperatur das "multikettenförmige" Mittel (ATMC) unter Rühren mit Hilfe eines entflockenden Flügelrührers Rayneri® ein, gehandelt von Rayneri, der mit 400 Umdr./min läuft. Danach rührt man noch 5 Minuten lang.
- Dann trägt man das Neutralisierungsmittel (AN) ein und rührt wiederum 5 Minuten lang.
- Schließlich trägt man gegebenenfalls das Hydrokolloid ein.
- Nach dem Rühren 5 Minuten lang läßt man das Medium etwa zwei Stunden lang stehen.
- Man stellt nach der obigen Vorschrift das folgende Gel (G1-1) her: Tabelle 1
- * "multikettenförmiges" oberflächenaktives Mittel auf der Basis von Phosphat-diester, ethoxyliert mit C&sub8;-C&sub1;&sub4; und enthaltend 5,5 Struktureinheiten Oxyethylen sowie Wasser in einer Menge von unter 2 Gew.-%, gehandelt von Rhöne-Poulenc
- ** Xanthangummi, gehandelt von Rhöne-Poulenc
- Das erhaltene Gel (Gl-1) ist ein "weiches" Gel. Die in Fig. 1 angegebene Kurve stellt die Veränderung des Erhaltungs-Moduls G' und des Deformations-Moduls G" in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit der Deformation dar, ausgedrückt in radian/s.
- Dieses Gel (Gl-1) wird anschließend in Wasser gemäß einer Menge dispergiert, die es ermöglicht, ein verdünntes Medium zu erhalten, das eine Konzentration an Xanthangummi von 0,5 Gew.-% aufweist.
- Die Fig. 2 zeigt, daß die Veränderung der dynamischen Viskosität des erhaltenen Mediums in Abhängigkeit vom Gradienten der Geschwindigkeit, gemessen mit Hilfe des Rheomat 115® (gehandelt von Contraves), praktisch vergleichbar ist mit der einer Lösung von Xanthangummi zu 0,5% in Wasser.
- Die erhaltene Dispersion kann somit gepumpt werden.
- Man stellt nach der obigen Vorschrift das folgende Gel (Gl-2) her: Tabelle 2
- * "multikettenförmiges" oberflächenaktives Mittel auf der Basis einer Mischung von ethoxylierten Mono- und Dilaurylester-phosphaten, enthaltend Wasser in einer Menge von unter 2 Gew.-%, gehandelt von Rhöne-Poulenc.
- Das erhaltene Gel ist "hart".
- Man stellt nach der oben definierten Vorschrift die folgende Zusammensetzung her:
- Rapsöl 87
- Dodecylbenzolsulfonsäure 5
- Aminomethyl-propanol 8
- Die Verwendung von Dodecylbenzolsulfonsäure, die ein nicht multikettenförmiges oberflächenaktives Mittel ist, in der Zusammensetzung ermöglicht nicht, ein Gel im nichtpolaren Medium zu erhalten. Die Zusammensetzung bleibt flüssig.
- Beispiel 4 - Rheologische Eigenschaften einer Bohrflüssigkeit, hergestellt mit Hilfe eines Gels (Gl-3) gemäß der Erfindung, umfassend Hydrokolloide in Form einer Mischung (M)
- Man mischt gemäß einem Gewichtsverhältnis von 80/20 eine Mischung von Hydroxypropylguar mit 0,4 Struktureinheiten Oxypropylen pro Molekül (JAGUAR HP8® von RH NE-POULENC), das einen pseudoplastischen Index in Lösung zu 0,3 Gew.-% in Wasser der Härte 22HT (324 mg/l CaCl&sub2;, 2 H&sub2;O) von 0, 94 aufweist und RHEOZAN® (von RH NE-POULENC), das einen pseudoplastischen Index in Lösung zu 0,1 Gew.-% in Wasser der Härte 22HT (324 mg/l CaCl&sub2;, 2 H&sub2;O) von 0,36 aufweist.
- Ein Gel (Gl-3) wird wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei man nur das RHODOPOL 23® durch die Mischung (M) ersetzt.
- Das Gel (Gl-3) wird in Wasser gemäß einer Menge dispergiert, die ermöglicht, ein verdünntes Medium zu erhalten, das eine Konzentration an Mischung (M) von 1 Gew.-% aufweist. Man untersucht die Eigenschaften der erhaltenen Bohrflüssigkeit bei verschiedenen pH-Werten von 4,5, 9,6 und 13 sowie in Anwesenheit oder nicht in Anwesenheit von Zement bei einem Konzentrations-Gehalt von 1 Gew.-% oder 5 Gew.-%.
- Das Gel (Gl-3) und der Zement werden unter Rühren mit Hilfe eines Rührers IKA bei 1500 Umdr./min in Wasser eingebracht.
- Die Messungen bei verschiedenen pH-Werten ermöglichen, das Verhalten der Bohrflüssigkeit in Kontakt mit mehr oder weniger sauren Böden zum Ausdruck zu bringen. Die Einstellung des pH- Wertes erfolgt unmittelbar nach der Dispersion des Gels (Gl-3) in Wasser. Anschließend läßt man die Lösung stehen, eine Stunde vor der eventuellen Zugabe des Zementes (Portland CPA 55).
- Die Einstellung des pH-Wertes wird mit Hilfe von Essigsäure (10%) für den pH-Wert 4,5 und mit Hilfe von Natriumhydroxid (10%) für den pH-Wert 13 vorgenommen. Der pH-Wert 9,6 entspricht dem natürlichen pH-Wert des Gels (Gl-3), das die Mischung (M) umfaßt.
- Bei den Lösungen der verschiedenen Konzentrationen werden die Werte der plastischen Viskosität (Vp), der Wert Yield (YV) und die Viskosität Marsh (Vm) bei 0 h, 2 h oder 24 h nach der Herstellung der verschiedenen Flüssigkeiten gemessen. Die Messungen werden gemäß den folgenden Tests realisiert.
- a. Test für die plastische Viskosität (Vp) und den Wert Yield (Yv):
- - man stellt 400 g einer Bohrflüssigkeit auf Wasserbasis durch Verdünnen des Gels (Gl-3) in Wasser her: das Gel wird in Wasser 22HT mit Hilfe eines Rührers IKA hydratisiert, der entflockende Flügel dreht mit einer Geschwindigkeit von 400 Umdr./min beim Eintragen des Gels und anschließend während 15 Minuten von 800 Umdr./min., danach
- - mißt man die Viskosität der Lösung mit Hilfe eines Viskosimeters FANN bei 300 und bei 600 Umdr./min.
- - Davon bringt man in Abzug:
- . die plastische Viskosität Vp = L&sub6;&sub0;&sub0; - L&sub3;&sub0;&sub0; in MPa.s, und
- . den Wert Yield YV = L&sub6;&sub0;&sub0;/2 - Vp in Pa.
- - man stellt 1000 g einer Bohrflüssigkeit auf Wasserbasis durch Verdünnen des Gels (Gl-3) in Wasser her: die Mischung (M) wird in Wasser 22HT mit Hilfe eines Rührers IKA hydratisiert, der entflockende Flügel dreht mit einer Geschwindigkeit von 800 Umdr./ min beim Eintragen des Gels und anschließend während 15 Minuten,
- - man mißt mit Hilfe eines Viskosimeters MARSH die Auslaufzeit in Sekunden von 946 cm³ Lösung.
- Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt. Tabelle 3
- Man stellt fest, daß die Werte der plastischen Viskosität (Vp), die Viskosität Marsh (VM) und der Wert Yield (YV) durch die Anwesenheit von Zement in Konzentrationen von 1 Gew.-% oder 5 Gew.-% nur wenig in Mitleidenschaft gezogen wurden.
- Es wurden ebenfalls der Wert der Filtrate gemessen, um die Kapazität der Flüssigkeit bei der Retention von Wasser zu bewerten. Zu diesem Zweck filtriert man die Flüssigkeiten nach der Kontamination durch Zement mit einer Filterpresse bei niedriger Temperatur (Modell 12 BL 2 Fann) und mißt das Volumen des Filtrates für t = 1 min, 4 min, 7 min 30 s und 30 min, jeweils V&sub1;, V&sub4;, V7,3 und V&sub3;&sub0;.
- Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefaßt. Tabelle 4
- Man beobachtet, daß die Werte des Filtrates niedrig bleiben, sogar in Anwesenheit von Zement. Die Bohrflüssigkeit behält ihre Eigenschaften der Retention von Wasser nach der Verwendung bei.
- Man realisiert Bohrflüssigkeiten auf der Basis von Bentonit und unterzieht sie den gleichen Tests wie in Beispiel 3. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 zusammengefaßt.
- Der natürliche pH-Wert der Bohrflüssigkeit auf der Basis von Bentonit beträgt 10,7. Tabelle 5
- Man beobachtet, daß der mit Zement kontaminierte Bentonit nach Ablauf von 24 Stunden geliert. Dieses Gel ist nicht pumpfähig und kann nicht mehr als Bohrflüssigkeit für die Fertigung von geformten Wandungen verwendet werden. Tabelle 6
- Man stellt fest, daß sobald der Bentonit in Anwesenheit von Ionen Ca²&spplus; vorliegt, sich die Werte der Filtrate beträchtlich erhöhen. Der Bentonit, der gute Eigenschaften der Retention von Wasser bei Abwesenheit von Zement (V&sub3;&sub0; < 20 ml) aufweisen würde, gewährleistet diese Funktion nicht mehr nach einer ersten Verwendung in Anwesenheit von Zement.
- Man trägt in Wasser ein:
- . das Gel (Gl-1) von Beispiel 1 im Verhältnis von 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Wasser, und
- . Rhodapex AB-20 von Rhöne-Poulenc als oberflächenaktives Mittel (TA) im Verhältnis von 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Wasser. Das Rhodapex AB-20 ist ein Ammonium-alkylethersulfat.
- Anschließend rührt man diese Mischung mit Hilfe eines Flügelrührers und läßt die erhaltene Zusammensetzung einige Minuten lang stehen.
- Danach wird die Zusammensetzung in einen Schaumgenerator eingespritzt und mit einem sandig-kiesigen Boden vermischt, der mit 15% Wasser gesättigt ist. Die Zusammensetzung wird im Verhältnis von 2 Gew.-% eingetragen, bezogen auf das Gewicht des Bodens und des Wassers in dem genannten Boden.
- Um die Fluidität des mit dem Schaum vermischten Bodens zu kontrollieren, führt man mit dem Boden eine Messung am Kegel von Abrams durch: dieser beträgt 15 cm. Diese Messung bringt das plastische Verhalten des Bodens zum Ausdruck, der das Schäumungsmittel enthält. Andererseits stellt man fest, daß das Medium nicht sedimentiert.
- Dieser Boden ist somit einfach zu pumpen und abzutransportieren, im Gegensatz zu einem sandigen Boden ohne den Zusatz von Schaum, der eine schnelle Sedimentation und kein plastisches Verhalten aufweist.
- Man stellt ebenfalls fest, daß der Boden nicht an den Stahlteilen haftet. Der Schaum ermöglicht somit eine Herabsetzung der Reibungen mit dem Zahnrad.
- Man trägt in Wasser ein:
- . das Gel (G1-1) von Beispiel 1 im Verhältnis von 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Wasser, und
- . Rhodapex AB-20 als oberflächenaktives Mittel (TA) im Verhältnis von 0,8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Wasser. Anschließend rührt man diese Mischung mit Hilfe eines Flügelrührers und läßt die erhaltene Zusammensetzung einige Minuten lang stehen.
- Danach wird die Zusammensetzung in einen Schaumgenerator eingespritzt und mit einem sandigen Boden vermischt, der eine starke Unregelmäßigkeit in der Korngröße zwischen 0,1 und 0,3 mm und einen Wassergehalt von 16% aufweist. Die Zusammensetzung wird im Verhältnis von 3 Gew.-% eingetragen, bezogen auf das Gewicht des Bodens und des Wassers in dem genannten Boden.
- Um die Fluidität des mit dem Schaum vermischten Bodens zu kontrollieren, führt man mit dem Boden eine Messung am Kegel von Abrams durch: dieser beträgt 15 cm. Diese Messung bringt das plastische Verhalten des Bodens zum Ausdruck, der das Schäumungsmittel enthält. Andererseits stellt man fest, daß das Medium nicht sedimentiert.
- Dieser Boden ist somit einfach zu pumpen und abzutransportieren, im Gegensatz zu einem sandigen Boden ohne den Zusatz von Schaum, der eine schnelle Sedimentation und kein plastisches Verhalten aufweist.
- Man stellt ebenfalls fest, daß der Boden nicht an den Stahlteilen haftet. Der Schaum ermöglicht somit eine Herabsetzung der Reibungen mit dem Zahnrad.
- Man trägt in Wasser ein:
- .das Gel (Gl-1) im Verhältnis von 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Wasser, und
- .Rhodapex AB-20 im Verhältnis von 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Wasser. Anschließend rührt man diese Mischung mit Hilfe eines Flügelrührers und läßt die erhaltene Zusammensetzung einige Minuten lang stehen.
- Danach wird die Zusammensetzung in einen Schaumgenerator eingespritzt und mit einem schlammigen Boden vermischt, der einen Gehalt an Ton zwischen 15% und 18% und einen Wassergehalt von 15% aufweist. Die Zusammensetzung wird im Verhältnis von 10 Gew.-% eingetragen, bezogen auf das Gewicht des Bodens.
- Um die Fluidität des mit dem Schaum vermischten Bodens zu kontrollieren, führt man mit dem Boden eine Messung am Kegel von Abrams durch: dieser beträgt 15 cm. Diese Messung bringt das plastische Verhalten des Bodens zum Ausdruck, der den Schaum enthält. Andererseits stellt man fest, daß das Medium nicht sedimentiert.
- Dieser Boden ist somit einfach zu pumpen und abzutransportieren, im Gegensatz zu einem sandigen Boden ohne den Zusatz von Schaum, der eine schnelle Sedimentation und kein plastisches Verhalten aufweist.
- Man stellt ebenfalls fest, daß der Boden nicht an den Stahlteilen haftet. Der Schaum ermöglicht somit eine Herabsetzung der Reibungen mit dem Zahnrad.
Claims (34)
1. Gel eines nichtpolaren Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß es
enthält:
- mindestens ein nichtpolares Medium (MApo),
- mindestens ein "multikettenförmiges" flüssiges
oberflächenaktives Mittel in der sauren Form (ATMC), das in dem genannten
nichtpolaren Medium löslich oder dispergierbar ist,
- mindestens ein Neutralisierungsmittel (AN) des
"multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels, anwesend in einer Menge, die
dem Zwei- bis Dreißigfachen, vorzugsweise dem Vier- bis
Zwanzigfachen der für die Neutralisation des "multikettenförmigen"
oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC) stöchiometrisch
notwendigen Menge entspricht,
- 0,2 bis 5, vorzugsweise 0,3 bis 3 Moleküle Wasser pro Molekül
des "multikettenförmigen" flüssigen oberflächenaktiven Mittels in
der sauren Form (ATMC),
wobei das Wasser mindestens teilweise durch Vermittlung des
genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels in der
sauren Form (ATMC) und/oder durch Vermittlung des genannten
Neutralisierungsmittels (AN) eingebracht wird,
- gegebenenfalls mindestens ein Emulgierungsmittel, das geeignet
ist, das genannte Gel in Wasser oder in einem wäßrigen Medium zu
emulgieren, und
- gegebenenfalls mindestens einen festen Füllstoff, der in dem
nichtpolaren Medium (MApo) löslich oder unlöslich ist.
2. Gel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
nichtpolare Medium (MApo) unter den Triglyceriden von gesättigten oder
ungesättigten Fettsäuren mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen und
vorzugsweise 14 bis 20 Kohlenstoffatomen, den aromatischen
Schnitten von Erdöl, den Terpen-Verbindungen, den Mischungen von
Diestern Succinat/Adipat/Glutarat von Dimethyl, Dipropyl, Diisobutyl,
Dibutyl, den aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit
mindestens 6 Kohlenstoffatomen, den aromatischen Lösungsmitteln, den
chlorierten Lösungsmitteln und den essentiellen Ölen ausgewählt
wird.
3. Gel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Neutralisierungsmittel (AN) des "multikettenförmigen"
oberflächenaktiven Mittels (ATMC) flüssig und in dem genannten Medium
der nichtpolaren Suspension unlöslich ist.
4. Gel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
"multikettenförmige" oberflächenaktive Mittel (ATMC) ausgewählt wird
unter den oberflächenaktiven Mitteln auf der Basis von:
- Diester-phosphaten von alkoxylierten Alkoholen mit 2 bis 20,
vorzugsweise 4 bis 10 Struktureinheiten Oxyalkylen, vorzugsweise
Oxyethylen, wobei die Alkohole unter den gesättigten oder
ungesättigten, geraden oder verzweigten aliphatischen Alkoholen mit 6
bis 30, vorzugsweise 6 bis 20 Kohlenstoffatomen ausgewählt
werden, oder
- Diester-phosphaten von ethoxylierten Alkylphenolen mit 2 bis
20, vorzugsweise 4 bis 10 Struktureinheiten Oxyalkylen,
vorzugsweise Oxyethylen, wobei die Alkylphenole unter denjenigen
ausgewählt werden, deren Rest Alkyl 6 bis 30, vorzugsweise 6 bis 20
Kohlenstoffatome umfaßt.
5. Gel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Neutralisierungsmittel (AN) unter den primären, sekundären oder tertiären
Aminen und den Alkanolaminen ausgewählt wird.
6. Gel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Neutralisierungsmittel (AN) unter Triethanolamin, Aminomethylpropanol,
Cocoamin und Butylamin ausgewählt wird.
7. Gel nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das für das Emulgieren des genannten Gels in Wasser
oder in einem wäßrigen Medium geeignete Mittel unter den
ethoxylierten Tristyrylphenolen, den Sulfaten oder Phosphaten von
ethoxylierten und/oder propoxylierten Tristyrylphenolen, den
ethoxylierten und/oder propoxylierten Fettsäuren oder Fettalkoholen,
den ethoxylierten und/oder propoxylierten Block-Copolymeren und
dem Natrium-Dodecylbenzolsulfonat ausgewählt wird.
8. Gel nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die festen Füllstoffe unter Siliciumdioxid,
Calciumcarbonat, den Pigmenten, den für das Eindicken der wäßrigen
Medien geeigneten Hydrokolloiden, den Antischaummitteln, den
Pflanzenschutzmitteln, den Natriummetasilicaten, den Tonen, Titanoxid
und Zinkoxid ausgewählt werden.
9. Gel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die für das
Eindicken der wäßrigen Medien geeigneten Hydrokolloide ausgewählt
werden unter:
- den Polysacchariden, erhalten durch bakterielle Fermentation,
- den Galactomannanen,
- den Carraghenanen,
- den Alginaten,
- den halbsynthetischen Derivaten von Cellulose,
- den Polyacrylaten von Alkalimetallen,
- den Polyvinylalkoholen,
- den Polyethylenglycolen,
- den Polyvinylpyrrolidonen,
allein oder in Assoziation untereinander.
10. Gel nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Menge des "multikettenförmigen" flüssigen
oberflächenaktiven Mittels (ATMC) 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-%,
vorzugsweise 1 Gew.-% bis 6 Gew.-% beträgt, bezogen auf das genannte
Gel.
11. Gel nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß es "weich" (oder "schwach") ist und daß die
Menge des "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels (ATMC)
1 Gew.-% bis 3 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gewicht des
genannten Gels, mit einem molaren Verhältnis Neutralisierungsmittel
(AN)/"multikettenförmiges" oberflächenaktives Mittel (ATMC) von
fünf- bis zehnmal dem stöchiometrischen Verhältnis der
Neutralisation, und daß die Menge an Wasser 0,01 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%
beträgt, bezogen auf das Gewicht des genannten Gels.
12. Gel nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß es "hart" (oder "stark") ist und daß die Menge des
"multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels (ATMC) 5 Gew.-%
bis 10 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gewicht des genannten
Gels, mit einem molaren Verhältnis Neutralisierungsmittel (AN)/
"multikettenförmiges" oberflächenaktives Mittel (ATMC) von
fünfbis zehnmal dem stöchiometrischen Verhältnis der Neutralisation,
und daß die Menge an Wasser 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% beträgt,
bezogen auf das Gewicht des genannten Gels.
13. Gel (Gel G1) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß es umfaßt:
- 100-(a+b+c+d) Gewichtsteile von mindestens einem nichtpolaren
Medium (MApo),
- eine Menge (a) von 0,5 bis 6, vorzugsweise 1 bis 4
Gewichtsteilen von mindestens einem "multikettenförmigen" oberflächenaktiven
Mittel in der sauren Form (ATMC), das in dem genannten
nichtpolaren Medium löslich oder dispergierbar ist,
- eine Menge (b) von mindestens einem Neutralisierungsmittel (AN)
des genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels,
die dem Zwei- bis Dreißigfachen, vorzugsweise dem Vier- bis
Zwanzigfachen der für die Neutralisation des "multikettenförmigen"
oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC)
stöchiometrisch notwendigen Menge entspricht,
- eine Menge (c) von Wasser, die 0,2 bis 5, vorzugsweise 0,3 bis
3 Molekülen Wasser pro Molekül des "multikettenförmigen" flüssigen
oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC)
entspricht,
wobei das Wasser mindestens teilweise durch Vermittlung des
genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels in der
sauren Form (ATMC) und/oder durch Vermittlung des genannten
Neutralisierungsmittels (AN) eingebracht wird, und
- eine Menge (d) von 10 bis 50, vorzugsweise 20 bis 40
Gewichtsteilen eines Füllstoffes, bestehend aus mindestens einem
Hydrokolloid, das geeignet ist, die wäßrigen Medien einzudicken.
14. Gel (Gel G1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
das für das Eindicken der wäßrigen Medien geeignete Hydrokolloid
unter Xanthangummi, den Polysuccinoglycanen, Rhamsan, Wellan und
Gellan ausgewählt wird.
15. Gel (Gel G1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
das für das Eindicken der wäßrigen Medien geeignete Hydrokolloid
eine Mischung (M) ist, die enthält:
- mindestens ein Polysaccharid-Hydrokolloid (PSB), erhalten durch
bakterielle Fermentation, das in Anwesenheit von Ionen Ca²&spplus; bei
einem pH-Wert von über 10 stabil ist, und das einen
pseudoplastischen Index von unterhalb oder gleich 0,5 bei einer Konzentration
von 0,1 Gew.-% in destilliertem Wasser aufweist, und
- mindestens ein Polymer-Hydrokolloid (PN) natürlichen Ursprungs,
das in Anwesenheit von Zement und Ionen Ca²&spplus; bei einem pH-Wert von
über 10 stabil ist, und das einen pseudoplastischen Index von
oberhalb oder gleich 0,6 bei einer Konzentration von 0,3 Gew.-%
in destilliertem Wasser aufweist,
gemäß einem Gewichtsverhältnis PN/PSB von 20/80 bis 95/5,
vorzugsweise von 50/50 bis 90/10.
16. Gel (Gel G1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
das durch bakterielle Fermentation erhaltene
Polysaccharid-Hydrokolloid (PSB) ein Polysuccinoglycan, ein Rhamsan-Gummi oder ein
Welan-Gummi ist.
17. Gel (Gel G1) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polymer-Hydrokolloid (PN) natürlichen Ursprungs ein
halbsynthetisches Derivat von Cellulose oder ein alkoxyliertes
Derivat von Guar-Gummi ist, das pro Molekül 0,01 bis 5,
vorzugsweise 0,05 bis 0,5 Struktureinheit(en) Oxyalkylen enthält.
18. Gel (Gel G1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
das Polymer-Hydrokolloid (PN) natürlichen Ursprungs eine
Hydroxymethylcellulose, eine Hydroxyethylcellulose, eine
Hydroxymethylpropylcellulose, eine Hydroxypropylcellulose, eine
Carboxymethylcellulose oder ein Hydroxyalkyl-Guar ist, das pro Molekül 0,01
bis 5, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 Struktureinheit(en) Oxyethylen
und/oder Oxypropylen enthält.
19. Gel nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mischung (M) enthält:
- ein Succinoglycan-Polysaccharid und
- ein Hydroxyalkyl-Guar, das 0,01 bis 5, vorzugsweise 0,05 bis
0,5 Struktureinheit(en) Oxyethylen und/oder Oxypropylen enthält,
gemäß einem Gewichtsverhältnis Hydroxyalkyl-Guar/Succinoglycan
von 20/80 bis 95/5, vorzugsweise von 50/50 bis 90/10.
20. Verfahren zum Gelieren eines nichtpolaren Mediums (MApo),
dadurch gekennzeichnet, daß man in das genannte nichtpolare Medium
einträgt:
- mindestens ein "multikettenförmiges" flüssiges
oberflächenaktives Mittel in der sauren Form (ATMC), das in dem genannten
nichtpolaren Medium löslich oder dispergierbar ist,
- mindestens ein Neutralisierungsmittel (AN) des
"multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels, anwesend in einer Menge, die
dem Zwei- bis Dreißigfachen, vorzugsweise dem Vier- bis
Zwanzigfachen der für die Neutralisation des genannten
"multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels in der sauren Form (ATMC)
stöchiometrisch notwendigen Menge entspricht,
- 0,2 bis 5, vorzugsweise 0,3 bis 3 Moleküle Wasser pro Molekül
des "multikettenförmigen" flüssigen oberflächenaktiven Mittels in
der sauren Form (ATMC),
wobei das Wasser mindestens teilweise durch Vermittlung des
genannten "multikettenförmigen" oberflächenaktiven Mittels in der
sauren Form (ATMC) und/oder durch Vermittlung des genannten
Neutralisierungsmittels (AN) eingebracht wird,
- gegebenenfalls mindestens ein Emulgierungsmittel, das geeignet
ist, das erhaltene Gel in Wasser oder in einem wäßrigen Medium zu
emulgieren, und
- gegebenenfalls mindestens einen festen Füllstoff, der in dem
nichtpolaren Medium (MApo) löslich oder unlöslich ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß es
darin besteht, das "multikettenförmige" oberflächenaktive Mittel
(ATMC) unter mechanischem Rühren in das nichtpolare Medium (MApo)
einzutragen sowie anschließend gegebenenfalls das
Emulgierungsmittel, das Neutralisationsmittel (AN) und gegebenenfalls die
Füllstoffe.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die verschiedenen eingesetzten Verbindungen unter denen
ausgewählt werden, die in die Zusammensetzung des Gels, das den
Gegenstand von irgendeinem der Ansprüche 2 bis 9 und 14 bis 19
bildet, Eingang finden.
23. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die verschiedenen Verbindungen gemäß den
Mengen eingesetzt werden, die den jeweiligen Mengen der Bestandteile
des Gels entsprechen, das den Gegenstand von irgendeinem der
Ansprüche 13 bis 16 bildet.
24. Verwendung des Gels wie nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis
19 definiert zur Herstellung einer Bohrflüssigkeit auf
Wasserbasis.
25. Verwendung nach dem vorstehenden Anspruch zur Herstellung
einer Bohrflüssigkeit auf Wasserbasis für die Fertigung von
geformten Wandungen.
26. Verfahren zur Herstellung einer Bohrflüssigkeit auf
Wasserbasis, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gel (Gel G1), wie in
einem der Ansprüche 13 bis 19 definiert, in der Weise in Wasser
verdünnt, daß die Flüssigkeit 0,01 bis 3 Gewichtsteil(e)
Hydrokolloid, das zum Eindicken der wäßrigen Medien geeignet ist,
eingebracht durch Vermittlung des Gels (Gel G1), vorzugsweise 0,05
bis 1,5 Gewichtsteile, pro 100 Teile Wasser umfaßt.
27. Verwendung des Gels (Gel G1) wie nach irgendeinem der
Ansprüche 13 bis 19 definiert in Assoziation mit einem
oberflächenaktiven Mittel (TA) als Vorläufersystem einer Bohrflüssigkeit in Form
von Schaum.
28. Vorläufersystem einer Bohrflüssigkeit in Form von Schaum,
dadurch gekennzeichnet, daß es das Gel (Gel G1), wie nach einem der
Ansprüche 13 bis 19 definiert, und ein oberflächenaktives Mittel
(TA) umfaßt.
29. Vorläufersystem einer Bohrflüssigkeit in Form von Schaum nach
Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive
Mittel (TA) ausgewählt wird unter:
den Alkylsulfaten der Formel ROSO&sub3;M, worin R einen Rest Alkyl
oder Hydroxyalkyl mit 5 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 10
bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt, M ein Wasserstoffatom oder
ein Alkali-Kation (Natrium, Kalium, Lithium), Ammonium-Kation,
substituiert oder nicht substituiert (Methyl-, Dimethyl-,
Trimethyl-, Tetramethylammonium, Dimethylpiperidinium) oder ein
Derivat eines Alkanolamins (Monoethanolamin, Diethanolamin,
Triethanolamin, Monoisopropanolamin) bedeutet;
. den Betainen, den Alkylbetainen, den Alkyldimethylbetainen, den
Alkylamidobetainen, den Alkyltrimethylsulfobetainen,
. den Mischungen von Alkylamidobetainen und
Natrium-Alkylsulfosuccinaten, worin der Rest Alkyl 4 bis 18 Kohlenstoffatome
aufweist,
. den Alkylethersulfaten RO(CH&sub2;CHR&sub1;O)nSO&sub3;M, worin n zwischen 0,5
und 30, vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 beträgt, und worin R&sub1;
eine Gruppe Alkyl mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellt, wobei
diese Verbindungen im Mittel 0,5 bis 30, vorzugsweise 0,5 bis 10
Struktureinheiten Oxyethylen und/oder Oxypropylen aufweisen, und
Mein Wasserstoffatom oder ein Alkali-Kation (Natrium, Kalium,
Lithium), Ammonium-Kation, substituiert oder nicht substituiert
(Methyl-, Dimethyl-, Trimethyl-, Tetramethylammonium,
Dimethylpiperidinium) oder ein Derivat eines Alkanolamins (Monoethanolamin,
Diethanolamin, Triethanolamin, Monoisopropanolamin) bedeutet;
. den alpha-Olefinsulfonaten;
. den Alkylpolyglycosiden der Formel R(OCH&sub2;CH&sub2;)n(G)m, worin R ein
gerader oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter
Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist, G einen
reduzierenden Zucker mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen wie Galactose,
Glucose oder Fructose bedeutet, n zwischen 0 und 20 und m
zwischen 1 und 10 betragen;
. den Alkylamphomonoacetaten, den Alkylamphodiacetaten wie
Natrium-Cocoamphoacetat.
30. Vorläufersystem einer Bohrflüssigkeit in Form von Schaum nach
einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der
Gehalt des oberflächenaktiven Mittels (TA) zwischen 1 Gew.-% und
2000 Gew.-% liegt, bezogen auf das Gewicht des Gels (Gel G1).
31. Vorläufersystem einer Bohrflüssigkeit in Form von Schaum nach
einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß es
außerdem mindestens einen festen Füllstoff umfaßt, ausgewählt
unter:
.natürlichem oder synthetischem Siliciumdioxid,
. Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat,
. Metalloxiden wie Eisenoxid,
. natürlichen oder synthetischen Pigmenten,
. Schaumregulierungsmitteln wie Aluminiumstearat, hydrophobes
Siliciumdioxid, Ethylen-bis-stearamid,
. natürlichem, gelöschten oder wasserhaltigem (hydroique) Kalk,
. Gips,
. Wirkstoffen wie Pflanzenschutzmitteln,
. in Wasser löslichen basischen Verbindungen wie
Natriummetasilicaten, Polysilicaten, Tone, Talk, Glimmer.
32. Vorläufersystem einer Bohrflüssigkeit in Form von Schaum nach
Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an festem(n)
Füllstoff(en) höchstens 50 Gew.-% des genannten Vorläufersystems
ausmacht, vorzugsweise höchstens 20 Gew.-% und noch mehr
bevorzugt höchstens 15 Gew.-%.
33. Verfahren zur Herstellung einer Bohrflüssigkeit in Form von
Schaum durch Verdünnen des wie in einem der Ansprüche 28 bis 32
definierten Vorläufersystems in Wasser und Rühren in der Weise,
daß die am Schluß vorliegende Menge des oberflächenaktiven
Mittels (TA) des Vorläufersystems in Wasser zwischen 0,05 Gew.-% und
25 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,05 Gew.-% und 15 Gew.-%, und
noch mehr bevorzugt zwischen 0,2 Gew.-% und 1,5 Gew.-% beträgt,
bezogen auf das Wasser.
34. Verwendung der Bohrflüssigkeit in Form von Schaum, erhalten
mit Hilfe des in irgendeinem der Ansprüche 28 bis 32 definierten
Vorläufersystems oder mit Hilfe des in Anspruch 33 definierten
Verfahrens, für das Ausschachten von Tunnels.
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