JP2896199B2 - Fluid for drilling - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、エステル油をベースとする新規な掘削用流
動体、特に、高い生態学的適合性、良好な安定性および
性能特性を有するエステル油をベースとするインバート
掘削用流動体に関する。新規な掘削用流動体の1つの重
要な用途は、原油および/またはガス源の開発のための
沖合掘削である。この点に関する本発明の特別な目的
は、高い生態学的適合性を有する技術的に有用な掘削用
流動体を提供することにある。新規な掘削用流動体の使
用は、限定されるものではないが、沖合地域において特
に重要である。新規な掘削流動体は、地熱用掘削、水用
掘削、地球化学用掘削および鉱物用掘削などを包含する
陸地掘削においても使用してよい。この場合、本発明に
したがって選択されたエステル系掘削用流動体は、生態
毒問題をかなりの程度まで基本的に解消している。The present invention relates to novel drilling fluids based on ester oils, in particular esters having high ecological compatibility, good stability and performance characteristics Oil based invert drilling fluids. One important application of the novel drilling fluid is in offshore drilling for the development of crude and / or gas sources. A particular object of the present invention in this regard is to provide a technically useful drilling fluid with high ecological compatibility. The use of new drilling fluids is particularly important, but not limited to, in offshore areas. The novel drilling fluid may also be used in land drilling, including geothermal drilling, water drilling, geochemical drilling and mineral drilling. In this case, the ester-based drilling fluid selected according to the invention essentially eliminates the ecotoxicological problem to a considerable extent.
[発明の背景] 岩に穴をあけ、岩を切断する液状掘削用流動体は、僅
かに濃厚にされた水系または油系流動体システムであ
る。油系システムは、特に沖合掘削においてまたは水感
応性層の貫通において実際に使用される機会が多くなっ
ている。BACKGROUND OF THE INVENTION Liquid drilling fluids for drilling and cutting rocks are slightly enriched water-based or oil-based fluid systems. Oil-based systems are increasingly being used in practice, especially in offshore drilling or in penetrating water-sensitive layers.
油系掘削用流動体は、一般に、三相システム、即ち、
油、水および(全体としてシステムを安定化し、好まし
い性能特性を確定するための、乳化剤、乳化剤システ
ム、増量剤、流動損失添加剤、アルカリリザーブ、粘度
調節剤などを包含する)添加剤の微分散物から成るいわ
ゆるインバートエマルジョン泥の形態である。詳細な事
項は、例えば、ジャーナル・オブ・ペトロリアム・テク
ノロジー(Journal of Petroleum Technology)、1985
年、137-142頁におけるボイド(P.A.Boyd)らによる
「ニュー・ベース・オイル・ユーズド・イン・ロートキ
シシティ・オイル・マッズ(New Base Oil Used in Low
-Toxicity Oil Muds)」なる論文、およびジャーナル・
オブ・ペトロリアム・テクノロジー、1984年、975-981
頁におけるベネット(R.B.Bennet)による「ニュー・ド
リリング・フルイド・テクノロジー−ミネラル・オイル
・マッド(New Drilling Fluid Technology-Mineral Oi
l Mud)」なる論文、およびそこに引用された文献に記
載されている。Oil-based drilling fluids generally have a three-phase system, ie,
Fine dispersion of oils, water and additives (including emulsifiers, emulsifier systems, extenders, flow loss additives, alkali reserves, viscosity modifiers etc. to stabilize the system as a whole and to determine favorable performance characteristics) It is a form of so-called inverted emulsion mud made of materials. For details, see, for example, Journal of Petroleum Technology, 1985.
, 137-142, PABoyd et al., "New Base Oil Used in Low Toxicity Oil Mads."
-Toxicity Oil Muds) "
Of Petroleum Technology, 1984, 975-981
"New Drilling Fluid Technology-Mineral Oi" by Bennett (RBBennet) on the page
l Mud) "and the references cited therein.
油系掘削用流動体は、初期には、芳香族成分を含有す
るディーゼル油画分からできていた。次いで、無毒化の
ためおよび生態学的問題を解消するために、連続油相と
して、芳香族化合物を実質的に含まない炭化水素画分、
「非汚染油」として現在知られているものを使用するこ
とが提案された(前記文献を参照のこと)。このように
芳香族化合物を使用しないことによって幾つかの利点は
達成されたが、この種の掘削用流動体によって生じる環
境的問題を更に減少することが緊急に必要である。この
ことは、原油およびガス源の開発のために沖合井を掘る
ことにおいて特にあてはまる。海洋生態系は毒性物質お
よび容易に分解しない物質の導入に対して特に感応性で
あるからである。Oil based drilling fluids were initially made of a diesel oil fraction containing aromatic components. Then, for detoxification and to eliminate ecological problems, as a continuous oil phase, a hydrocarbon fraction substantially free of aromatic compounds,
It has been proposed to use what is presently known as "non-polluting oil" (see supra). Although some advantages have been achieved by not using aromatic compounds in this way, there is an urgent need to further reduce the environmental problems created by such drilling fluids. This is especially true in drilling offshore wells for the development of oil and gas sources. Marine ecosystems are particularly sensitive to the introduction of toxic and non-degradable substances.
関連技術は、これら問題を解決するためにエステル系
油相の重要性を認識していた。アメリカ合衆国特許第4,
374,737号および第4,481,121号は、非汚染油を使用する
油系掘削用流動体を記載している。非芳香族の鉱油画分
およびピーナッツ油、大豆油、アマニ油、コーン油、稲
油などの植物油、および鯨油などの動物油さえ、非汚染
油として記載されている。ここで挙げられている植物お
よび動物由来のエステル油全ては、環境的に安全である
と知られており、脱芳香族化されていたとしても炭化水
素画分よりも顕著に生態学的に優れている天然の脂肪酸
のトリグリセリドである。Related art has recognized the importance of ester-based oil phases to solve these problems. United States Patent 4,
Nos. 374,737 and 4,481,121 describe oil-based drilling fluids that use non-polluting oils. Non-aromatic mineral oil fractions and vegetable oils such as peanut oil, soybean oil, linseed oil, corn oil, rice oil, and even animal oils such as whale oil are described as non-polluting oils. All of the plant and animal derived ester oils listed here are known to be environmentally safe and, even if dearomatized, are significantly ecologically superior to the hydrocarbon fraction. It is a natural fatty acid triglyceride.
しかし、前記アメリカ合衆国特許における実施例は、
インバート掘削用泥におけるそのような天然エステル油
の使用を記載していない。全体にわたって、鉱油画分が
連続油相として使用されている。However, the example in the aforementioned US patent is:
It does not describe the use of such natural ester oils in invert drilling mud. Throughout, the mineral oil fraction is used as the continuous oil phase.
本発明の基礎となる研究によれば、従来技術において
検討された、植物および/または動物由来の容易に分解
する油の使用は実際的理由から可能ではない。そのよう
な油相のレオロジー的性質は、一方で0〜5℃、他方で
250℃およびそれ以上までの広い温度範囲において制御
できない。According to the research underlying the present invention, the use of readily degradable oils of plant and / or animal origin, discussed in the prior art, is not possible for practical reasons. The rheological properties of such an oil phase are, on the one hand, 0-5 ° C., on the other hand
Uncontrollable over a wide temperature range up to 250 ° C and above.
アメリカ合衆国特許第4,481,121号は、一般的記載部
分においてトリグリセリドだけを挙げるだけではなく、
高純度トール油脂肪酸の精製イソオクチル−モノアルコ
ールエステルである、ジ・アリゾナ・ケミカル・カンパ
ニー(ウェイン、ニュージャージー在)の市販製品「ア
リゾナ208」をも挙げている。ここで初めて挙げられた
一官能性アルコールと一官能性カルボン酸のエステル
は、天然のトリグリセリドおよび/または脱芳香族化炭
化水素画分の同等物として記載されている。U.S. Pat.No. 4,481,121 does not only mention triglycerides in the general description,
Mention is also made of the commercial product "Arizona 208" from Di Arizona Chemical Company, Wayne, NJ, which is a purified isooctyl-monoalcohol ester of high purity tall oil fatty acids. The esters of monofunctional alcohols and monofunctional carboxylic acids mentioned here for the first time are described as equivalents of natural triglycerides and / or dearomatized hydrocarbon fractions.
該アメリカ合衆国特許には、一官能性成分のそのよう
なエステルの使用に関して実施可能な実施例を含んでい
ない。The U.S. patent does not include a workable example for the use of such an ester of a monofunctional component.
本発明は、従来既知の油系掘削用流動体の最高のもの
に貯蔵時および使用時挙動において相当するが、増加さ
れた環境的適合性の付加的な利点を有する、エステル油
をベースとする油系インバート掘削用流動体を製造する
ことが実際に可能であるという発見に基づくものであ
る。この点に関して2つの重要な発見が、本発明におい
て優勢である。The present invention is based on ester oils, which corresponds in storage and in use behavior to the best of the oil-based drilling fluids known hitherto, but with the added advantage of increased environmental compatibility. It is based on the discovery that it is indeed possible to produce oil-based invert drilling fluids. In this regard, two important findings predominate in the present invention.
第1の重要な発見において、天然油の形態で存在する
トリグリセリドは、鉱油無含有の油系インバート掘削用
流動体の製造に適していないが、これら油脂から誘導さ
れた一官能性カルボン酸と一官能性アルコールのエステ
ルは、そのような掘削用流動体の製造に適している。第
2の重要な発見は、この種のエステル油が、炭化水素に
純粋に基づく従来使用されていた鉱油画分と同様の使用
時挙動を実際に示さないということである。現実用途に
おいて、一官能性成分のエステル油は部分的加水分解を
行い、遊離脂肪酸を形成する。これら遊離脂肪酸は、掘
削用流動体に常に存在するアルカリ成分と、例えば、腐
食を防止するために使用されるアルカリリザーブと反応
して、対応塩を形成する。天然油脂に共通に見られる約
C16〜C24の範囲の酸と高度に親水性の塩基との塩は、油
/水エマルジョンの形成および安定化につながるかなり
高いHLB価を有する化合物であると知られている。これ
は、洗浄剤および清浄剤の分野においてかなりの程度で
使用されている。しかし、好ましくなく大量のそのよう
な油/水乳化剤システムの形成は、本発明が課題とする
問題を解決するために必要な水/油エマルジョンを妨
げ、したがって問題になる。以下に記載されるような本
発明の教示は、エステル油をベースとするインバート掘
削用流動体が、システムに固有であるこれら困難に関係
なく、実際に有効に使用され得ることを示す。In a first important discovery, triglycerides present in the form of natural oils are not suitable for the production of mineral-free oil-based invert drilling fluids, but are not compatible with monofunctional carboxylic acids derived from these oils and fats. Esters of functional alcohols are suitable for producing such drilling fluids. A second important finding is that ester oils of this kind do not actually exhibit the same in-use behavior as previously used mineral oil fractions based purely on hydrocarbons. In practical applications, the ester oil of the monofunctional component undergoes partial hydrolysis to form free fatty acids. These free fatty acids react with the alkaline components always present in the drilling fluid, for example with the alkaline reserve used to prevent corrosion, to form the corresponding salts. About common in natural fats and oils
Salts of acids in the C 16 -C 24 range with highly hydrophilic bases are known to be compounds with fairly high HLB numbers, leading to the formation and stabilization of oil / water emulsions. It is used to a considerable extent in the field of cleaning and cleaning agents. However, the formation of undesirably large amounts of such oil / water emulsifier systems hinders the water / oil emulsions required to solve the problem addressed by the present invention and is therefore problematic. The teachings of the present invention, as described below, show that invert drilling fluids based on ester oil can be used effectively in spite of these difficulties inherent in the system.
[発明の開示] 従って、第1の要旨において、本発明は、一官能性C2
〜C12アルコールとオレフィン性モノ−および/または
ポリ不飽和C16〜C24モノカルボン酸とまたは該モノカル
ボン酸と少量の他のモノカルボン酸との混合物との、0
〜5℃の温度において流動性でありかつポンプ輸送可能
であるエステルを含んでなる、インバート掘削用泥にお
ける油相であって、 該泥は、原油およびガス源の環境的に安全な沖合開発
に適しており、連続油相中に分散水相を乳化剤、増量
剤、流動損失添加剤、要すれば、他の標準添加剤および
アルカリリザーブとともに含有し、水酸化アルカリおよ
び/またはジエタノールアミンのような親水性強塩基が
実質的に使用されず、アルカリリザーブとしての石灰の
添加が約2ポンド/バレル(油泥)の最大値に限定され
ている油相。に関する。石灰(水酸化カルシウム)が、
掘削用流動体へのCO2および/またはH2Sの侵入に対する
保護を与え、したがって腐食に対する保護を与えるため
アルカリリザーブとして添加できる。このような石灰の
添加は、本発明にしたがってアルカリリザーブとして使
用できる。しかし、このアルカリ成分の添加量を確実に
かなり少なくすることが重要である。本発明の好ましい
態様において、石灰の最大量は2ポンド/バレル(石灰
/油泥)程度であり、油系インバート掘削用流動体にお
いて典型的に使用される量よりも顕著に少ない。DISCLOSURE OF THE INVENTION Accordingly, in a first aspect, the present invention provides a monofunctional C 2
-C 12 alcohol and olefinic mono - with and / or a mixture of polyunsaturated C 16 -C 24 monocarboxylic acids and or said monocarboxylic acids and minor amounts of other monocarboxylic acids, 0
An oil phase in an invert drilling mud comprising an ester that is flowable and pumpable at a temperature of 55 ° C., said mud being suitable for environmentally safe offshore development of crude oil and gas sources. Suitable, containing a dispersed aqueous phase in a continuous oil phase together with emulsifiers, extenders, flow-loss additives, optionally other standard additives and alkali reserves, and hydrophilic, such as alkali hydroxide and / or diethanolamine. An oil phase wherein substantially no strong base is used and the addition of lime as an alkaline reserve is limited to a maximum of about 2 pounds / barrel (oil mud). About. Lime (calcium hydroxide)
It can be added as an alkaline reserve to provide protection against the ingress of CO 2 and / or H 2 S into the drilling fluid and thus provide protection against corrosion. Such addition of lime can be used as an alkaline reserve according to the invention. However, it is important to ensure that the amount of alkali component added is significantly reduced. In a preferred embodiment of the invention, the maximum amount of lime is on the order of 2 pounds / barrel (lime / oil mud), significantly less than the amount typically used in oil-based invert drilling fluids.
他の要旨において、本発明は、原油およびガス源の沖
合開発に適しており、エステル油をベースとする連続油
相において、分散水相を、乳化剤、増量剤、流動損失添
加剤、要すれば他の標準添加剤とともに含有する鉱油無
含有インバート掘削用流体であって、 油相が2〜12個の炭素原子を有する一官能性アルコー
ルと16〜24個の炭素原子を有するオレフィン性のモノ−
および/またはポリ不飽和のモノカルボン酸とのエステ
ルを含んでなり、水/油エマルジョンがアルカリ化され
ており、石灰がアルカリリザーブとして添加される場合
に、石灰が添加される量は約2ポンド/バレル(石灰/
油泥)を越えない掘削用流動体に関する。新規な掘削用
流動体は、油相が一官能性C2〜C12アルコールとオレフ
ィン性のモノ−および/またはポリ不飽和のC16〜C24モ
ノカルボン酸のエステルから少なくとも実質的に成るこ
と、および水/油エマルジョンが穏やかにアルカリ化さ
れており、石灰が添加される場合に、このアルカリリザ
ーブは約2ポンド/バレル(石灰/油泥)を越えないこ
とが好ましいことに特徴がある。石灰の含量は、この限
界よりもわずかに少ないことが好ましい。In another aspect, the present invention is suitable for offshore development of crude oil and gas sources, wherein in a continuous oil phase based on ester oil, the dispersed aqueous phase is an emulsifier, extender, flow loss additive, A mineral oil-free invert drilling fluid containing other standard additives, wherein the oil phase comprises a monofunctional alcohol having 2 to 12 carbon atoms and an olefinic mono-hydric having 16 to 24 carbon atoms.
And / or comprising an ester with a polyunsaturated monocarboxylic acid, where the water / oil emulsion is alkalized and the lime is added as an alkaline reserve, the amount of lime added is about 2 pounds / Barrel (lime /
Oil and mud). Novel drilling fluids, the oil phase is monofunctional C 2 -C 12 alcohol and olefinic mono - be made at least substantially from esters and / or C 16 -C 24 monocarboxylic acids polyunsaturated And the water / oil emulsion is gently alkalized, and when lime is added, the alkali reserve is preferably not more than about 2 pounds / barrel (lime / oil mud). Preferably, the lime content is slightly less than this limit.
インバート掘削用泥の全連続油相またはそれの少なく
とも実質的部分を形成し、本発明で選択されるエステル
油をまず初めに以下に説明する。The ester oils which form the entire continuous oil phase of the invert drilling mud or at least a substantial part thereof and which are selected according to the invention are described first below.
前記のように、重要な基準は、一官能性カルボン酸と
一官能性アルコールの反応生成物であるエステルの選択
にある。さらに、排他的にまたは少なくとも主として、
この種のC16〜C24カルボン酸を使用することにある。カ
ルボン酸は、非分岐または分岐の炭化水素鎖から誘導さ
れたものであってよく、特に重要なのは線状鎖である。
C16〜C24範囲のこの種のモノカルボン酸およびそれのエ
ステルは、主として飽和の炭化水素化合物である場合に
かなり高い固化温度のために不適切である。しかし、こ
の種のエステルは、適切な量のオレフィン性不飽和のエ
ステル成分が添加されるならば、0〜5℃の温度におい
て流動性であり、ポンプ輸送可能である。従って、本発
明の好ましい態様において、前記エステルの70重量%以
上、好ましくは80重量%以上がオレフィン性不飽和C16
〜C24カルボン酸から誘導されたエステルを使用する。
重要な天然の物質は、前記炭素数範囲を有するオレフィ
ン性不飽和カルボン酸を少なくとも90重量%含有するカ
ルボン酸混合物である。不飽和カルボン酸は、モノ−お
よび/またはポリオレフィン性不飽和であってよい。天
然のカルボン酸またはカルボン酸混合物を使用する場
合、分子中に1つのエチレン性二重結合に加えて、カル
ボン酸1分子当たり2個のエチレン性二重結合をおよび
3個のエチレン性二重結合さえを有することが好まし
い。これの詳細を以下に示す。As mentioned above, an important criterion is the choice of the ester which is the reaction product of a monofunctional carboxylic acid and a monofunctional alcohol. Further, exclusively or at least primarily,
It is to use a C 16 -C 24 carboxylic acids of this kind. The carboxylic acids may be derived from unbranched or branched hydrocarbon chains, of particular interest being linear chains.
Monocarboxylic acids of this kind and their esters in the C 16 -C 24 range are unsuitable, mainly when they are saturated hydrocarbon compounds, because of their rather high solidification temperatures. However, esters of this type are flowable and pumpable at temperatures of 0-5 ° C, provided that an appropriate amount of the olefinically unsaturated ester component is added. Thus, in a preferred embodiment of the present invention, at least 70% by weight, preferably at least 80% by weight of said ester are olefinically unsaturated C 16
~C use the esters derived from 24-carboxylic acid.
An important natural substance is a carboxylic acid mixture containing at least 90% by weight of an olefinically unsaturated carboxylic acid having the aforementioned carbon number range. The unsaturated carboxylic acids may be mono- and / or polyolefinically unsaturated. When using natural carboxylic acids or carboxylic acid mixtures, in addition to one ethylenic double bond in the molecule, two ethylenic double bonds and three ethylenic double bonds per carboxylic acid molecule It is preferred to have even. Details of this will be shown below.
本発明における一官能性反応体のエステルの選択に関
して、エステル油におけるそのようなかなり高度に不飽
和のカルボン酸成分の選択によって、エステル油および
極限的に最終インバートエマルジョンが特にかなり低い
温度において実際に必要なレオロジー性質を示すことが
確実になる。本発明において使用されるモノカルボン酸
成分において16〜24個の炭素原子を含有するかなり高度
に不飽和のエステル油は、好ましい態様において−10℃
以下、特に−15℃以下の固化温度(流動温度および硬化
温度)を有する。低温での高い流動性にかかわらず、本
発明に記載されたエステル油の分子寸法によって、エス
テル油の引火点が充分に高くなる、少なくとも80℃であ
る、約100℃の温度を一般に越えることが確実になる。1
60℃以上の引火点を有するエステル油が好ましい。低温
においてさえ高い流動性を示し、185℃またはそれ以上
の引火点を有するこの種のエステル油を困難なく製造で
きる。With respect to the choice of the ester of the monofunctional reactant in the present invention, the choice of such a highly highly unsaturated carboxylic acid component in the ester oil makes the ester oil and ultimately the final invert emulsion practically practical, especially at relatively low temperatures. It ensures that it exhibits the required rheological properties. The highly unsaturated ester oils containing 16 to 24 carbon atoms in the monocarboxylic acid component used in the present invention are, in a preferred embodiment, at -10 ° C.
In the following, it has a solidification temperature (flow temperature and curing temperature) of not more than -15C. Despite the high flowability at low temperatures, the molecular size of the ester oils described in the present invention generally makes it possible for the flash point of the ester oils to be sufficiently high, above a temperature of about 100 ° C., at least 80 ° C. Be certain. 1
Ester oils having a flash point of 60 ° C. or higher are preferred. Ester oils of this type, which exhibit high flowability even at low temperatures and have a flash point of 185 ° C. or higher, can be produced without difficulty.
分子の寸法によって決まるこれら高い引火点に関連し
て、粘度値が必要な限界内にあることが同時に確実に可
能である。前記種類の好ましいエステル油は0〜5℃の
温度において55mPa.s以下、好ましくは45mPa.sまたはそ
れ以下のブルックフィールド(RVT)粘度を示す。前記
温度において30mPa.sまたはそれ以下、例えば20〜25mP
a.sの範囲に調節することが可能である。With these high flash points, which are determined by the size of the molecules, it is simultaneously possible to ensure that the viscosity values are within the required limits. Preferred ester oils of this type exhibit a Brookfield (RVT) viscosity at a temperature between 0 and 5 ° C. of less than or equal to 55 mPa.s, preferably less than or equal to 45 mPa.s. 30 mPa.s or less at said temperature, e.g. 20-25 mP
It is possible to adjust to the range of as.
本発明において使用するのに適した不飽和エステル油
の中で、特に重要な2つの種類がある。There are two particularly important classes of unsaturated ester oils suitable for use in the present invention.
これら種類の第1のものは、その約35重量%以下がジ
オレフィン的に、および要すればポリオレフィン的に不
飽和である不飽和C16〜C24モノカルボン酸をベースとす
るものである。したがって、この場合に、エステル油に
おけるポリ不飽和カルボン酸残基の含量はかなり限定さ
れている。しかし、この種類の中で、カルボン酸残基の
少なくとも約60重量%がモノオレフィン的に不飽和であ
ることが好ましい。These types of first ones are those which about 35% by weight or less in di-olefinically, and that the unsaturated C 16 -C 24 monocarboxylic acid is a polyolefin unsaturated base if necessary. Thus, in this case, the content of polyunsaturated carboxylic acid residues in the ester oil is rather limited. However, within this class, it is preferred that at least about 60% by weight of the carboxylic acid residues are monoolefinically unsaturated.
前記第1の種類と対照的に、実用上の重要性を有する
第2の種類のエステル油は、45重量%以上、好ましくは
55重量%以上が、前記炭素数を有するジオレフィン的に
および/またはポリオレフィン的に不飽和である酸から
誘導されたものであるC16〜C24モノカルボン酸混合物か
ら誘導されている。In contrast to the first class, the second class of ester oils of practical importance is at least 45% by weight, preferably at least 45% by weight.
Above 55 weight percent are derived from C 16 -C 24 monocarboxylic acid mixture is derived from an acid di-olefinically and / or polyolefin unsaturated having the number of carbon atoms.
最も重要なモノエチレン性不飽和カルボン酸は、ヘキ
サデセン酸(パルミトレイン酸)(C16)、オレイン酸
(C18)、関連リシノール酸(C18)およびエルカ酸(C
22)である。最も重要なジエチレン性不飽和カルボン酸
はリノール酸(C18)であり、最も重要なトリエチレン
性不飽和カルボン酸はリノレン酸(C18)である。The most important monoethylenically unsaturated carboxylic acids are hexadecenoic acid (palmitoleic acid) (C 16 ), oleic acid (C 18 ), related ricinoleic acid (C 18 ) and erucic acid (C
22 ). The most important diethylenically unsaturated carboxylic acid is linoleic acid ( C18 ), and the most important triethylenically unsaturated carboxylic acid is linolenic acid ( C18 ).
不飽和モノカルボン酸およびモノアルコールから形成
されたエステルのそれぞれを、本発明においてエステル
油として使用してよい。そのようなエステルの1つの例
は、オレイン酸のエステル、例えば、オレイン酸イソブ
チルエステルである。系のレオロジーに関する限りおよ
び/または入手の理由から、酸混合物を使用することが
好ましい。好ましいエステル油の2種の前記説明に関す
る限り、これは重要である。Each of the esters formed from unsaturated monocarboxylic acids and monoalcohols may be used as an ester oil in the present invention. One example of such an ester is an ester of oleic acid, for example, isobutyl oleate. It is preferred to use acid mixtures as far as the rheology of the system is concerned and / or for reasons of availability. This is important as far as the two previous descriptions of the preferred ester oils are concerned.
前記のように、これら2種の第1は、ジ不飽和および
ポリ不飽和酸の含量が限定され、約35重量%を越えない
という事実によって区別される。その加水分解またはエ
ステル交換が必要なカルボン酸またはカルボン酸エステ
ルの混合物を与える天然の植物油は、例えば、パーム
油、ピーナッツ油、ひまし油および特にナタネ油であ
る。適したナタネ油は高いエルカ酸含量の従来の種類の
もの、および減少したエルカ酸含量および増加したオレ
イン酸含量を有する最近の種類のものである。As mentioned above, the first of the two is distinguished by the fact that the content of di- and polyunsaturated acids is limited and does not exceed about 35% by weight. Natural vegetable oils which give a mixture of carboxylic acids or carboxylic esters whose hydrolysis or transesterification is required are, for example, palm oil, peanut oil, castor oil and especially rapeseed oil. Suitable rapeseed oils are of the conventional type with a high erucic acid content and of the recent type with a reduced erucic acid content and an increased oleic acid content.
本定義に対応する第1種類のエステル油は、酸化に対
する安定性が不足する場合に生じることがある問題が減
少されているという簡単な理由のために特に重要であ
る。実際、掘削用流動体は、連続的にポンプ循環され、
ふるい分けなどによって岩石切断片を分離するために、
大面積において少なくとも僅かに高い温度において、大
気酸素と一定に接触される。The first class of ester oils corresponding to this definition is of particular importance for the simple reason that problems which may arise when oxidation stability is lacking are reduced. In fact, the drilling fluid is pumped continuously,
To separate rock cut pieces by sieving, etc.
Constant contact with atmospheric oxygen at large areas and at least slightly elevated temperatures.
しかし、前記第2の種類のカルボン酸混合物も、本発
明にしたがって使用するのにかなり実用的な重要性を有
する。これは、動物および/または植物由来の天然脂肪
からの広い入手しやすさに原因する。高含量のC16〜C18
またはC16〜C22カルボン酸を有し、同時に少なくとも約
45%の少なくともジエチレン的に不飽和のカルボン酸を
含有する油の例は、綿実油、大豆油、ひまわり油および
アマニ油である。セルロースの回収時に単離されるトー
ル油酸もこの範囲にはいる。しかし、この最後の種類の
出発物質は樹脂成分の幾分多い含量によって一般的に区
別される。対応カルボン酸混合物を製造するための典型
的な動物由来物質は、魚油、特に、にしん油である。However, carboxylic acid mixtures of the second type also have considerable practical importance for use according to the invention. This is due to the wide availability from natural fats from animals and / or plants. C 16 high content of ~C 18
Or it has a C 16 -C 22 carboxylic acid, at the same time at least about
Examples of oils containing 45% of at least diethylenically unsaturated carboxylic acids are cottonseed oil, soybean oil, sunflower oil and linseed oil. Tall oil acids isolated during the recovery of cellulose fall within this range. However, this last class of starting materials is generally distinguished by a somewhat higher content of resin component. A typical animal-derived material for producing the corresponding carboxylic acid mixture is fish oil, especially herring oil.
前記のように、本発明において使用されるエステル油
は、前記定義に対応した選択された個々のエステルであ
ってよい。しかし、対応モノカルボン酸とモノアルコー
ルのエステルの混合物が通常存在する。この点に関し
て、本発明は、一方で本発明の粘度条件に合致し、オレ
フィン的にモノ−および/またはポリ不飽和のC16〜C24
カルボン酸の一官能性エステルを少なくとも50〜51%含
有する混合物を包含する。混合物が必要な性質特性を有
するのであれば、異なった構成のエステル成分、特に、
一官能性アルコールと一官能性カルボン酸のカルボン酸
エステルが混合物の少量成分として存在してよい。天然
のカルボン酸混合物を使用する場合に、これは重要であ
る。このような天然の出発物質は、線状C16〜C18カルボ
ン酸を包含することがよくある幾分多割合の飽和カルボ
ン酸をも一般に含有する。この種の飽和脂肪酸およびそ
のエステルによって、そのかなり高い融点のためにレオ
ロジー的困難性が容易に生じる。したがって、本発明に
よれば、飽和C16〜C18カルボン酸は、エステル油の約20
重量%まで、より好ましくは約10重量%までであること
が好ましい。As mentioned above, the ester oils used in the present invention may be selected individual esters corresponding to the above definition. However, mixtures of the esters of the corresponding monocarboxylic acids and monoalcohols are usually present. In this regard, the present invention is, on the other hand matches the viscosity condition of the present invention, the olefinically mono - and / or C 16 -C 24 polyunsaturated
Includes mixtures containing at least 50-51% of a monofunctional ester of a carboxylic acid. If the mixture has the requisite properties, the different constituents of the ester component, in particular,
A carboxylic acid ester of a monofunctional alcohol and a monofunctional carboxylic acid may be present as minor components of the mixture. This is important when using natural carboxylic acid mixtures. Such natural starting materials are generally also contain some major amount of saturated carboxylic acids is often encompass linear C 16 -C 18 carboxylic acid. Such saturated fatty acids and their esters easily cause rheological difficulties due to their rather high melting point. Therefore, according to the present invention, saturated C 16 -C 18 carboxylic acid is about ester oil 20
Preferably, it is up to about 10% by weight, more preferably up to about 10% by weight.
対照的に、16個よりも少ない炭素原子、好ましくは12
〜14個の炭素原子を含有する飽和カルボン酸の存在は、
許容される。少量の場合に、天然出発物質において頻繁
に存在するそのような低級の完全飽和の脂肪酸は、本発
明の問題の解決において頻繁に重要な混合成分である。
これらエステルは、実際の使用条件において酸化を受け
にくく、そのレオロジー性質は本発明の目的を促進し、
即ち、従来単独で使用されていた純粋な炭化水素油をエ
ステル油またはエステル油画分に置換する。In contrast, fewer than 16 carbon atoms, preferably 12
The presence of a saturated carboxylic acid containing 1414 carbon atoms is
Permissible. Such lower fully saturated fatty acids, which are frequently present in natural starting materials in small amounts, are frequently important mixed components in solving the problem of the present invention.
These esters are less susceptible to oxidation under actual conditions of use, and their rheological properties promote the purpose of the present invention;
That is, the pure hydrocarbon oil conventionally used alone is replaced with an ester oil or an ester oil fraction.
本発明のエステルまたはエステル混合物のアルコール
基は、直鎖および/または分岐鎖の飽和アルコールから
誘導されることが好ましい。少なくとも3個の炭素原子
を有するアルコール、好ましくは約10個までの炭素原子
を有するアルコールが重要である。アルコールは天然由
来であってよく、その場合に、アルコールは、水素添加
還元によって対応カルボン酸またはそれらエステルから
一般に得られる。しかし、本発明は天然由来の出発物質
に限定されるものではない。モノアルコール残基および
モノカルボン酸残基の両方において、天然由来の出発物
質を、合成由来の対応成分によって部分的にまたは完全
に置き換えてよい。アルコールの典型的な例は、チーグ
ラー法によって得られる線状アルコールおよび対応オキ
ソアルコール(分岐アルコール)である。同様に、特に
カルボン酸混合物中に存在するモノカルボン酸成分は、
石油化学的合成から誘導してよい。しかし、天然由来の
出発物質の利点は、その低い毒性値、容易な分解性およ
びその入手容易性にある。使用油泥の自然的破壊は、前
記種類のエステル油が好気的におよび嫌気的に分解性で
あることを必要とする。The alcohol groups of the esters or ester mixtures according to the invention are preferably derived from straight-chain and / or branched-chain saturated alcohols. Of importance are alcohols having at least 3 carbon atoms, preferably those having up to about 10 carbon atoms. The alcohol may be of natural origin, in which case the alcohol is generally obtained from the corresponding carboxylic acids or their esters by hydrogenation reduction. However, the invention is not limited to naturally occurring starting materials. In both monoalcohol and monocarboxylic acid residues, the naturally occurring starting materials may be partially or completely replaced by the corresponding components from synthetic origin. Typical examples of alcohols are the linear alcohols obtained by the Ziegler process and the corresponding oxo alcohols (branched alcohols). Similarly, the monocarboxylic acid component, especially present in the carboxylic acid mixture,
It may be derived from petrochemical synthesis. However, the advantages of naturally occurring starting materials lie in their low toxicity values, easy degradability and their availability. The natural destruction of the used oil mud requires that said type of ester oil be aerobic and anaerobically degradable.
しかし、この種のインバート油泥においてこれらエス
テル油を使用することに1つの重要な限定が伴う。この
限定は、主として、カルボン酸エステルが加水分解を受
けやすい、従って、従来使用されていた純粋な炭化水素
油と異なった挙動を有するという初めに記載された難し
さから生じる。However, the use of these ester oils in this type of invert oil mud has one important limitation. This limitation stems mainly from the initially described difficulty that carboxylic esters are susceptible to hydrolysis and therefore have a different behavior than the purely used hydrocarbon oils conventionally used.
本種類のインバート掘削用泥は、連続油相とともに、
約5〜45重量%、好ましくは約5〜25重量%の量で、微
分散水相を含有する。約10〜25重量%の分散水相が特に
重要である。従来の掘削用泥の構成からのこの条件は、
本発明におけるエステル系インバート掘削用泥にも適用
される。実際の連続操作において平衡の妨害が、部分エ
ステル加水分解の結果として多相系において生じ得るこ
とが明白である。This type of invert drilling mud, along with the continuous oil phase,
It contains a finely dispersed aqueous phase in an amount of about 5 to 45% by weight, preferably about 5 to 25% by weight. Of particular importance is about 10-25% by weight of the dispersed aqueous phase. This condition from a conventional drilling mud configuration is:
The invention is also applied to the ester-based invert drilling mud in the present invention. It is clear that in the actual continuous operation interference of equilibrium can occur in multiphase systems as a result of partial ester hydrolysis.
状況は、本発明における掘削用泥が常にアルカリリザ
ーブを含有するという事実によって複雑になる。このア
ルカリリザーブは、酸性ガス、特にCO2および/またはH
2Sの予想されない流入によって生じる腐食に対して保護
を与えるために特に重要である。掘削用パイプに対する
腐食の危険性のために、少なくとも穏やかなアルカリ範
囲、例えばpH8.5〜9およびそれ以上の範囲のpH値の安
全な確定を必要とする。The situation is complicated by the fact that the drilling mud in the present invention always contains an alkaline reserve. This alkali reserve is used for acid gases, especially CO 2 and / or H 2
To provide protection against corrosion caused by the unexpected influx of 2 S is particularly important. The risk of corrosion for drilling pipes requires a safe determination of pH values in at least a mild alkaline range, for example pH 8.5-9 and higher.
油相として純粋な炭化水素画分をベースとする油泥に
おいて、強いアルカリのおよび同時に高度に親水性の無
機または有機添加剤が何等困難なく実際に一般に使用さ
れる。水酸化アルカリ、特に水酸化ナトリウムがまたは
高度に親水性の有機塩基、例えばジエタノールアミンお
よび/またはトリエタノールアミンが重要であり、これ
らはH2S不純物と結合するために特に典型的な添加剤で
ある。前記高度に親水性の無機および有機の塩基に加え
ておよび/またはそれに代えて石灰またはより弱い塩基
性の金属酸化物さえ、特に酸化亜鉛または相当亜鉛化合
物がアルカリリザーブとして特に重要である。石灰が安
価なアルカリ化剤として広く使用される。5〜10ポンド
/バレル(石灰/油泥)またはそれ以上のようなかなり
高い含量が安全に使用される。In oily muds based on pure hydrocarbon fractions as the oil phase, strongly alkaline and at the same time highly hydrophilic inorganic or organic additives are practically generally used without any difficulty. Of importance are alkali hydroxides, especially sodium hydroxide, or highly hydrophilic organic bases such as diethanolamine and / or triethanolamine, which are particularly typical additives for binding H 2 S impurities. . In addition to and / or instead of the highly hydrophilic inorganic and organic bases, lime or even weaker basic metal oxides, especially zinc oxide or the corresponding zinc compounds, are of particular importance as the alkaline reserve. Lime is widely used as an inexpensive alkalizing agent. Significantly high contents, such as 5-10 pounds / barrel (lime / oil mud) or more, are safely used.
前記種類のエステル系油泥の使用は、これら変数が関
係する限り、標準実施からの出発を必要とする。この場
合に、掘削用泥のpH値を少なくとも穏やかなアルカリ範
囲に保つこと、および酸性ガスの予期されない流入のた
めに充分な量のアルカリリザーブを用意しておくことが
必要である。しかし、同時に、エステルの加水分解が、
そのようなアルカリ含量によって望ましくなく促進され
てはならない。The use of ester type oil muds of the above type requires starting from standard practice, as far as these variables are concerned. In this case, it is necessary to keep the pH value of the drilling mud at least in the mildly alkaline range and to have a sufficient amount of alkaline reserve for the unexpected inflow of acid gases. However, at the same time, the hydrolysis of the ester
It should not be undesirably promoted by such an alkali content.
したがって、本発明の好ましい態様において、多量の
高度に親水性の無機および/または有機塩基を油泥にお
いて使用しない。特に、本発明は、水酸化アルカリまた
は高度に親水性のアミン、例えば、ジエタノールアミン
および/またはトリエタノールアミンを使用しない。石
灰がアルカリリザーブとして有効に使用される。その場
合に、掘削用泥において使用する石灰の最大量を約2ポ
ンド/バレルまたは僅かにそれ以下、例えば、約1〜1.
8ポンド/バレル(石灰/掘削用泥)に限定することが
最良である。石灰に加えてまたは石灰に代えて、塩基性
金属酸化物、例えば酸化亜鉛および他の亜鉛化合物を包
含する、他の既知のアルカリリザーブを使用することも
可能である。しかし、これらのような酸結合剤を使用す
る場合にさえ、粘度の増加、即ちレオロジー的性質の劣
化を伴った掘削用泥の好ましくない尚早なエージングを
防止するため過剰量を使用しないことは重要である。本
発明の特別な要旨は、使用時に、熱的エージングにさら
される場合にさえ充分に長い時間にわたって好ましいレ
オロジー性質が保持される程度にまで好ましくない量の
高度に活性な油/水乳化剤の形成を妨げるまたは少なく
とも限定することにある。理論的考慮の範囲において従
来保たれていた従来技術の教示に関連して、この種類の
エステル油の低毒性を初めて実際に使用することが可能
になる。Thus, in a preferred embodiment of the present invention, large amounts of highly hydrophilic inorganic and / or organic bases are not used in the oil mud. In particular, the present invention does not use alkali hydroxides or highly hydrophilic amines such as diethanolamine and / or triethanolamine. Lime is effectively used as an alkaline reserve. In that case, the maximum amount of lime used in the drilling mud is about 2 pounds / barrel or slightly less, for example, about 1-1.
It is best to limit to 8 pounds / barrel (lime / drilling mud). In addition to or instead of lime, it is also possible to use other known alkali reserves, including basic metal oxides, such as zinc oxide and other zinc compounds. However, even when using acid binders such as these, it is important not to use excessive amounts to prevent the undesirable premature aging of the drilling mud with increased viscosity, i.e., degradation of rheological properties. It is. A particular aspect of the present invention is the formation of an undesirable amount of a highly active oil / water emulsifier to such an extent that the preferred rheological properties are retained during use for a sufficiently long period of time, even when subjected to thermal aging. Hinder or at least limit. In connection with the teachings of the prior art, which have heretofore been kept within the scope of theoretical considerations, the low toxicity of this type of ester oil can be used for the first time in practice.
本発明において規定されるオレフィン的に不飽和のC
16〜C24モノカルボン酸をベースとするエステルは、0
〜5℃の範囲の温度において流動しポンプ輸送でき、掘
削用泥の連続油相の少なくとも約半分を形成する。しか
し、好ましい油相は、本発明にしたがった種類のエステ
ルまたはエステル混合物が非常に優勢的に存在する油相
である。本発明の1つの特に重要な態様において、油相
はそのようなエステル油からほとんど完全に成る。本発
明において規定されるエステル油と混合するのに適した
成分は、特に同日付け出願の特許願(2)に記載されて
いる選択されたエステル油画分である。本発明は、その
ような他の選択されたエステル油との混合物をも包含す
る。Olefinically unsaturated C as defined in the present invention
16 -C 24 esters based on monocarboxylic acid, 0
It can flow and pump at temperatures in the range of 範 囲 5 ° C. and form at least about half of the continuous oil phase of the drilling mud. However, preferred oil phases are those in which esters or ester mixtures of the type according to the invention are very predominantly present. In one particularly important aspect of the present invention, the oil phase consists almost entirely of such ester oils. Suitable components for mixing with the ester oils defined in the present invention are the selected ester oil fractions described in particular in co-pending patent application (2). The invention also includes mixtures with such other selected ester oils.
以下のレオロジー的データーは、本発明の好ましいイ
ンバート掘削用泥のレオロジーに適用される: 50℃で測定して、約5〜40ポンド/100(フィー
ト)2、好ましくは約10〜25ポンド/100(フィート)2
の範囲の降伏点(YP)、および約10〜60mPa.s、好まし
くは約15〜40mPa.sの範囲の塑性粘度(PV)。これらパ
ラメーターの決定に関する、使用測定法に関するおよび
前記インバート油泥の他の標準的な組成に関する充分な
情報は、前記従来技術、例えば、バロイド・ドリリング
・フルイズ・インクによって出版された「マニュアル・
オブ・ドリリング・フルイズ・テクノロジー(Manual o
f Drilling Fluids Technology)」(特に「マッド・テ
スティング−トゥールズ・アンド・テクニックス(Mud
Testing−Tools and Techniques)」および「オイル・
マッド・テクノロジー(Oil Mud Technology)」なる標
題の章を参照)において見られる。開示を充分に見れ
ば、以下のような要約がなされる: 実際の使用に適した乳化剤は、必要な水/油エマルジ
ョンを形成できる系である。選択された親油性脂肪酸
塩、例えば、アミドアミン化合物をベースとするものは
特に適している。例が、すでに引用したアメリカ合衆国
特許第4,374,737号およびその中で引用された文献に記
載されている。特に適した乳化剤は、バロイド・ドリリ
ング・フルイズ・インクによって商品名「EZ-MUL」とし
て市販されている製品である。The following rheological data applies to the preferred invert drilling mud rheology of the present invention: about 5-40 pounds / 100 (feet) 2 , preferably about 10-25 pounds / 100, measured at 50 ° C. (Feet) 2
Yield point (YP), and a plastic viscosity (PV) in the range of about 10-60 mPa.s, preferably about 15-40 mPa.s. Sufficient information on the determination of these parameters, on the use measurement method and on other standard compositions of the invert oil mud is available in the prior art, for example, in the Manual, published by Balloid Drilling Fluids, Inc.
Of Drilling Fluids Technology (Manual o
f Drilling Fluids Technology ”(especially“ Mud Testing-Tools and Techniques ”
Testing-Tools and Techniques) "and" Oil
See the section entitled "Oil Mud Technology"). Upon reviewing the disclosure, the following summaries can be summarized: Emulsifiers suitable for practical use are systems capable of forming the required water / oil emulsion. Selected lipophilic fatty acid salts, for example those based on amidoamine compounds, are particularly suitable. Examples are described in the previously cited United States Patent No. 4,374,737 and the references cited therein. A particularly suitable emulsifier is the product marketed under the trade name "EZ-MUL" by Baroid Drilling Fluids Inc.
この種の乳化剤は、濃縮物の形態で市販されており、
例えば、それぞれの場合にエステル油相に対して約2.5
〜5重量%、特に約3〜4重量%の量で使用できる。Emulsifiers of this kind are commercially available in the form of concentrates,
For example, in each case about 2.5 to the ester oil phase
It can be used in an amount of 55% by weight, especially about 3-4% by weight.
実際、親有機性亜炭が、流動損失添加剤として、特
に、井戸の壁の上に実質的に水非透過性のフイルムの形
態で非透過性被覆を形成するために使用される。適した
量は、例えば、エステル油相に対して約5〜7重量%ま
たは約15〜20ポンド/バレルである。In fact, organophilic lignite is used as a flow-loss additive, in particular to form a non-permeable coating in the form of a substantially water-impermeable film on the well walls. Suitable amounts are, for example, about 5-7% by weight or about 15-20 pounds / barrel to the ester oil phase.
本発明の掘削用泥において、粘度を増加させるために
使用される増粘剤は、エステル油相に対して約2〜4重
量%の範囲でまたは約8〜10ポンド/バレルの量で使用
する、カチオン的に変性され、微細に分散された親有機
性ベントナイトである。実際に通常使用される増量剤
は、井の中で予想される特定条件に対して用いられる量
で添加される重晶石である。例えば、重晶石の添加によ
って、掘削用泥の比重を約2.5までの値、好ましくは約
1.3〜1.6の範囲に増加することができる。In the drilling mud of the present invention, the thickener used to increase the viscosity is used in the range of about 2-4% by weight or about 8-10 pounds / barrel to the ester oil phase. A cationically modified, finely dispersed organophilic bentonite. The bulking agents commonly used in practice are barite added in the amounts used for the specific conditions expected in the well. For example, the addition of barite may increase the specific gravity of the drilling mud to a value of up to about 2.5, preferably about
It can be increased to the range of 1.3 to 1.6.
本発明のインバート掘削用泥において、分散水相に
は、溶解性塩、一般に塩化カルシウムおよび/または塩
化カリウムを添加してよい。水相は、室温において溶解
性塩によって飽和されていることが好ましい。In the invert drilling mud of the present invention, a soluble salt, generally calcium chloride and / or potassium chloride, may be added to the dispersed aqueous phase. The aqueous phase is preferably saturated at room temperature with a soluble salt.
前記乳化剤および乳化剤システムを、無機増量物質の
油漏れ性を改良するために使用してもよい。前記アミノ
アミドに加えて、アルキルベンゼンスルホネートおよび
イミダゾリン化合物が別の例として挙げられる。対応す
る従来技術に関する付加的な情報は、イギリス国特許第
2,158,437号、ヨーロッパ特許出願公開第229,912号およ
び西ドイツ国特許第32 47 123号に記載されている。The emulsifiers and emulsifier systems may be used to improve the oil leakiness of the mineral extender. In addition to the aminoamides, alkylbenzenesulfonates and imidazoline compounds are other examples. Additional information on the corresponding prior art can be found in UK Patent No.
2,158,437, EP-A-229,912 and West German Patent No. 32 47 123.
前記利点に加えて、本発明の掘削用流動体は、前記エ
ステル油の使用時に、顕著に改良された潤滑性をも有す
る。これは、掘削パイプの経路および井が、掘削時に、
例えばかなりの深さにおいて垂直線からずれている場合
に特に重要である。In addition to the above advantages, the drilling fluid of the present invention also has significantly improved lubricity when using the ester oil. This means that the drill pipe path and well
This is particularly important, for example, if the depth is off the vertical at a significant depth.
そのような場合において、回転掘削パイプは井壁に接
触し、その中に留まる。本発明において油相として使用
される種類のエステル油は、従来使用されていた鉱油よ
りも顕著に良好な潤滑効果を有しており、これは本発明
の重要な利点である。In such cases, the rotating drill pipe contacts the well wall and remains therein. Ester oils of the type used as the oil phase in the present invention have significantly better lubricating effects than conventionally used mineral oils, which is an important advantage of the present invention.
[実施例] 以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples.
実施例1 連続油相として未蒸留イソブチルナタネ油エステルを
使用してインバート掘削用泥を調製した。このナタネ油
は、以下の成分に実質的に対応する主として不飽和の直
鎖カルボン酸の混合物から成っていた:60%のオレイン
酸、20%のリノール酸、9〜10%のリノレン酸、オレフ
ィン的に不飽和のC20〜C22モノカルボン酸約4%、残り
の主としてC16〜C18範囲の飽和モノカルボン酸。Example 1 An invert drilling mud was prepared using undistilled isobutyl rapeseed oil ester as the continuous oil phase. This rapeseed oil consisted of a mixture of mainly unsaturated linear carboxylic acids substantially corresponding to the following components: 60% oleic acid, 20% linoleic acid, 9-10% linolenic acid, olefin C 20 -C 22 about 4% monocarboxylic acids, saturated monocarboxylic acids remaining predominantly C 16 -C 18 range of unsaturated.
使用したナタネ油エステルは、以下のような特性デー
ターを有していた:密度(20℃)0.872g/cm3;流動点−
15℃以下;引火点(DIN51584)180℃以上;酸価(DGF-C
-V2)1.2;0℃での粘度32mPa.s;5℃での粘度24mPa.s;芳
香族化合物無含有。The rapeseed oil ester used had the following characteristic data: density (20 ° C.) 0.872 g / cm 3 ; pour point −
15 ° C or less; Flash point (DIN51584) 180 ° C or more; Acid value (DGF-C
-V2) 1.2; viscosity at 0 ° C. 32 mPa.s; viscosity at 5 ° C. 24 mPa.s; no aromatic compound contained.
以下の混合成分を使用してインバート掘削用泥を従来
に従って調製した: ナタネ油脂肪酸エステル 230ml 水 26ml 親有機性ベントナイト 6 g (ジェルトン(GELTONE)、バロイド・ドリリング・フ
ルイズ・インクの製品) 石灰 0.2g 油中水乳化剤 6g (EZ-MUL、バロイド・ドリリング・フルイズ・インクの
製品) 重晶石 340g CaCl2x 2H2O 9.2g 親有機性亜炭 20g (デュラトン(DURATONE)、バロイド・ドリリング・フ
ルイズ・インクの製品) 塑性粘度(PV)、降伏点(YP)ならびに10秒後および
10分後のゲル強度を、50℃で粘度を測定することによっ
てエージング前に求めた。Invert drilling mud was prepared conventionally using the following ingredients: rapeseed oil fatty acid ester 230 ml water 26 ml organophilic bentonite 6 g (GELTONE, a product of Valoid Drilling Fluids Inc.) Lime 0.2 g Water-in-oil emulsifier 6g (EZ-MUL, a product of Valoid Drilling Fluids Ink) Barite 340g CaCl 2 x 2H 2 O 9.2g Organophilic lignite 20g (Duraton, Valoid Drilling Fluids Inc.) Products) plastic viscosity (PV), yield point (YP) and after 10 seconds and
The gel strength after 10 minutes was determined before aging by measuring the viscosity at 50 ° C.
次いで、インバート掘削用泥をオートクレーブにおい
て、いわゆる「ローラー・オーブン」において、125℃
で16時間エージングしてエマルジョンの安定性に対する
温度の効果を求めた。粘度値を50℃で再び測定した。Then, the invert drilling mud was placed in an autoclave at a temperature of 125 ° C. in a so-called “roller oven”.
For 16 hours to determine the effect of temperature on the stability of the emulsion. The viscosity value was measured again at 50 ° C.
次の結果が得られた: 比較例1 石灰の量を4gに増加する、即ち約2ポンド/バレルの
限界を越えさせる以外は、実施例1と同様にしてインバ
ート掘削用泥を調製した。The following results were obtained: Comparative Example 1 Invert drilling mud was prepared as in Example 1 except that the amount of lime was increased to 4 g, ie, beyond the limit of about 2 pounds / barrel.
エージングの前後において粘度値およびゲル強度を測
定した。次の結果が得られた: 実施例2 連続油相を有するインバート掘削用泥を調製した。油
相は、次の特性データーを有する蒸留オレイン酸イソブ
チルエステルから成っていた:密度(20℃)0.86g/c
m3;粘度(20℃)8〜10mPa.s;流動点−25℃以下;引火
点(DIN 51584)185℃以上;酸価(DGF-C-V2) 1以下;芳香族化合物無含有。The viscosity value and gel strength were measured before and after aging. The following results were obtained: Example 2 An invert drilling mud having a continuous oil phase was prepared. The oil phase consisted of distilled isobutyl oleate with the following characteristic data: density (20 ° C.) 0.86 g / c
m 3 ; viscosity (20 ° C.) 8 to 10 mPa.s; pour point −25 ° C. or less; flash point (DIN 51584) 185 ° C. or more; acid value (DGF-C-V2) 1 or less;
以下の組成の掘削用泥を調製した: オレイン酸イソブチル 230ml 脂肪酸系乳化剤 6g (INVERMUL、バロイド・ドリリング・フルイズ・インク
の製品) 親有機性ベントナイト 6g (ジェルトン(GELTONE)II、バロイド・ドリリング・
フルイズ・インクの製品) 親有機性亜炭 13g (デュラトン(DURATONE)、バロイド・ドリリング・フ
ルイズ・インクの製品) 石灰 1g 油中水乳化剤 3g (EZ-MUL、バロイド・ドリリング・フルイズ・インクの
製品) 重晶石 270g CaCl2飽和水溶液 58.2g 実施例1と同様にして、塑性粘度(PV)、降伏点(Y
P)ならびに10秒および10分後のゲル強度をエージング
(ローラー・オーブン中で125℃で16時間)前および後
に求めた。以下のような結果を得た。ここで使用した配
合物において、1.2gの石灰が2ポンド/バレルの限界に
実質的に対応する。Drilling mud was prepared with the following composition: Isobutyl oleate 230 ml Fatty acid emulsifier 6 g (INVERMUL, a product of Valoid Drilling Fluids, Inc.) Organophilic bentonite 6 g (GELTONE II, Valoid Drilling.
13 g of organophilic lignite (DURATONE, a product of Valoid Drilling Fluids Ink) Lime 1 g of water-in-oil emulsifier 3 g (a product of EZ-MUL, Valoid Drilling Fluids, Inc.) Quartzite 270 g CaCl 2 saturated aqueous solution 58.2 g Plastic viscosity (PV), yield point (Y
P) and the gel strength after 10 seconds and 10 minutes were determined before and after aging (16 hours at 125 ° C. in a roller oven). The following results were obtained. In the formulation used here, 1.2 g of lime substantially corresponds to the limit of 2 lb / barrel.
比較例2 石灰の量を2gに増加する、即ち約2ポンド/バレルの
限界を越えさせる以外は、実施例2と同様にしてインバ
ート掘削用油エマルジョンを調製した。エージングの前
後において塑性粘度、降伏点およびゲル強度を測定し
た。次の結果が得られた。 Comparative Example 2 An invert drilling oil emulsion was prepared as in Example 2, except that the amount of lime was increased to 2 g, ie, beyond the limit of about 2 pounds / barrel. The plastic viscosity, yield point and gel strength were measured before and after aging. The following results were obtained.
本発明の好ましい態様は次のとおりである。 Preferred embodiments of the present invention are as follows.
A.70重量%以上、好ましくは80重量%以上、より好まし
くは90重量%以上がオレフィン性不飽和C16〜C24カルボ
ン酸から誘導されたエステルを使用する請求項1記載の
油相。A.70 wt% or more, preferably 80 wt% or more, more preferably the oil phase of claim 1, wherein the use of esters than 90% by weight are derived from olefinically unsaturated C 16 -C 24 carboxylic acid.
B.掘削用泥において使用されるエステルが−10℃以下、
好ましくは−15℃以下の固化点(流動点)、および100
℃以上、好ましくは160℃以上の引火点を有する請求項
1記載の油相。B. The ester used in the mud for drilling is -10 ° C or less,
Preferably a solidification point (pour point) of -15 ° C or lower, and 100
Oil phase according to claim 1, having a flash point of at least 160C, preferably at least 160C.
C.掘削用泥において使用されるエステルが0〜5℃にお
いて55mPa.s以下、好ましくは45mPa.s以下のブルックフ
ィールド(RVT)粘度を有する請求項1記載の油相。C. The oily phase according to claim 1, wherein the ester used in the drilling mud has a Brookfield (RVT) viscosity at 0-5 [deg.] C of no more than 55 mPa.s, preferably no more than 45 mPa.s.
D.エステル中に存在する不飽和C16〜C24モノカルボン酸
の35重量%以下がジ−およびポリオレフィン性不飽和酸
から誘導されており、少なくとも約60重量%がモノオレ
フィン性不飽和である請求項1記載の油相。35 wt% of the unsaturated C 16 -C 24 monocarboxylic acids present in D. ester following di - are derived from and polyolefin-unsaturated acids, at least about 60% by weight are monoolefinically unsaturated The oil phase according to claim 1.
E.エステル混合物中に存在するC16〜C24モノカルボン酸
の45重量%以上、好ましくは55重量%以上の量がジ−お
よび/またはポリオレフィン性不飽和酸から誘導されて
いる請求項1記載の油相。E. ester mixtures present C 16 -C 24 45% by weight of monocarboxylic acids or during, preferably an amount of more than 55 wt% di - and / or claim 1, wherein is derived from a polyolefin unsaturated acid Oil phase.
F.エステル混合物中に存在する飽和C16〜C18カルボン酸
が約20重量%以下、特に約10重量%以下であり、好まし
くはより少ない炭素原子が含有される請求項1記載の油
相。F. ester mixtures of saturated C 16 -C 18 carboxylic acid is about 20% by weight present in, especially about 10 wt% or less, preferably an oil phase according to claim 1, wherein fewer carbon atoms are contained.
G.エステルまたはエステル混合物中に存在するカルボン
酸は少なくとも主として線状であり、植物および/また
は動物由来であることが好ましく、特に、植物および/
または魚の油脂のトリグリセリドから誘導されている請
求項1記載の油相。G. The carboxylic acids present in the ester or ester mixture are at least predominantly linear and are preferably of plant and / or animal origin, especially plants and / or
2. The oil phase according to claim 1, wherein the oil phase is derived from fish oil triglycerides.
H.掘削用泥において使用されるエステルが、約5〜45重
量%の量、好ましくは約5〜25重量%の量で連続エステ
ル系油相とともに微分散水相を含有する請求項1記載の
油相。H. The oil according to claim 1, wherein the ester used in the drilling mud contains a finely dispersed aqueous phase with the continuous ester-based oil phase in an amount of about 5 to 45% by weight, preferably about 5 to 25% by weight. phase.
I.エステルのアルコール残基が、3〜10個の炭素原子を
含有することが好ましい直鎖および/または分岐の飽和
アルコールから誘導されている請求項1記載の油相。I. The oily phase according to claim 1, wherein the alcohol residue of the ester is derived from a linear and / or branched saturated alcohol, preferably containing 3 to 10 carbon atoms.
J.流動体が、かなりの量の、水酸化アルカリのような高
度に親水性の塩基、またはジエタノールアミンのような
高度に親水性のアミンを含有せず、限定された量の酸化
亜鉛タイプの金属酸化物が、石灰に加えてまたは石灰に
代えてアルカリリザーブとして要すれば存在する請求項
2記載の掘削用流動体。J. The fluid does not contain a significant amount of a highly hydrophilic base such as alkali hydroxide, or a highly hydrophilic amine such as diethanolamine, and a limited amount of zinc oxide type metal 3. Drilling fluid according to claim 2, wherein the oxide is present if required as an alkaline reserve in addition to or instead of lime.
K.50℃で測定して、約10〜60mPa.sの範囲の塑性粘度(P
V)および約5〜40ポンド/100(フィート)2の範囲の
降伏点(YP)を有する請求項2記載の掘削用流動体。K. Measured at 50 ° C and measured for plastic viscosity (P
The drilling fluid of claim 2 having a yield point (YP) in the range of V) and about 5 to 40 pounds / 100 (ft) 2 .
L.不飽和モノカルボン酸のエステルが、インバート掘削
用流動体の連続油相の少なくとも主要部分を形成する請
求項2記載の掘削用流動体。3. The drilling fluid of claim 2, wherein the ester of the unsaturated monocarboxylic acid forms at least a major portion of the continuous oil phase of the invert drilling fluid.
M.分散水含量が約5〜45重量%、好ましくは約10〜25重
量%であり、CaCl2および/またはKClタイプの溶解塩を
含有する請求項2記載の掘削用流動体。M. dispersing water content of about 5 to 45 wt%, preferably about 10 to 25 wt%, drilling fluid of claim 2, wherein the containing dissolved salts of CaCl 2 and / or KCl type.
N.流動体の油相が、50mPa.s以下、好ましくは40mPa.s以
下である0〜5℃におけるブルックフィールド(RVT)
粘度を有する請求項2記載の掘削用流動体。N. Brookfield (RVT) at 0-5 ° C. where the oil phase of the fluid is below 50 mPa.s, preferably below 40 mPa.s
3. The drilling fluid according to claim 2, which has a viscosity.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス―ペーター・ヘロルト ドイツ連邦共和国 4020 メットマン、 オストプロイセンシュトラーセ 26番 (72)発明者 ステファン・フォン・タパヴィッツア ドイツ連邦共和国 4006 エアクラト 2、トーマス‐マン‐シュトラーセ 12 番 (72)発明者 ダグラス・ジョン・グライムズ イギリス国 ビーコンズフィールド・エ イチピー9・2ピーゼット、レッドボロ ウ・レーン 12番 (72)発明者 ジーン―マルク・ブラウン ドイツ連邦共和国 3100 ツェーレ、ベ ルンシュトルフシュトラーセ 34エー番 (72)発明者 スチェアート・ピー・ティー・スミス イギリス国 スコットランド、キンカー ジンシャー、バンコリー、クリーグ・グ ラフ・ドラモーク(番地の表示なし) (56)参考文献 特開 昭57−164185(JP,A) 特開 平4−46985(JP,A) 特表 平4−503221(JP,A) 特表 平4−503966(JP,A) 特表 平4−503965(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 7/00 - 7/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Klaus-Peter Herold, Germany 4020 Mettmann, No. 26, Ostprussenstraße (72) Inventor Stephen von Tapavitza Germany 4006 Airkrate 2, Thomas-Mann-Strasse No. 12 (72) Inventor Douglas John Grimes, Beaconsfield E. 9.2 Pisette, UK, Redborough Lane No. 12 (72) Inventor Jean-Marc Brown Germany 3100 Celle, Bernstor Hustrasse 34A (72) Inventor Scheart P.T.Smith United Kingdom Scotland, Kinker Jinshire, Banco -, Kleeg-Graf-Dramok (No address is indicated) (56) References JP-A-57-164185 (JP, A) JP-A-4-46985 (JP, A) JP-A-4-503221 (JP, A) A) Tokio Table 4-503966 (JP, A) Tokio Table 4-503965 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C09K 7/00-7/08
Claims (2)
性モノ−および/またはポリ不飽和C16〜C24モノカルボ
ン酸とまたは該モノカルボン酸と少量の他のモノカルボ
ン酸との混合物との、0〜5℃の温度において流動性で
ありかつポンプ輸送可能であるエステルを含んでなる、
インバート掘削用泥における油相であって、 該泥は、原油およびガス源の環境的に安全な沖合開発に
適しており、連続油相中に分散水相を乳化剤、増量剤、
流動損失添加剤、要すれば、他の標準添加剤およびアル
カリリザーブとともに含有し、親水性強塩基が実質的に
使用されず、アルカリリザーブとしての石灰の添加が約
2ポンド/バレル(油泥)の最大値に限定されている油
相。1. A mixture of a monofunctional C 2 -C 12 alcohol with an olefinic mono- and / or polyunsaturated C 16 -C 24 monocarboxylic acid or a mixture of said monocarboxylic acid and small amounts of other monocarboxylic acids. Comprising an ester that is flowable and pumpable at a temperature of 0-5 ° C.
An oil phase in the invert drilling mud, said mud being suitable for environmentally safe offshore development of crude oil and gas sources, emulsifying, extending, dispersing the aqueous phase in a continuous oil phase;
Includes flow loss additives, optionally with other standard additives and alkali reserves, substantially free of strong hydrophilic bases and the addition of lime as an alkali reserve of about 2 lb / barrel (oil mud). Oil phase limited to maximum value.
り、エステル油をベースとする連続油相において、分散
水相を、乳化剤、増量剤、流動損失添加剤、要すれば他
の標準添加剤とともに含有する鉱油無含有インバート掘
削用流動体であって、 油相が2〜12個の炭素原子を有する一官能性アルコール
と16〜24個の炭素原子を有するオレフィン性モノ−およ
び/またはポリ不飽和のモノカルボン酸とのエステルを
含んでなり、水/油エマルジョンがアルカリ化されてお
り、石灰がアルカリリザーブとして添加される場合に、
石灰が添加される量は約2ポンド/バレル(石灰/油
泥)を越えない掘削用流動体。2. In a continuous oil phase based on ester oils, suitable for offshore development of crude oils and gas sources, the dispersed aqueous phase comprises an emulsifier, a bulking agent, a flow-loss additive and optionally other standard additives. Mineral oil-free invert drilling fluid containing an oil phase, wherein the oil phase comprises a monofunctional alcohol having 2 to 12 carbon atoms and an olefinic mono- and / or polyolefin having 16 to 24 carbon atoms. Comprising an ester with an unsaturated monocarboxylic acid, wherein the water / oil emulsion is alkalized and lime is added as an alkali reserve,
Drilling fluids that do not add more than about 2 pounds / barrel (lime / oil mud) of lime.
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