專利名稱：鉆井眼的方法和用于鉆井的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井眼的一種方法，此法包括利用水基鉆井液和點(diǎn)注液。這些液體含有多羧酸?；瘎┖桶坊舛说木垩趸┑姆磻?yīng)產(chǎn)物。
鉆井液或泥漿的主要功能是將鉆井產(chǎn)生的碎片和鉆屑送至地表面;潤(rùn)滑和冷卻鉆頭和鉆具;形成濾餅以阻止濾液侵入巖層;養(yǎng)護(hù)井眼;控制巖層壓力和防止損耗性回流;在設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使鉆屑懸浮;為以后成功的完井和開(kāi)采而保護(hù)巖層。
在鉆井過(guò)程中，鉆桿的卡鉆是一個(gè)普遍的問(wèn)題，這種情況通常稱作為卡桿。點(diǎn)注液或被卡鉆桿解卡液一般用來(lái)使鉆桿解卡從而鉆井過(guò)程可以繼續(xù)。油基鉆井液常常用來(lái)防止卡桿。但是，這些液體含有精煉礦物油或柴油，這些油對(duì)海洋生物有不利影響。有效而且對(duì)環(huán)境無(wú)副作用的鉆井液和點(diǎn)注液是人們所期望的。
美國(guó)專利Re30885，它是關(guān)于二酰胺和含二酰胺的潤(rùn)滑劑的美國(guó)專利4239635的再公告。羧酸封端的二酰胺及其堿金屬、銨或胺鹽有潤(rùn)滑功能，在含水金屬加工液中特別有用。
美國(guó)專利Re31522，它是關(guān)于多酰胺和含多酰胺的功能液的美國(guó)專利4374741的再公告。該多酰胺是在同一分子中含有端羧基和端胺基的聚亞氧烷基多酰胺，其聚合度為210，其鹽在制備穩(wěn)定的水基金屬加工液和液壓液中有用。
美國(guó)專利4107061是關(guān)于從多脂肪酸和聚亞氧烷基二胺衍生而來(lái)的氨基酰胺潤(rùn)滑劑。這些物質(zhì)能與水以各種組份互溶而形成有潤(rùn)滑性能的澄清水溶液。
美國(guó)專利4661275和4664834涉及烴基取代的琥珀酸和/或酸酐與胺基封端的聚氧化烯的反應(yīng)產(chǎn)物和含這些產(chǎn)物的水溶液體系。這些反應(yīng)產(chǎn)物作為功能液的剪切穩(wěn)定增稠劑十分有用。
美國(guó)專利4795581涉及用脂肪酸改性的聚亞氧烷基二胺增稠的水溶液流體。這些物質(zhì)作為水/乙二醇基液壓液、化妝品和表面活性劑是有用的。
本發(fā)明涉及一個(gè)方法，包括以下步驟將一種組合物引入井眼，該組合物含水和其量足以使鉆井扭矩降低、防止鉆井過(guò)程中鉆桿被卡或扭轉(zhuǎn)、或使卡在井眼中的鉆桿解卡的(A)至少是一種由(A-1)至少一種羧酸?；瘎┖?A-2)至少一種數(shù)均分子量為約600～10000的胺基封端的聚氧化烯反應(yīng)的產(chǎn)物或至少一種該反應(yīng)產(chǎn)物的鹽，然后鉆該井眼。用本發(fā)明的方法和組合物可以有效地控制鉆井過(guò)程中鉆井扭矩、鉆桿的扭轉(zhuǎn)和卡鉆以及卡在井眼中的鉆桿的解卡。
術(shù)語(yǔ)“烴基”包括碳?xì)浠衔锘鶊F(tuán)和大體上為碳?xì)浠衔锏幕鶊F(tuán)。大體上為碳?xì)浠衔锏幕鶊F(tuán)指含不改變碳?xì)浠衔镏黧w性質(zhì)的非烴取代基的那些基團(tuán)。
烴基的實(shí)例包括如下1)碳?xì)浠衔锶〈?，即脂肪族取代?如烷基或鏈烯基)、脂環(huán)族取代基(如環(huán)烷基、環(huán)烯基)、芳香基、脂環(huán)的和脂族取代的芳香族取代基等等，以及環(huán)狀取代基，其中環(huán)通過(guò)該分子的另一部分連接而成(這就是說(shuō)，任何指明的兩個(gè)取代基可能結(jié)合形成一個(gè)環(huán)狀基團(tuán));
2)取代的碳?xì)浠衔锶〈丛诖税l(fā)明上下文中那些含非碳?xì)浠鶊F(tuán)的取代基，不改變碳?xì)浠衔锶〈闹饕匦?那些對(duì)這門(mén)技術(shù)熟悉的人士會(huì)知道這些基團(tuán)(如鹵代基(特別是氯和氟)、羥基、烷氧基、巰基、烷巰基、硝基、亞硝基、硫氧基等等);
3)雜原子取代基，即在本發(fā)明上下文中，具備主要碳?xì)浠衔镄再|(zhì)的取代基在由碳原子組成的環(huán)和鏈上有非碳原子。合適的雜原子對(duì)那些對(duì)此領(lǐng)域普通熟練的人來(lái)說(shuō)是很明顯的，例如包括硫、氧、氮和象吡啶基、糠酰基、噻吩基、咪唑基等取代基。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)于烴基的每十個(gè)碳原子，不超過(guò)大約2個(gè)，最好不超過(guò)1個(gè)非碳?xì)淙〈霈F(xiàn)在烴基中。通常，沒(méi)有這樣的非碳?xì)淙〈霈F(xiàn)在羥基中，因此，這種烴基是純的碳?xì)浠衔锘鶊F(tuán)。
本發(fā)明的方法和流體利用烴基取代的羧酸?；瘎?A-1)與平均分子量在大約600至大約10，000的胺基封端的聚氧化烯(A-2)反應(yīng)的產(chǎn)物(A)。
(A-1)羧酸酰化劑羧酸?；瘎?A-1)是具有約1至4個(gè)羧基，最好2至3個(gè)羧基的羧酸?；瘎?。?；瘎┌ㄋ?、酸酐、低碳酯(一至七個(gè)碳的酯)、鹵化物等。酰化劑更好是酸或酸酐。羧酸酰化劑可能是單羧酸或多羧酸?；瘎?。
單羧酸酰化劑包括脂肪族羧酸?；瘎?，如脂肪酸和狄爾斯-阿德耳單羧酸反應(yīng)物。脂肪酸通常含有大約8個(gè)(最好是大約10個(gè)、特別是大約12)至大約30個(gè)、最好至大約24個(gè)碳原子。脂肪酸的實(shí)例包括硬脂酸、油酸、月桂酸、亞麻酸、樅酸、棕櫚酸、癸二酸、亞油酸、山萮酸、妥爾酸和松香酸。
單羧酸酰化劑也可以是一個(gè)α、β-不飽和羧酸(如丙烯酸或異丁烯酸)和一個(gè)或多個(gè)鏈烯的反應(yīng)產(chǎn)物。這些鏈烯最好是α-鏈烯(有時(shí)指單-1-鏈烯)或異構(gòu)的α-烯烴。α-烯烴的實(shí)例包括1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十三烯、1-十四烯、1-十五烯、1-十六烯、1-十七烯、1-十八烯、1-十九烯、1-二十烯、1-二十一烯、1-二十二烯、1-二十三烯等。工業(yè)上可以得到又能使用的α-烯烴包括C15-18α-烯烴、C12-16α-烯烴、C14-16α-烯烴、C14-18α-烯烴、C16-18α-烯烴、C16-20α-烯烴、C22-28α-烯烴、等等。C16和C16-18α-烯烴尤其受到歡迎。
異構(gòu)α-烯烴也可以用于形成狄爾斯-阿德耳反應(yīng)產(chǎn)物。這些鏈烯是已轉(zhuǎn)化成丙烯的α-烯烴。適于使用的異構(gòu)α-烯烴常常以丙烯和一些α-烯烴的混合物形成存在。異構(gòu)化α-烯烴的步驟對(duì)本專業(yè)的人來(lái)說(shuō)是眾所周知的。簡(jiǎn)要地說(shuō)，這些步驟包括在大約80℃至130℃的條件下，將α-烯烴與陽(yáng)離子交換樹(shù)脂接觸直到達(dá)到所希望的異構(gòu)化程度。這些步驟作為例子已在美國(guó)專利4，108，889中敘述，現(xiàn)包括在本發(fā)明中以供參考。
本發(fā)明的多羧酸?；瘎┌ǘ人狨；瘎?，如琥珀酸?；瘎⒍鬯狨；瘎┖偷覡査?阿德耳二羧基酰化劑。三羧酸酰化劑包括三聚酸?；瘎┖偷覡査?阿德耳三羧酸酰化劑。
二聚酸?；瘎┌ú伙柡椭舅岫坌纬傻漠a(chǎn)物，例如上面敘述的脂肪酸。一般地，二聚酸有大約18個(gè)(最好是大約28)至大約44個(gè)(最好是到大約40個(gè))的平均碳原子。在一個(gè)實(shí)施方案中，二聚酸最好有大約36個(gè)碳原子。二聚酸最好從18個(gè)碳脂肪酸如油酸制備。二聚酸在美國(guó)專利2，482，760、2482761、2731481、2793219、2964545、2978468、3157681和3256304中敘述，全部公開(kāi)的這些專利用作本發(fā)明的參考。二聚酸的例子包括Empol
1014、1016和1018二聚酸，這些都可以從Emery工業(yè)公司購(gòu)得;以及Hystrene
3675、3680、3687和3695二聚酸，這些可從Humko化學(xué)公司購(gòu)得。
在另一實(shí)施方案中，多羧基酰化劑是二羧基?；瘎?，它們是不飽和脂肪酸(如上面描述的脂肪酸，最好是妥爾酸和油酸)與α、β-乙烯式不飽和羧基?；瘎?如丙烯酸或甲基丙烯酸?；瘎?的狄爾斯-阿德耳型反應(yīng)產(chǎn)物，這些內(nèi)容已在美國(guó)專利2，444，328號(hào)中作了交待，公開(kāi)的此專利并入本發(fā)明作為參考。這些狄爾斯-阿德耳?；瘎┌╓estvaco
H-240、1525和1550二酸，每種試劑均可從Westvaco公司購(gòu)得。
在另一實(shí)施方案中，多羧酸或酸酐是烴基取代的琥珀酸?；瘎?，酸或酸酐較好，酸酐更好。烴基常常平均含有大約8個(gè)(較好是大約14個(gè)、特別是大約16)至40個(gè)(較好是到大約30個(gè)、更好到大約24個(gè)、特別好的是大約18個(gè))碳原子。烴基是鏈烯基更為可取，鏈烯基可能從上面描述的一個(gè)或多個(gè)烯烴衍生得來(lái)。
琥珀酸?；瘎┩ㄟ^(guò)上述的烯烴或異構(gòu)烯烴與富馬酸或馬來(lái)酸或酸酐之類的不飽和羧酸反應(yīng)制得，反應(yīng)溫度在約160℃至240℃之間，最好是185℃至約210℃之間。自由基引發(fā)劑(如叔丁基鄰苯二酚)可以用來(lái)減少或防止形成聚合副產(chǎn)物。制備?；瘎┑牟襟E對(duì)于這一行的人來(lái)說(shuō)是共知的，作為例子，已在美國(guó)專利3412111中加以敘述，并在1977年的J.C.S.PerkinⅡ的535-537頁(yè)等的文章“馬來(lái)酸酐與烯烴的成烯反應(yīng)”中有闡述。這些參考文獻(xiàn)中制備上述酰化劑的步驟的公開(kāi)引用在此作為參考。
多羧酸酰化劑也可以是三羧酸?；瘎?。三羧酸酰化劑的實(shí)例包括三聚酸和狄爾斯-阿德耳三羧酸?；瘎?。這些酰化劑常常平均含有從大約18個(gè)、最好是大約30、特別是大約36個(gè)到大約66個(gè)、最好是大約60個(gè)碳原子。三聚體酸通過(guò)上述脂肪酸的三聚制備。狄爾斯-阿德耳三羧酸?；瘎┩ㄟ^(guò)不飽和單羧酸與α、β-乙烯式不飽和二酸(如富馬酸或馬來(lái)酸或其酸酐)反應(yīng)制得。在一個(gè)實(shí)施方案中，狄爾斯-阿德耳?；瘎┢骄袕拇蠹s12個(gè)、最好是大約18個(gè)到大約40個(gè)、最好是大約30個(gè)碳原子。這些三羧酸的實(shí)例包括Empol 1040(可從Emery工業(yè)公司購(gòu)得)、Hystrene 5460(可從Humko化學(xué)公司購(gòu)得)、Unidyme 60(可從聯(lián)合帳篷公司購(gòu)得)。
在另一實(shí)施方案中，羧酸酰化劑(A-1)是一種混合物，根據(jù)重量比，至少含有10%的不少于三個(gè)羧基的羧酸?；瘎＿@種混合物根據(jù)重量比，至少含有50%的三羧基?；瘎┹^為合適，含有80%更好，含有90%的三羧基?；瘎┳詈?。羧酸?；瘎┛梢允巧鲜龃_定的三羧酸?；瘎┡c單羧酸?；瘎┮约吧厦娲_定的二羧酸?；瘎┑幕旌衔铩Ｔ诹硪粚?shí)施方案中，混合物可以含有單一、雙一或三羧酸。單羧酸可以具有從2個(gè)、最好是大約8個(gè)、特別是大約12到大約30個(gè)、最好是大約24個(gè)碳原子。單羧酸的實(shí)例包括乙酸、丙酸、丁酸和脂肪族羧酸如油酸、硬脂酸、亞油酸、十二烷酸或妥爾酸。
(A-2)胺基封端的聚氧化烯一個(gè)或多個(gè)上述的羧酸?；瘎┡c至少一個(gè)胺基封端的聚氧化烯反應(yīng)。胺基封端的聚氧化烯最好是α-ω胺基封端的聚氧化烯。這些胺包括α-ω二氨基聚氧化乙烯、α-ω二氨基聚氧化丙烯-聚氧化乙烯-聚氧化丙烯或α-ω二氨基環(huán)氧丙烷封端的聚氧化乙烯。胺基封端的聚氧化烯也可以是上述α-ω二氨基聚氧化烯的尿素縮合物。胺基封端的聚氧化烯也可以含多氨基(如三氨基、四氨基等)。一般這些化合物的數(shù)均分子量從大約600、更好是大約2000、最好是大約3000、特別是大約4000至大約10，000、最好到大約8000、特別是大約7000。
在一實(shí)施方案中，二胺可以下列分子式表示
其中R是獨(dú)立的氫原子或含1至8個(gè)碳原子的烷基，一至三個(gè)碳原子較好，一個(gè)碳原子更好;a是零到大約200之間的一個(gè)數(shù);b是大約10到650之間的一個(gè)數(shù);c是零到大約200之間的一個(gè)數(shù)。這些二胺具有的較為合適的數(shù)均分子量從大約600、更好是大約1000、最好是大約3000、特別是大約4000至約10，000之間(最好至約7000)。這些二胺的特例包括Jeffamine ED-600(其中a+c約為2.5，b約為8.5)、Jeffamine ED-900(其中a+c約為2.5，b約為15.5)、Jeffamine ED-2001(其中a+c約為2.5，b約為40.5)、Jeffamine ED-4000(其中a+c約為2.5，b約為86.0)和ED-6000(其中a+c約為2.5，b約為131.5)。Jeffamine 的數(shù)值近似為其數(shù)均分子量，如Jeffamine ED-6000的數(shù)均分子量約為6000。
在另一實(shí)施方案中，胺基封端的聚氧化烯是一個(gè)二胺，最好是胺基封端的聚亞氧烷基二元醇。這些二胺用下列分子式表示
其中R如上所述，d在1至約50之間，較好在2至約100之間，最好在2至約75之間。這些胺的實(shí)例包括Jeffamine D-230(其中d為2-3)、Jeffamine D-400(其中d為約5-6)、Jeffamine D-2000(其中d的平均數(shù)為約33)和Jeffamine D-4000(其中d的平均數(shù)約為68)。
在另一實(shí)施方案中，二胺用下列分子式來(lái)表示
其中R如上所述;e是一個(gè)足夠大的數(shù)以保證提供數(shù)均分子量至少約為600的上述化合物。這些化合物的數(shù)均分子量在約600至2500之間較為合適，在約700至2200之間更好。
在一實(shí)施方案中，胺基封端的聚氧化烯是一種單氨基聚氧化烯諸如氨基聚氧化丙烯-聚氧化乙烯-聚氧化丙烯或氨基聚氧化丙烯之類。這些胺常常通過(guò)單羥醇與諸如氧化苯乙烯、1，2-環(huán)氧丁烷、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等以及更為合適的環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或其混合物之類的環(huán)氧化物反應(yīng)制得，端羥基此時(shí)轉(zhuǎn)變成氨基。這些胺可用下列結(jié)構(gòu)表示
其中f在1到約150之間，R1是有1到約18個(gè)碳原子的烷氧基，每個(gè)R的含義如上所述。f在1到100之間較為合適，在約4到約40之間更為合適。R1是含有1到12個(gè)碳原子的烷氧基較好，是甲氧基則更好。這些類型的胺可從Texco化學(xué)公司購(gòu)得，商標(biāo)名為Jeffamine，這些胺的具體例子包括Jeffamine M-600、M-1000、M-2005和M-2070胺。
在另一實(shí)施方案中，胺基封端的聚氧化烯是一種三胺，它通過(guò)用環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或其混合物處理三元醇、接著端羥基胺化而制得。這些胺可從Texaco化學(xué)公司購(gòu)得，商品名為Jeffamine 三胺。這些胺的實(shí)例包括Jeffamine T-403，它是由約5-6摩爾的環(huán)氧丙烷處理三甲醇丙烷得來(lái)的;Jeffamine T-3000，它是由50摩爾的環(huán)氧丙烷處理甘油得來(lái)的;Jeffamine T-5000，它是由85摩爾的環(huán)氧丙烷處理甘油得來(lái)的。
本發(fā)明中使用的二胺和三胺在美國(guó)專利3，021，232;3，108，011;4，444，566和Re31，522中被公開(kāi)。這些專利中的二胺和三胺及其制備方法用作參考。
上面的胺基封端的聚氧化烯與上面的多羧基?；瘎┌歹；瘎┡c胺的當(dāng)量比約(1-4∶1)、較好以(1-2∶1)、更好以(3∶2)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度在125℃至250℃之間，最好在約150℃至約225℃之間。此反應(yīng)常在約2至10小時(shí)內(nèi)完成，較好在約2至6小時(shí)內(nèi)、更好在約4小時(shí)內(nèi)、最好在0.25至約2小時(shí)內(nèi)完成。
羧基?；瘎?A-1)與胺基封端的聚氧化烯(A-2)的反應(yīng)產(chǎn)物(A)或反應(yīng)產(chǎn)物的鹽可以用于本發(fā)明。這種鹽是金屬鹽、銨鹽或其混合鹽、如銨和金屬鹽。
反應(yīng)產(chǎn)物(A)的銨鹽可從氨或任何胺衍生得到。用于制備酰胺酸銨鹽的胺可以是上述的任一種胺基封端的聚氧化烯。更進(jìn)一步說(shuō)，這種胺可以是烷基單胺或羥胺。
烷基單胺是伯、仲或叔胺。烷基單胺的每個(gè)烷基常含有1到約24個(gè)碳原子，1到約12個(gè)較好，1到約6個(gè)碳原子更好。在本發(fā)明中有用的伯胺的實(shí)例包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、辛胺和十二烷胺。仲胺的實(shí)例上面已經(jīng)給出。叔胺包括三甲基胺、三丁基胺、甲基二乙基胺、乙基二丁基胺等。
在另一實(shí)施方案中，胺是羥胺。通常地，這些羥胺是伯、仲或叔醇胺或其混合物。這樣的胺能用下面的分子式表示
其中每個(gè)R2是獨(dú)立的含1到約8個(gè)碳原子的烴基或2到約8個(gè)碳原子的羥烴基，R3是有2到約18個(gè)碳原子的二價(jià)烴基。分子式中的-R3-OH代表羥烴基。R3是一個(gè)無(wú)環(huán)的、脂環(huán)的或芳香的基團(tuán)。通常地，R3是一個(gè)諸如亞乙基、1，2-亞丙基、1，2-亞丁基或1，2-亞十八烷基、較為合適的是亞乙基或亞丙基、更為合適的是亞乙基之類的無(wú)環(huán)直鏈或支鏈亞烷基。存在于同一分子式中的兩個(gè)R2基團(tuán)能通過(guò)碳碳鍵或雜原子(如氧、氮或硫)連接形成一個(gè)5、6、7或8元環(huán)的結(jié)構(gòu)。這樣的雜環(huán)胺的實(shí)例包括N-(羥基低碳烷基)-嗎啉、-硫代嗎啉、-哌啶、-噁唑啉、-噻唑啉等等。但是，通常地，每個(gè)R2是獨(dú)立的甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基。這些羥胺的實(shí)例包括單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙基乙醇胺、乙基乙醇胺等。
這些羥胺也可能是一種醚N-(羥基烴基)胺。這些是上述羥胺的羥基聚烴基氧類似物(這些類似物也包括羥基取代的氧化烯類似物)。這樣的N-(羥基烴基)胺能通過(guò)環(huán)氧化物與前述的胺反應(yīng)方便制得，可用以下分子式表示
其中x是從約2到15的一個(gè)數(shù)，R2和R3的含義如上所述。R2亦可以是一個(gè)羥基聚(烴基氧)基團(tuán)。
在一個(gè)最佳實(shí)施方案中，酰胺酸的鹽可由羥胺形成。這些羥胺能由下列分子式表示
其中每個(gè)R3是一個(gè)亞烷基;R4是一個(gè)烴基;g是獨(dú)立的從0到100之間的一個(gè)整數(shù)，條件是至少有一個(gè)g是比零大的整數(shù);h是零或一。
R4是一個(gè)有8至約30個(gè)碳原子的烴基較為可取，以8到約24個(gè)碳原子更好，10到約18個(gè)碳原子最好。R4為烷基或烯基較為可取，為烯基更為可取。R4為一個(gè)辛基、癸基、十二烷基、十三烷基、十六烷基、十八烷基、油基、牛脂基或大豆基最好。
g在1到約100之間較為可取，其中以2到約50之間較好，2到約20之間更好，3到約10之間最好(特別是g大約為5)。
R3的含義如上所述，每個(gè)R3是一個(gè)獨(dú)立的亞乙基或亞丙基更為可取。
上面的羥胺可通過(guò)眾所周知的技術(shù)制備，許多這樣的羥胺可以買(mǎi)到。例如，它們可以通過(guò)至少含6個(gè)碳原子的伯胺與不同量的諸如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷等之類的環(huán)氧化物反應(yīng)制得。伯胺可以是單種胺或諸如牛脂油、鯨蠟油、椰子油之類的脂肪油通過(guò)水解得到的混合胺。含有約8至30個(gè)碳原子的脂肪酸胺的具體例子包括飽和和不飽和脂肪族胺、如辛胺、癸胺、月桂基酰胺、十八烷酰胺、十四烷酰胺、十六烷基胺、十二烷基胺和十八烷基胺。
在分子式(Ⅴ)中h為零的實(shí)用的羥胺包括2-羥基乙基己基胺、2-羥基乙基辛基胺、2-羥基乙基十五烷基胺、2-羥基乙基油基胺、2-羥基乙基大豆基胺、二(2-羥基乙基)己基胺、二(2-羥基乙基)油基胺及其混合物。分子式(Ⅰ)中至少一個(gè)a是大于2的整數(shù)的類似的胺亦在此列，例如，2-羥基乙氧基乙基己基胺。
其中h為零的許多羥胺可從Akzona公司的Armak化學(xué)部(芝加哥，伊利諾伊斯)購(gòu)得，普通商品名為“Ethomeen”和“Propomeen”。這些產(chǎn)品的具體例子包括“EthomeenC/15”，它是一種含約5摩爾環(huán)氧乙烷的椰子胺的環(huán)氧乙烷的縮合物;“EthomeenC/20”和“C/25”，它們分別是含10摩爾和15摩爾環(huán)氧乙烷的椰子胺的環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物;“EthomeenO/12”，這是每摩爾胺中含2摩爾環(huán)氧乙烷的油胺的環(huán)氧乙烷縮合產(chǎn)物;“EthomeenS/15”和“S/20”，它們分別是每摩爾胺中各含約5摩爾和10摩爾環(huán)氧乙烷的大豆胺與環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物;“EthomeenT/12、T/15”和“T/25”，它們分別是每摩爾胺中含約2、5和15摩爾環(huán)氧乙烷的牛脂油胺與環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物。“PropomeenO/12”是一摩爾的油胺與二摩爾的環(huán)氧丙烷的縮合產(chǎn)物。其中，由EthomeenC/15或S/15或其混合物形成鹽最好。
h為1的可以購(gòu)得的羥胺包括“EthoduomeenT/13”和“T/20”，它們分別是每摩爾的二胺中含有3和10摩爾環(huán)氧乙烷的N-牛脂油三亞甲基二胺與環(huán)氧乙烷的縮合產(chǎn)物。
脂肪族二胺、多胺包括單或雙烷基、對(duì)稱或不對(duì)稱亞乙基二胺、丙二胺(1，2或1，3)以及上述胺的多胺類似物。合適的市售脂肪族多胺是“DuomeenC”(N-椰子基-1，3-丙二胺)、“DuomeenS”(N-大豆基-1，3-丙二胺)、“DuomeenT”(N-牛脂油基-1，3-丙二胺)或“DuomeenO”(N-油基-1，3丙二胺)。“Duomeens”是市售二胺，它們?cè)贏rmak化學(xué)公司(芝加哥，伊利諾伊斯)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)公報(bào)No.7-10R1上已有敘述。在另一實(shí)施方案中，仲胺可以是環(huán)狀胺，如哌啶、哌嗪、嗎啉等。
反應(yīng)產(chǎn)物(A)的金屬鹽可以從堿金屬、堿土金屬或過(guò)渡金屬化合物制備，堿金屬或堿土金屬較為可取，堿金屬化合物更為可取。金屬化合物的具體例子包括鈉、鉀、鈣、鎂、鋅、鋁離子，鈉離子或鉀離子更為可取。金屬化合物通過(guò)用金屬氧化物、氫氧化物或鹵化物處理反應(yīng)產(chǎn)物制備，金屬鹽在室溫到約120℃之間形成，室溫至約80℃之間最好。
下列實(shí)施例涉及本發(fā)明的反應(yīng)產(chǎn)物(A)。除非在實(shí)施例中和權(quán)利要求中以及說(shuō)明書(shū)的其他地方另作說(shuō)明，溫度為攝氏溫度，組份比為重量比，壓力是常壓的。
實(shí)施例1在一反應(yīng)器中裝入3503份(0.58摩爾)的Jeffamine
ED-6000(一種Texaco化學(xué)公司生產(chǎn)的二胺，其數(shù)均分子量為6000，是一種伯胺端基環(huán)氧乙烷封端的聚氧化烯)和497份(0.58摩爾)的Unidyme
60(一種三聚酸，可以聯(lián)合帳篷公司購(gòu)得，它含有75%的三聚酸和25%的二聚酸，由18碳單聚酸衍生得來(lái))?；旌衔锉粩嚢韬图訜岬?50℃-220℃，維持四小時(shí)，同時(shí)除去9.2毫升的餾出液，殘留物的中和值為7.5。
實(shí)施例2在一反應(yīng)器中裝入2400份(1.2摩爾)的Jeffamine
ED-2001和1611份(1.89摩爾)的Unidyme
60。攪拌并加熱混合物到150℃-200℃，維持3.7小時(shí)，同時(shí)除去33毫升的餾出液，殘留物的中和值為42。
實(shí)施例3反應(yīng)器中裝入3660份(0.61摩爾)Jeffamine
ED-6000、260份(0.31摩爾)Unidyme
60和202份(0.6摩爾)由Dixie化學(xué)公司得來(lái)的十六烯基琥珀酸酐?；旌衔锛訜岬?60℃-205℃，維持四小時(shí)，同時(shí)除去9.0毫升的餾出液。77份(0.58摩爾)50%的氫氧化鈉水溶液加入混合物中，混合物的中和值為12。
實(shí)施例4反應(yīng)器中裝入3000份(1當(dāng)量)的Jeffamine
ED-6000和412份(2當(dāng)量)的二聚酸(由Westvaco公司購(gòu)得，商品名為Westvaco二聚酸1550)。混合物在40分鐘里以氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)加熱至154℃，反應(yīng)維持在150℃至200℃之間四小時(shí)，同時(shí)收集8.5毫升的餾出液。反應(yīng)混合物冷卻至120℃，并維持1.5小時(shí)，同時(shí)收集1.1毫升餾出液。然后反應(yīng)溫度增至200℃，同時(shí)除去0.1毫升的餾出液。殘留物的中和值為16.5。
實(shí)施例5(a)2960份十六碳α-烯烴和100份Amberlyst15(一種Rohm&Haas公司的產(chǎn)品，為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂)被加入一個(gè)5升的燒瓶中，該燒瓶裝有氮?dú)夤呐萜?每小時(shí)20標(biāo)準(zhǔn)立方英尺)、攪拌器、溫度計(jì)和位于冷凝管下面的脫水器?；旌衔镌诿糠昼?50轉(zhuǎn)的攪拌速度下加熱至120℃，并維持1.5小時(shí)，濾液即為所希望的產(chǎn)品。
(b)馬來(lái)酸酐(367.5份)加入一個(gè)兩升的裝有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管和氣體入口管的燒瓶中。熔化馬來(lái)酸酐，再加入從步驟(a)得來(lái)的產(chǎn)品765份，混合物加熱到180-200℃，并維持9.75小時(shí)?；旌衔镌?0mmHg柱的真空度、溫度為182℃的條件下被汽提，然后冷卻到115℃。接著混合物在0.7mmHg柱的真空度、溫度為145℃的條件下汽提，再冷卻到50℃。混合物用硅藻土過(guò)濾，濾液為所希望的產(chǎn)物。
(c)100份Jeffamine
ED-6000和10.8份從步驟(b)得來(lái)的產(chǎn)物混在一起，加熱到130℃并維持3小時(shí)，接著冷至室溫，得到期望的產(chǎn)品。
實(shí)施例6反應(yīng)器中裝入2225份、0.37摩爾的Jeffamine
ED-6000和241份、0.75摩爾的十六烯基琥珀酸酐。混合物加熱到130℃并維持3個(gè)小時(shí)。反應(yīng)混合物冷卻到100℃，并在一刻鐘的時(shí)間里逐漸加入2466份蒸餾水。50%的氫氧化鈉溶液(60份，0.75摩爾)加入混合物中，并攪拌半小時(shí)。50%的巰基苯并噻唑化鈉加入混合物中，攪拌混合物半小時(shí)。產(chǎn)物的中和值為17.3。
實(shí)施例7正如實(shí)施例6所述，利用2600份(0.43摩爾)Jeffamine ED-6000、603份(0.7摩爾)Unidgme 60和56份(0.8摩爾)的50%氫氧化鈉水溶液制備得到反應(yīng)產(chǎn)物，該混合物的最終中和值為25.5。
實(shí)施例8-12下表1有幾個(gè)實(shí)施例，制備的步驟如實(shí)施例1所述。
表1實(shí)施例胺基封端的聚氧化烯(份)?；瘎?份)8 900份Jeffamine ED-900 857Unidyme 609 4000份Jeffamine ED-4000 504十六烯基琥珀酸酐10 2005份Jeffamine M-2005 412Westvaco二聚酸(見(jiàn)實(shí)施例4)11 5000份Jeffamine T-5000 857Unidyme 6012 2005份Jeffamine M-205 571Unidyme 60實(shí)施例13-16實(shí)施例13-16根據(jù)實(shí)施例6的步驟制備，除了不加入50%的巰基苯并噻唑化鈉之外。
表2實(shí)施例實(shí)施例產(chǎn)品(份)堿(份)13100份實(shí)施例1產(chǎn)品1份氫氧化鈉(50%水溶液)14100份實(shí)施例2產(chǎn)品3.5份氫氧化鉀15100份實(shí)施例3產(chǎn)品3份三乙醇胺16 100份實(shí)施例10產(chǎn)品 3份Ethomeen C/15(C)表面活性劑酰化的胺基封端的聚氧化烯，即反應(yīng)產(chǎn)物(A)，可以單獨(dú)使用或與表面活性劑(B)一起使用。?；陌坊舛说木垩趸┡c表面活性劑的結(jié)合使液體增稠、潤(rùn)濕和乳化性能提高。這種結(jié)合常常含有?；陌坊舛说木垩趸┘s5%、更好是約15%、最好是約25%、特別是約50%到約95%(其中最好是85%，特別是75%)。這種結(jié)合常含表面活性劑約5%、更好是約10%、最好是約20%到約90%(其中最好到75%，特別是到50%更為可取)。表面活性劑包括非離子型、陽(yáng)離子型和陰離子型三種。表面活性劑包括聚亞氧烷基胺、聚亞氧烷基酰胺、聚亞氧烷基醇、聚亞氧烷基酯和脂肪酸鹽或這些表面活性劑的混合物。上述任一聚亞氧烷基胺，包括上述胺基封端的聚氧化烯和羥胺(Ethomeens，Ethoauomeens等)，可以在本發(fā)明中用作表面活性劑。
聚亞氧烷基二元醇可以是聚氧化乙二醇或聚氧化丙二醇。實(shí)用的聚氧化乙二醇可從聯(lián)合碳化物公司得到，商品名為Carbowax PEG 300，600，1000和1450。聚亞氧烷基二元醇最好是聚氧丙二醇，其中氧化丙烯單元至少為總數(shù)的80%。其余20%可能是環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丁烷或其他單元如酯類、烯烴類等，它們可能被聚環(huán)氧丙烷極化。實(shí)用的聚氧丙二醇類可從Union Carbide公司購(gòu)買(mǎi)，商品名NIAX425和NIAX1025。實(shí)用的聚氧丙二醇類也可從Dow化學(xué)公司購(gòu)買(mǎi)，它以商品名PPG-1200和PPG-2000銷售。
其他實(shí)用的聚亞氧烷基二元醇是可從Wyandotte化學(xué)公司以商品名PLURONICPolyols購(gòu)買(mǎi)的液體多元醇和其他類似的多元醇。這些多元醇對(duì)應(yīng)于如下分子式
式中，i、j和k是大于1的整數(shù)，以致-CH2-CH2-O-基占多元醇總數(shù)均分子量的約10～15m%，上述多元醇的數(shù)均分子量約為2500～4500。這類多元醇可由丙二醇與環(huán)氧丙烷反應(yīng)，然后再與環(huán)氧乙烷反應(yīng)制得。特別實(shí)用的聚亞氧烷基二元醇是Pluracol V-10，它是分子量為22000的三甲醇丙烷的聚氧化烯衍生物。這一材料可市售地從BASF公司(美國(guó)新澤西州帕西帕尼)購(gòu)買(mǎi)。
在另一實(shí)施方案中，表面活性劑是烷基封端的聚氧化烯。在這一技術(shù)中許多烷基封端的聚氧化烯是大家熟悉的，許多在市場(chǎng)上可購(gòu)買(mǎi)。烷基封端的聚氧化烯通常用過(guò)量烯化氧(如環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷)處理脂肪族醇生產(chǎn)。例如，可由約6～40摩爾環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷與脂肪族醇縮合。
在本發(fā)明中使用的烷基封端的聚氧化烯二元醇在工業(yè)上可以商品名“TRITON ”從Rohm & Hass公司購(gòu)買(mǎi)，以商品名“Carbowax ”和“TERGITOL ”從Union Carbide公司購(gòu)買(mǎi)、以商品名“ALFONIC ”從Conoco化學(xué)公司購(gòu)買(mǎi)和以商品名“NEODOL ”從Shell化學(xué)公司購(gòu)買(mǎi)。TRITON 材料通常確定為聚乙氧化醇或酚;TERGITOLS 材料確定為伯醇或仲醇的聚乙二醇醚類;ALFONIC 材料確定為乙氧化直鏈醇類，它們可用結(jié)構(gòu)通式CH3(CH2)l(OCH2CH2)mOH表示，式中l(wèi)為4～16，m為3～11。用上述分子式表征的ALFONIC 乙氧化物的具體例子包括ALFONIC 1012-60，式中l(wèi)約為8～10，m平均約為5～6;ALFONIC 1214-70，式中l(wèi)約為10～12，m平均約為10～11;ALFONIC 1412-60，式中l(wèi)為10～12，m平均約為7;ALFONIC 1218-70，式中l(wèi)約為10～16，m平均約為10～11。
Carbowax 甲氧基聚乙二醇是甲醇的直鏈乙氧化聚合物。這些材料的例子包括Carbowax 甲氧化聚乙二醇350、550和750，其中數(shù)字近似數(shù)均分子量。
NEODOL 乙氧化物是乙氧化醇類，其中醇為含12～15個(gè)碳原子的醇類混合物。醇部分是支鏈伯醇。乙氧化物由醇與過(guò)量環(huán)氧乙烷(如每摩爾醇用3～12摩爾或更多環(huán)氧乙烷)反應(yīng)得到。例如，NEODOL 乙氧化物23-6.5是平均有6～7個(gè)乙氧基單元、12～13個(gè)碳原子的部分支鏈醇化物。
另一類多元醇是工業(yè)上可購(gòu)買(mǎi)的、由Wyandotte化學(xué)公司銷售的液體TETRONIC多元醇。這些多元醇用下列通式表示
這樣的羥胺在美國(guó)專利2979528中描述，在此聲明并入本發(fā)明。對(duì)應(yīng)于上述分子式的、數(shù)均分子量一直到約10000(其中亞乙氧基對(duì)總數(shù)均分子量的貢獻(xiàn)在上面討論的百分?jǐn)?shù)范圍內(nèi))的羥胺是優(yōu)選的。具體的例子是數(shù)均分子量約為8000(其中亞乙氧基占總數(shù)均分子量的7.5～12m%)的羥胺。這樣的羥胺可由亞烷基二胺(如乙二胺、丙二胺、己二胺等)與環(huán)氧丙烷反應(yīng)制備。然后生成的產(chǎn)物再與環(huán)氧乙烷反應(yīng)。
在另一實(shí)施方案中，表面活性劑為丙氧化肼。丙氧化肼在市場(chǎng)上可以商品名QxyprufTM購(gòu)買(mǎi)。丙氧化肼的例子包括QxyprufTM6、12和20，它們是分別用6、12和20摩爾環(huán)氧丙烷處理的肼。
在另一實(shí)施方案中，表面活性劑是聚烷氧化酚。酚可為取代酚或未取代酚。優(yōu)選的聚烷氧化酚為聚乙氧化壬基酚。聚烷氧化酚可以商品名Triton 從Rohm & Hass公司購(gòu)買(mǎi)，以商品名Surfonic 從Texaco化學(xué)公司購(gòu)買(mǎi)。聚烷氧化酚的例子包括Triton AG-98、N系列和X系列聚乙氧化壬基酚。
在另一實(shí)施方案中，表面活性劑為聚亞氧烷基脂肪酸酯。聚亞氧烷基脂肪酸酯可由任何聚亞氧烷基多元醇和脂肪酸制備。聚亞氧烷基多元醇最好是在這里公開(kāi)的任何一種。脂肪酸最好是上面描述的脂肪族單羧酸。聚亞氧烷基脂肪酸酯在工業(yè)上可以商品名EthofatTM從Armak公司購(gòu)買(mǎi)。聚亞氧烷基脂肪酸酯包括EthofatTMC/15和C/25，它們是分別用5和15摩爾環(huán)氧乙烷生成的椰子脂肪酸酯;EthofatTMO/15和O/20，它們是分別用5和10摩爾環(huán)氧乙烷生成的油酸酯;Ethofat 60/15、60/20和60/25，它們是分別用5、10和25摩爾環(huán)氧乙烷生成的硬脂酸酯。
在另一實(shí)施方案中，表面活性劑是聚烷氧化脂肪酸酰胺。脂肪酸酰胺最好是聚丙氧化或聚乙氧化脂肪酸酰胺，特別是聚乙氧化脂肪酸酰胺。脂肪酸酰胺的例子(它可能是聚烷氧化的)包括油酸酰胺、硬脂酸酰胺、牛脂酸酰胺、大豆酸酰胺、椰子酸酰胺和月桂酸酰胺。聚烷氧化脂肪酸酰胺可以商品名EthomidTM從Armak公司購(gòu)買(mǎi)，以商品名Unamide 從Lonza公司購(gòu)買(mǎi)。這些聚烷氧化脂肪酸酰胺的具體例子包括EthomidTMHT/15和HT/60，它們是分別用5和50摩爾環(huán)氧乙烷處理的加氫的牛脂酸酰胺;EthomidTM0/15，它是用5摩爾環(huán)氧乙烷處理的油酸酰胺;Unamide C-2和C-5，它們是分別用2和5摩爾環(huán)氧乙烷處理的椰子酸酰胺;Unamide L-2和L-5，它們是分別用2和5摩爾環(huán)氧乙烷處理的月桂酸酰胺。
在最佳實(shí)施方案中，表面活性劑為妥爾油，如可以商品名Unitol從UnionCamp公司購(gòu)買(mǎi)的蒸餾妥爾油。
在另一實(shí)施方案中，表面活性劑為羧酸?；瘎?最好是琥珀酸酰化劑)與至少一種N-(羥基烴基)胺的含氮無(wú)磷反應(yīng)產(chǎn)物。?；瘎┲辽儆幸粋€(gè)約12(最好是30，特別是35)至500個(gè)碳原子(最好是約300個(gè)碳原子)的烴基。在一個(gè)實(shí)施方案中，烴基由數(shù)均分子量從約500(最好是800)至5000(最好是大約2500，特別是約1200)聚鏈烯得到。數(shù)均分子量用凝膠滲透色譜測(cè)定。聚鏈烯由2～8個(gè)碳原子的烯烴得到，如乙烯、丙烯或丁烯，最好是丁烯。胺可為單胺、多胺或它們的混合物。羧酸?；瘎┮约傲u胺上面已描述。
特別實(shí)用的羥烴基胺包括單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺、二乙基乙醇胺、二(3-羥丙基)胺、N-(3-羥丁基)胺、N-(4-羥丁基)胺、N，N-二(2-羥丙基)胺、N-(2-羥乙基)嗎啉及其硫代類似物、N-(2-羥乙基)環(huán)己胺、N-3-羥基環(huán)戊胺、O，M-NP-氨基苯酚、N-(羥乙基)哌嗪、N，N′-二(羥乙基)哌嗪等。優(yōu)選的胺有二乙基乙醇胺和乙醇胺或它們的混合物。
反應(yīng)常常在生成酯的條件下進(jìn)行，因此生成的產(chǎn)物是酯/鹽。酯/鹽最好是內(nèi)鹽，其中羧酸酰化劑的一個(gè)羥基離子化鍵聯(lián)到相同基團(tuán)的氮原子上?；蛘呖赡苁峭恹}，其中與不是生成酯的相同基團(tuán)的氮原子生成離子化鹽基團(tuán)。通常，反應(yīng)在約50～150℃下進(jìn)行，而一般在100℃以下進(jìn)行。
由羧酸酰化劑和羥胺反應(yīng)生成的反應(yīng)產(chǎn)物是實(shí)用的表面活性劑，它們?cè)诿绹?guó)專利4329249、4368133、4435297、4447348和4448703中描述。這些專利所公開(kāi)的羧酸?；瘎┖土u胺的反應(yīng)產(chǎn)物以及制備它們的方法包括在參考文獻(xiàn)中。
以下的實(shí)施例涉及可用于本發(fā)明的酯/鹽。
實(shí)施例17反應(yīng)容器裝1000份聚丁烯(數(shù)均分子量為950)取代的琥珀酸酐。兩小時(shí)加熱到90℃，209份N，N-二乙基乙醇胺加到該反應(yīng)容器中。反應(yīng)溫度在90℃下保持1小時(shí)。將混合物冷卻到室溫，得到所希望的產(chǎn)物。
鉆井液本發(fā)明的反應(yīng)產(chǎn)物(A)與水基鉆井液一起使用。鉆井液或泥漿一般由水、粘土和密度增加劑組成。增加鉆井泥漿密度的試劑包括方鉛石(PbS)、赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、鈦鐵礦(FeOTiO2)、重晶石(BaSO4)、菱鐵礦(FeCO3)、天青石(SrSO4)、白云石(CaCO3·MgCO3)和方解石(CaCO3)。密度增加劑也可以是可溶性鹽類，如氯化鈉、溴化鈉、碳酸鈉、氯化鉀、碳酸鉀、溴化鈣、氯化鋅和溴化鋅。鉆井液或泥漿也可含有工業(yè)粘土。這些粘土包括膨潤(rùn)土、硅藻土、海泡石等。優(yōu)選的粘土是膨潤(rùn)土。
鉆井液還可含有增加鉆井液和泥漿潤(rùn)滑性的其他添加劑。例如，參見(jiàn)美國(guó)專利3214374和4064055。這些專利公開(kāi)的鉆井液和泥漿，包括可增加鉆井液和泥漿的潤(rùn)滑性的其他添加劑因此包括在本發(fā)明中以供參考。
?；陌坊舛说木垩趸┛蓡为?dú)使用或與上述一種或多種表面活性劑一起使用。?；陌坊舛说木垩趸┩ǔＲ詽饪s物加到鉆井液或泥漿中。濃縮物一般至少含總組合物的30m%，最好是至少約35m%。在一實(shí)施方案中，該濃縮物含有約濃縮物總重的30～80%(最好是40～70%)?；陌坊舛说木垩趸?。濃縮物可只含?；陌坊舛说木垩趸┗蜻€可含一種或多種上述表面活性劑。
當(dāng)用于鉆井液時(shí)，濃縮物通常以鉆井液中含約0.5～15m%的含量加到鉆井液中。通常，濃縮物占鉆井液重量的約0.5～5%，最好是2%。酰化的胺一般含量為鉆井液重量的約0.15～3%(最好是0.25～1%)。
以下的例子涉及可用于本發(fā)明的鉆井泥漿。
實(shí)施例Ⅰ氯化鉀-聚合物鉆井泥漿由350份水與12份氯化鉀、8份預(yù)水合膨潤(rùn)土、1份淀粉、0.5份聚丙烯酰胺(從得克薩斯州休斯敦MI鉆井液公司購(gòu)買(mǎi)的Poly-Plus)、0.5份氫氧化鉀、200份重晶石和12份實(shí)施例1的產(chǎn)物混合制備。
實(shí)施例Ⅱ海水/木素磺酸鹽鉆井泥漿由350份水與20份硅鎂土、15份海鹽、3份木素磺酸鹽、4份纖維素(馬鈴薯淀粉)、200份重晶石、0.05份消泡劑(SurTechH-49)和9份實(shí)施例2的產(chǎn)物混合制備。
實(shí)施例Ⅲ
淡水膠凝的鉆井泥漿由350份水、15份預(yù)水合的膨潤(rùn)土、5份鉆屑(RevDust)、0.5份纖維素(馬鈴薯淀粉)、0.15份石灰、0.25份氫氧化鈉、0.25份蘇打粉、15份重晶石和9.5份實(shí)施例3的產(chǎn)物混合制備。
實(shí)施例Ⅳ木素磺酸鹽/淡水鉆井泥漿由350份水、25份預(yù)水合膨潤(rùn)土、15份鉆屑(RevDust)、0.5份纖維素(馬鈴薯淀粉)、5份木素磺酸鉻、2.5份褐煤、0.25份石灰、1份氫氧化鈉、0.25份碳酸鈉、200份重晶石和12份實(shí)施例4的產(chǎn)物混合制備。
實(shí)施例Ⅴ鉆井泥漿按實(shí)施例Ⅰ描述的方法制備，不同的是用18份實(shí)施例6的產(chǎn)物代替12份實(shí)施例1的產(chǎn)物。
實(shí)施例Ⅵ海水/木素磺酸鹽鉆井泥漿按實(shí)施例Ⅱ描述的方法制備，不同的是用9份實(shí)施例9的產(chǎn)物代替9份實(shí)施例2的產(chǎn)物。
實(shí)施例Ⅶ淡水膠凝的鉆井泥漿按實(shí)施例Ⅲ描述的方法制備，不同的是用15份實(shí)施例10的產(chǎn)物代替9.5份實(shí)施例3的產(chǎn)物。
實(shí)施例Ⅷ木素磺酸鹽/淡水鉆井泥漿按實(shí)施例Ⅳ描述的方法制備，不同的是用12份實(shí)施例11的產(chǎn)物代替12份實(shí)施例4的產(chǎn)物。
實(shí)施例Ⅸ海水/木素磺酸鹽鉆井泥漿按實(shí)施例Ⅱ描述的方法制備，不同的是用10份實(shí)施例14的產(chǎn)物代替9份實(shí)施例2的產(chǎn)物。
實(shí)施例Ⅹ木素磺酸鹽/淡水鉆井泥漿按實(shí)施例Ⅳ描述的方法制備，不同的是用12份實(shí)施例15的產(chǎn)物代替12份實(shí)施例4的產(chǎn)物。
點(diǎn)注液?；陌坊舛说木垩趸┛蓡为?dú)用作點(diǎn)注液。這樣的點(diǎn)注液以大于用作潤(rùn)滑劑所需的數(shù)量泵送下井眼。點(diǎn)注液用來(lái)清除鉆具或鉆桿以前積累的臟污。通常，用作點(diǎn)注液的流體是對(duì)海洋生物有毒的礦物油和植物油。本發(fā)明的?；陌坊舛说木垩趸?duì)海洋生物沒(méi)有有害影響。
正如已描述的，酰化的胺基封端的聚氧化烯可單獨(dú)使用或與一種或多種上述表面活性劑一起使用。點(diǎn)注液一般作為濃縮物(如上所述)制備，然后在鉆井現(xiàn)場(chǎng)用水稀釋。濃縮物通常用水稀釋到水中含約0.5～15%濃縮物。水可為淡水或海水。通常濃縮物在水中的含量為約1～10m%，最好是3～7m%，特別是3～5m%。下表3列出點(diǎn)注液濃縮物。點(diǎn)注液可由這些濃縮物通過(guò)淡水或海水中混入5%濃縮物的方法制備。
卡鉆試驗(yàn)測(cè)定點(diǎn)注液使盤(pán)解卡所需的時(shí)間。表1的例子用與水混合的含22磅/桶膨潤(rùn)土(Aguage)和30磅/桶Martin5號(hào)散裝粘土的泥漿進(jìn)行試驗(yàn)。該混合物靜置老化72hr，然后加木素磺酸鹽(Q-broxin)和氫氧化鈉，一直到pH值為10左右。用從美國(guó)得克薩斯州休斯敦Baroid公司購(gòu)買(mǎi)的Baroid差壓卡鉆試驗(yàn)設(shè)備(No.21150)進(jìn)行卡鉆試驗(yàn)。該設(shè)備經(jīng)在缸上鉆兩個(gè)孔改裝，使點(diǎn)注液可進(jìn)出解卡試驗(yàn)缸。該設(shè)備還使用斜扭矩板(Exxon設(shè)計(jì)的扭矩板)，形成一定的濾餅高度。該設(shè)備的改裝由美國(guó)路易斯安那州拉斐特巖心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。一般的步驟包括在解卡試驗(yàn)缸中安裝濾紙和環(huán)狀附件。大約80ml鉆井液注入解卡試驗(yàn)缸。擰緊缸上蓋，然后將套圈放在缸上，希望的盤(pán)高(濾餅厚度)定為1/64英寸。試驗(yàn)缸用氮?dú)饧訅旱?00磅/平方英寸。濾液收集在濾紙上并使該盤(pán)卡住。往試驗(yàn)缸加點(diǎn)注液。為了確保點(diǎn)注液達(dá)到泥漿餅，來(lái)回將試驗(yàn)缸翻轉(zhuǎn)和搖擺幾次。缸中存有的空氣都被排出。在點(diǎn)注后缸仍翻轉(zhuǎn)。測(cè)定泥餅解卡的時(shí)間。這些產(chǎn)物在濃度為5m%(海水中)下進(jìn)行試驗(yàn)。
在含5v%點(diǎn)注液的鉆井液上進(jìn)行96hr小蝦試驗(yàn)。鉆井液pH值為8.46。鉆井液用高剪切混合器充分均質(zhì)化30min。經(jīng)均質(zhì)的材料然后與人造海水(含鹽量每1000份含20份)按體積比1∶9混合。鉆井液-海水混合物(pH值7.99)混合5min，然后沉降1hr。在5min混合期間，用0.05ml6N鹽酸把pH值調(diào)節(jié)到約7.8。沉降期后，懸浮的顆粒相被傾濾。
用作試驗(yàn)用有機(jī)物的Mysids(Mysidopsisbahia)年齡為3～6天。這些動(dòng)物在巖心實(shí)驗(yàn)室生物測(cè)定裝置中用原從商業(yè)供應(yīng)商購(gòu)買(mǎi)的動(dòng)物種窩培養(yǎng)。試驗(yàn)在20℃下進(jìn)行，使用調(diào)節(jié)含鹽量到每1000份含20份的人造鹽水(HawaiianMarineMix)。每24hr每個(gè)動(dòng)物喂養(yǎng)大約50個(gè)活的artemiasp(咸水蝦)。
這些試驗(yàn)用5種懸浮顆粒相濃度和一種對(duì)照(僅海水對(duì)照)進(jìn)行，在每一濃度之中有隨機(jī)分布的十個(gè)Mysids。試驗(yàn)在裝1l試驗(yàn)溶液的結(jié)晶皿中進(jìn)行。經(jīng)過(guò)濾的含鹽量為每1000份含20份的人造海水用于稀釋?xiě)腋☆w粒相達(dá)到試驗(yàn)濃度，并作為對(duì)照溶液。用白色冷熒光維持14hr亮和10hr暗光照期。用工業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖鼓風(fēng)機(jī)，通過(guò)玻璃管以50～140ml/min的速度向試驗(yàn)室供空氣。至少在0和96hr測(cè)定幸存者數(shù)。在控制暴光中90%或90%以上幸存。
按照美國(guó)環(huán)保局議定書(shū)進(jìn)行96hr參考毒物試驗(yàn)(月桂基硫酸鈉，用于這一生物試驗(yàn))。月桂基硫酸鈉從Aldrich化學(xué)公司得到，其批號(hào)15K-R-4G。用這一最新月桂基硫酸鈉參考試驗(yàn)得到的半數(shù)致死濃度為11.5ppm月桂基硫酸鈉，10.2～12.9ppm的95%置信水平。
下表是卡鉆試驗(yàn)和96hr小蝦試驗(yàn)的結(jié)果。
表4實(shí)施例的組合物卡鉆試驗(yàn)96hr小蝦試驗(yàn)(海水中5m%)(ppm SPP(1))SP-61hr/10min10000003hr/51minSP-102hr/39min100000011hr/28min
(1)懸浮的顆粒相雖然本發(fā)明已在有關(guān)最佳實(shí)施方案中作了說(shuō)明，但省去了對(duì)于那些熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人一讀該說(shuō)明書(shū)就很清楚的各種改進(jìn)方法。所以，在這里公開(kāi)的本發(fā)明包括任何如后附權(quán)利要求書(shū)所確定的范圍內(nèi)的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括以下步驟將一種有下述組成的組合物注入井眼，所說(shuō)組合物含水和其量足以使鉆井扭矩降低、防止鉆井過(guò)程中鉆桿卡鉆或扭轉(zhuǎn)、或使卡在井眼內(nèi)的鉆桿解卡的(A)至少一種由(A-1)至少一種烴基取代的羧酸?；瘎┖?A-2)至少一種數(shù)均分子量約600～10000的胺基封端的聚氧化烯反應(yīng)的產(chǎn)物，或至少一種該反應(yīng)產(chǎn)物的鹽，然后鉆該井眼。
2.權(quán)利要求1的方法，其中(A-1)的烴基平均有大約8～40個(gè)碳原子。
3.權(quán)利要求1的方法，其中羧酸?；瘎┦且环N脂肪酸或狄爾斯-阿德耳單羧酸?；瘎?。
4.權(quán)利要求1的方法，其中羧酸酰化劑(A-1)是選自琥珀酸?；瘎⒌覡査?阿德耳二元酸、二聚物酰化劑、三羧酸?；瘎┗蚱浠旌衔锏亩人峄蛉人狨；瘎?。
5.權(quán)利要求1的方法，其中羧酸?；瘎?A-1)是鏈烯基平均有約12～28個(gè)碳原子的鏈烯基琥珀酸或酸酐。
6.權(quán)利要求1的方法，其中羧酸?；瘎?A-1)是平均有約18～44個(gè)碳原子的二聚酸。
7.權(quán)利要求1的方法，其中羧酸?；瘎?A-1)是平均有約18～66個(gè)碳原子的三聚酸。
8.權(quán)利要求1的方法，其中胺基封端的聚氧化烯(A-2)的數(shù)均分子量為約3000～7000。
9.權(quán)利要求1的方法，其中胺基封端的聚氧化烯(A-2)用下列分子式表示
式中，R為有1～8個(gè)碳原子的烷基，a是為0～200的一個(gè)平均數(shù)，b是為約10～650的一個(gè)平均數(shù)，c是為0～200的一個(gè)平均數(shù)，d是為約1～150的一個(gè)平均數(shù)，e是一個(gè)足以提供數(shù)均分子量至少為600左右的化合物的數(shù)。
10.權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)產(chǎn)物的鹽從氨、至少一種胺、至少一種金屬或它們的混合物得到。
11.權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)產(chǎn)物的鹽是堿金屬或堿土金屬鹽。
12.權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)產(chǎn)物的鹽是鈉鹽或鉀鹽。
13.權(quán)利要求1的方法，其中組合物還含(B)至少一種表面活性劑。
14.權(quán)利要求13的方法，其中表面活性劑(B)是至少一種聚亞氧烷基胺、聚亞氧烷基酰胺、聚亞氧烷基醇、聚亞氧烷基酚、聚亞氧烷基醚、聚亞氧烷基酯、或脂肪酸或其鹽。
15.權(quán)利要求13的方法，其中表面活性劑(B)是聚亞氧烷基多元醇。
16.權(quán)利要求1的方法，其中組合物還含有粘土。
17.權(quán)利要求16的方法，其中粘土是膨潤(rùn)土。
18.權(quán)利要求1的方法，其中反應(yīng)產(chǎn)物(A)的數(shù)量為組合物重量的大約0.5～20%。
19.一種方法，包括以下步驟將一種有以下組分的組合物注入井眼，所說(shuō)組合物含水和約0.5～20m%的(A)至少一種由(A-1)至少一種烴基取代的羧酸?；瘎┖?A-2)至少一種數(shù)均分子量為約3000～10000的胺基封端的聚氧化烯反應(yīng)的產(chǎn)物，或至少一種該反應(yīng)產(chǎn)物的鹽，然后鉆該井眼。
20.權(quán)利要求19的方法，其中羧酸?；瘎?A-1)是鏈烯基平均有約12～28個(gè)碳原子的鏈烯基琥珀酸或酸酐。
21.權(quán)利要求19的方法，其中羧酸酰化劑(A-1)是平均有約18～66個(gè)碳原子的三聚酸。
22.權(quán)利要求19的方法，其中胺基封端的聚氧化烯(A-2)的數(shù)均分子量為約3000～7000。
23.權(quán)利要求19的方法，其中(A)反應(yīng)產(chǎn)物是從氨、至少一種胺、至少一種金屬或它們的混合物得到。
24.權(quán)利要求19的方法，其中反應(yīng)產(chǎn)物的鹽是堿金屬鹽或堿土金屬鹽。
25.權(quán)利要求19的方法，其中反應(yīng)產(chǎn)物的鹽是鈉鹽或鉀鹽。
26.權(quán)利要求19的方法，其中組合物還含(B)至少一種表面活性劑。
27.權(quán)利要求26的方法，其中表面活性劑(B)是至少一種聚亞氧烷基胺、聚亞氧烷基酰胺、聚亞氧烷基醇、聚亞氧烷基酚、聚亞氧烷基醚、聚亞氧烷基酯、或脂肪酸或其鹽。
28.一種組合物，含有水基鉆井液和(A)至少一種(A-1)至少一種烴基取代的羧酸?；瘎┖?A-2)至少一種數(shù)均分子量約600～10000的胺基封端的聚氧化烯反應(yīng)的產(chǎn)物或至少一種反應(yīng)產(chǎn)物的鹽。
29.權(quán)利要求28的組合物，其中羧酸酰化劑是脂肪酸或狄爾斯-阿德耳單羧酸?；瘎?br> 30.權(quán)利要求28的組合物，其中羧酸酰化劑(A-1)是選自琥珀酸?；瘎?、狄爾斯-阿德耳二元酸、二聚酸?；瘎?、三羧酸酰化劑及其混合物的二或三羧酸?；瘎渲絮；瘎┢骄s8～40個(gè)碳原子。
31.權(quán)利要求28的組合物，其中羧酸酰化劑(A-1)是鏈烯基平均有約12～28個(gè)碳原子的鏈烯基琥珀酸或酸酐。
32.權(quán)利要求28的組合物，其中羧酸酰化劑(A-1)是平均有約18～66個(gè)碳原子的三聚酸。
33.權(quán)利要求28的組合物，其中胺基封端的聚氧化烯(A-2)的數(shù)均分子量為約3000～7000。
34.權(quán)利要求28的組合物，其中組合物還至少含(B)一種表面活性劑。
35.權(quán)利要求28的組合物，其中表面活性劑(B)是至少一種聚亞氧烷基胺、聚亞氧烷基酰胺、聚亞氧烷基醇、聚亞氧烷基酚、聚亞氧烷基醚、聚亞氧烷基酯、或脂肪酸及其鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆井方法，包括將一種使鉆井扭矩降低、防止鉆井過(guò)程中鉆桿卡鉆或扭轉(zhuǎn)、或使卡在井眼內(nèi)的鉆桿解卡的組合物注入井眼步驟和鉆井步驟。該組合物含水和(A)至少一種由(A-1)至少一種烴基取代的羧酸?；瘎┖?A-2)至少一種數(shù)均分子量為約600～10000的胺基封端的聚氧化烯反應(yīng)的產(chǎn)物，或至少一種該反應(yīng)產(chǎn)物的鹽。用本發(fā)明的方法和組合物可有效地控制鉆井過(guò)程中鉆井扭矩、鉆桿的扭轉(zhuǎn)和卡鉆，以及卡在井眼內(nèi)的鉆桿的解卡。
文檔編號(hào)C09K8/02GK1068842SQ92105790
公開(kāi)日1993年2月10日 申請(qǐng)日期1992年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月18日
發(fā)明者J·W·福斯伯格, R·W·楊克 申請(qǐng)人:魯布里佐爾公司