專利名稱：包含酯的潤(rùn)滑劑組合物及其用途和包含該組合物的鉆井流體工質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于鉆井或完井作業(yè)或在井中整理作業(yè)的流體的潤(rùn)滑組合物。更具體地，本發(fā)明描述一種控制井眼中水-堿性流體的潤(rùn)滑性的方法和組合物。
發(fā)明背景鉆井、鉆油井或鉆非油井的傳統(tǒng)方法包括驅(qū)動(dòng)固定于鉆井管端的牙鉆旋轉(zhuǎn)，一般通過(guò)表面上的裝置將該組牙鉆旋轉(zhuǎn)推進(jìn)。將稱為鉆井液或泥漿的一種流體工質(zhì)通過(guò)管內(nèi)空間注入鉆頭的位置。流體工質(zhì)的主要用途是將巖屑碎片提取至地表面以清潔鉆頭和井，使井壁穩(wěn)定，從而防止地質(zhì)構(gòu)造與流體工質(zhì)接觸中發(fā)生反應(yīng)，等等。
本發(fā)明不僅涉及稱為鉆井液的流體工質(zhì)，同時(shí)涉及完井流體工質(zhì)以及稱為整理流體工質(zhì)，所有這些流體工質(zhì)以下均稱為井流體工質(zhì)。
完井是當(dāng)該井達(dá)到生產(chǎn)構(gòu)造時(shí)繼續(xù)進(jìn)行鉆井的操作。完井主要包括鉆透巖石儲(chǔ)層，測(cè)試其組成，配備生產(chǎn)井和投入運(yùn)行。對(duì)于這些操作完井工質(zhì)流體可能對(duì)炭石儲(chǔ)層和對(duì)產(chǎn)生的流出物是有特效的。整理操作包括在生產(chǎn)井中鉆井、重鉆、清井或調(diào)換裝備等作業(yè)。
鉆井流體工質(zhì)必須具有根據(jù)各種不同用途可調(diào)節(jié)其粘度、密度或過(guò)濾液控制容積的特性。在某些情況下，例如強(qiáng)裂致偏的井，水平的井孔，或在井中較下面的管，值得考慮的是具有很大摩擦的更普遍的井，該流體工質(zhì)的潤(rùn)滑性就成為一種重要的特性。
美國(guó)專利US4,964,615和5,318,956描述了在混合物中采用源于植物的酯類作為鉆井流體工質(zhì)，但這些文獻(xiàn)并不涉及根據(jù)本發(fā)明的最佳的組合物。發(fā)明的概要于是，本發(fā)明涉及一種用于掘井流體工質(zhì)的潤(rùn)滑組合物。它包括50％至99％(重量)的(A)部分，它是由8至24個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的單羧酸(A1)與2至20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的多元醇(A2)反應(yīng)得到的一種或多種酯組成，以及1％至50％(重量)的(B)部分，它是由8至24個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的一種或幾種單羧酸組成。
該多元醇(A2)可以為諸如，新戊二醇，季戊四醇，雙季戊四醇，三羥甲基丙烷和雙三羥甲基丙烷。
該甲羧酸(A1和B部分)可以具有1至3不飽和度和14至20個(gè)碳原子。
多元醇(A2)可以具有2至5個(gè)羥基和2至6個(gè)碳原子，較佳的多元醇可以具有4個(gè)羥基。
單羧酸(A1和B部分)可以選自由油酸、脂肪酸、亞油酸、亞麻酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、十四烷酸以及其混合物的組，該組合物可以包括5-20％，較佳約10％的B部分。
酸與醇的摩爾比的范圍(A1∶A2)可在1∶1和(n-n/10)∶1之間，較佳為(1+n/10)∶1至(n-n/5)∶1，式中n表示醇(A2)中的羥基數(shù)。
該組合物可以包括80％-95％的酯A，較佳為90％。
該組合物也可包括至多10％(重量)的叔胺。
該叔胺可以是三乙醇胺。
胺的用量，以摩爾當(dāng)量表示相對(duì)于酸B來(lái)說(shuō)，可以在0.2和1.2之間。
酯A部分、酸B部分和三乙醇胺可以分別具有如下比例(重量)約85.4％，9.5％和5.1％。
該組合物可以包括一種乳化產(chǎn)品，相對(duì)于該組合物來(lái)說(shuō)，至多等于2％(重量)的比例。
該乳化產(chǎn)物可以選自RADIASURF7137(20摩爾的乙氧基化脫水山梨醇單月桂酸酯)和RADIASURF7404(分子量為600的聚氧乙烯單油酸酯)。
本發(fā)明也涉及根據(jù)本發(fā)明的控制水-堿性井流體工質(zhì)潤(rùn)滑性的組合物的用途。
在該用途中，所述組合物加入的量相對(duì)于該流體而言，可在約0.1％和10％的范圍內(nèi)。
在井流體工質(zhì)中，幾乎沒(méi)有加入反應(yīng)性固體的情況下，所述組合物的加入量相對(duì)于該流體而言可在1％和3％的范圍內(nèi)。
在工質(zhì)流體加入固體的情況下，所述組合物加入的量相對(duì)于該流體而言可在3％和5％之間的范圍內(nèi)。
本發(fā)明同時(shí)涉及一種水-堿性工質(zhì)液，它包括0.1％-10％(重量)，較佳為1％-5％(重量)的如在本發(fā)明中所規(guī)定的潤(rùn)滑組合物。
本申請(qǐng)人業(yè)已發(fā)現(xiàn)酯和酸按本發(fā)明所規(guī)定的比例的潤(rùn)滑組合物用于水-堿性井流體工質(zhì)是特別合適的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方案，本申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)混合高達(dá)10％重量(相對(duì)于潤(rùn)滑組合物而言)的一種或幾種叔胺在潤(rùn)滑組合物中可改進(jìn)水-堿性工質(zhì)液的某些物理性能。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體方案，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)添加高達(dá)2％重量(相對(duì)于該潤(rùn)滑組合物而言)的乳化產(chǎn)品常常使最終的組合物穩(wěn)定性能得到改進(jìn)。
根據(jù)環(huán)保越來(lái)越嚴(yán)的規(guī)定用于井工質(zhì)流的各種添加劑必須無(wú)毒和不污染環(huán)境。
本發(fā)明的潤(rùn)滑組合物的優(yōu)點(diǎn)在于符合目前對(duì)環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)格規(guī)定。
另外，本發(fā)明的組合物可被用于所有的水-堿性井工質(zhì)液，例如，膨潤(rùn)土支承工質(zhì)流，荷重或未荷重的工質(zhì)液，高壓/高溫(HP/HT)工質(zhì)液，無(wú)固體的工質(zhì)液等。發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在以下說(shuō)明，但不受實(shí)施例的限制。
根據(jù)本發(fā)明的潤(rùn)滑組合物的潤(rùn)滑性的測(cè)試用NL BaroidPetroleum Services公司制造的212型潤(rùn)滑性能測(cè)試儀按說(shuō)明書手冊(cè)No.211210001 EA部分的說(shuō)明進(jìn)行測(cè)定。表面對(duì)表面的潤(rùn)滑性能的測(cè)試按照美國(guó)石油協(xié)會(huì)(AP1)的標(biāo)準(zhǔn)RP13B所推薦的方法于100Psi(689 KPa)在60rpm下進(jìn)行。為了對(duì)比各種組合物的潤(rùn)滑性，讀出用上述測(cè)試裝置測(cè)得的讀數(shù)。這些讀數(shù)對(duì)應(yīng)于摩擦轉(zhuǎn)矩的相對(duì)值。該數(shù)值越低，所測(cè)組合物的潤(rùn)滑性越好。
以下實(shí)施例的方法把一定量選定的潤(rùn)滑組合物加入一種堿性工質(zhì)液體中，該混合物其后在裝置中進(jìn)行測(cè)試。除了另有的說(shuō)明外，試驗(yàn)在室溫(約25℃)下進(jìn)行。
其后測(cè)試的潤(rùn)滑組合物用以下專門術(shù)語(yǔ)定義L1相當(dāng)于季戊四醇單油酸酯，商品名RADIASURF 7156，由FINA公司銷售。
L2相當(dāng)于季戊四醇單油酸酯和酸Radiacid 208分別以85％和15％重量比的混合物。Radiacid 208由FINA公司銷售，內(nèi)含70％油酸，10％亞油酸，6％棕櫚油酸，5％棕櫚酸，4％十四烷酸，3％亞麻酸和2％硬脂酸。
L3相當(dāng)于商業(yè)潤(rùn)滑劑“MI-LUBE”由MI.公司(美國(guó))制造。
L4相當(dāng)于工業(yè)潤(rùn)滑劑“LUBRISAL”由MILLPARK公司(美國(guó))銷售。
L5相當(dāng)于粗柴油。
L6相當(dāng)于季戊四醇單油酸酯占90％和三乙醇胺占10％的混合物。
L7相當(dāng)于季戊四醇單油酸酯占85.4％(重量)Radiacid 208占9.5％(重量)和三乙醇胺占5.1％(重量)的混合物。
L8相當(dāng)于季戊四醇占90％(重量)和Radiacid 208占10％(重量)的混合物。
L9相當(dāng)于2-乙基-己基油酸酯。
L10相當(dāng)于2-乙基-己基油酸酯占85％(重量)和Radiacid 208占15％(重量)的混合物。
L11相當(dāng)于2-乙基-己基油酸酯占90％(重量)和Radiacid 208占10％(重量)的混合物。
L12相當(dāng)于2-乙基-己基油酸酯占95％(重量)和Radiacid 208占5％(重量)的混合物。
L13相當(dāng)于在系統(tǒng)L7中加入0.15％(重量)的乳化劑，該乳化劑由FINA公司銷售，商品名為RADIASURF 7137(20摩爾乙氧基化脫水山梨醇單油酸酯)。
L14相當(dāng)于在系統(tǒng)L13中的乳化劑由FINA公司銷售的商品名為RADIASURF 7404(分子量為600的聚氧乙烯單油酸酯)所替代。
L2，L7，L8，L13和L14是根據(jù)本發(fā)明的較佳的潤(rùn)滑組合物。實(shí)施例1傳統(tǒng)的新鮮的工質(zhì)液的情況堿性工質(zhì)組成新鮮水Wyoming膨潤(rùn)土 30g/l粘稠劑(黃原膠) 2g/l濾液減少劑(AQUAPACReg) 1g/l分散劑(聚丙烯酸酯) 3g/l
NaOH調(diào)節(jié)至 pH＝9該分散劑是購(gòu)自COATEX公司(法國(guó))的聚丙烯酸酯FP30S。
該產(chǎn)品AQUAPACReg是購(gòu)自AQUALON公司。
用于所有試驗(yàn)的黃原膠是購(gòu)自Dowell Driling Fluids公司的IDVIS。
在本實(shí)施例中，比較各種體系的潤(rùn)滑性能粗柴油(L5)，二種傳統(tǒng)的工業(yè)潤(rùn)滑劑(L3，L4)和基于上述規(guī)定的一種酯的三個(gè)系統(tǒng)L1和L2。
各種系統(tǒng)均已加入堿性工質(zhì)后，進(jìn)行混合和測(cè)試。
轉(zhuǎn)矩讀數(shù)堿性工質(zhì)50系統(tǒng) L1 L2 L3 L4 L5(％)0.5 3 39 50 501 4 2 33 7 502 4 1 6 7 503 4 1 5 7 504 4 1 4 7 505 4 1 4 7 50結(jié)果顯示本發(fā)明包含雙組分的系統(tǒng)(L2)的優(yōu)良性能。粗柴油(L5)相對(duì)具有很差的潤(rùn)滑性。實(shí)施例2傳統(tǒng)的氯化鉀工質(zhì)堿性工質(zhì)組成新鮮水Wyoming膨潤(rùn)土 30g/l
粘稠劑(黃原膠) 2g/l濾液減少劑(AQUAPACReg) 1g/l分散劑(聚丙烯酸酯) 3g/lKCl50g/lNaOH調(diào)節(jié)至 pH＝9在本實(shí)施例中，相同于實(shí)施例1比較各系統(tǒng)的潤(rùn)滑性能。
轉(zhuǎn)矩讀數(shù)堿性工質(zhì) 44系統(tǒng)L1 L2 L3 L4 L5(％)1 44 44 44 44 443 37 10 650 444 19 8650 445 73650 44很明顯，對(duì)于KCl工質(zhì)，粗柴油或潤(rùn)滑劑L4的加入并不改善潤(rùn)滑性能。單獨(dú)基于酯的系統(tǒng)L1自4％濃度起開始有效。系統(tǒng)L2和工業(yè)潤(rùn)滑劑L3約自2.5％濃度起為最高。
該實(shí)施例顯示在基于酯的組合物中通過(guò)酸Radiacid 208起作用。實(shí)施例3有氯化鈉的傳統(tǒng)的工質(zhì)堿性工質(zhì)組成新鮮水Wyoming膨潤(rùn)土30g/l粘稠劑(黃原膠) 2g/l濾液減少劑(AQUAPACReg) 1g/l
分散劑(聚丙烯酸酯FP 30S) 3g/lNaCl 50g/lNaOH調(diào)節(jié)至pH＝9在該實(shí)施例中比較系統(tǒng)L1，L2和L3的潤(rùn)滑性能。
下表列出測(cè)定值轉(zhuǎn)矩讀數(shù)堿性工質(zhì) 50系統(tǒng)L1L2 L3(％)0.542 5 421 42 2 422 42 2 423 38 2 144 14 1 45 5 1 4該結(jié)果顯示在氯化鈉存在下具有雙組分的L2系統(tǒng)具有很好的性能。實(shí)施例4傳統(tǒng)的海水工質(zhì)堿性工質(zhì)的組成海水Wyoming膨潤(rùn)土 30g/l粘稠劑(黃原膠)2g/l濾液減少劑(AQUAPACReg)1g/l分散劑(聚丙烯酸酯FP 30S) 3g/lNaOH調(diào)節(jié)至pH＝9
采用的合成海水由NaCl(28g/l)，MgCl2·6H2O 14.8g/l)，CaCl2(1.2g/l)，KCl(1.3g/l)，MgSO4·H2O(7.2g/l)構(gòu)成。
在本實(shí)施例中對(duì)比系統(tǒng)L1，L2，L3，L4和L5的潤(rùn)滑性能。
測(cè)定值列在下表轉(zhuǎn)矩讀數(shù)堿性工質(zhì)44系統(tǒng) L1 L2 L3 L4L5(％)0.5 44 41 44 44441 41 242 44442 38 242 44443 37 238 44434 37 137 43425 9136 4242工業(yè)潤(rùn)滑劑L3，L4和粗柴油L5與海水在一起的配方幾乎無(wú)效果?？梢钥闯鱿到y(tǒng)L1自5％起有效，而具有雙組分L2系統(tǒng)在配方中加入1％的濃度即非常有效。實(shí)施例5存在CaCl2的傳統(tǒng)的工質(zhì)堿性工質(zhì)組成新鮮水Wyoming膨潤(rùn)土 30g/l粘稠劑(黃原膠) 2g/l濾液減少劑(AQUAPACReg) 1g/l分散劑(聚丙烯酸酯FP 30S)3g/lCaCl250g/l
NaOH調(diào)節(jié)至pH＝9在本實(shí)施例中，比較L3，L1，L2，L7和L6的各系統(tǒng)的潤(rùn)滑性能。
轉(zhuǎn)矩讀數(shù)堿性工質(zhì) 42系統(tǒng) L1L2 L3 L6 L7(％)0.5 4040 42 41 3213838 42 39 623636 42 38 233620 42 36 246 2 42 34 255 2 42 14 2這些結(jié)果顯示，對(duì)于含CaCl2的配方，單酯的L1并不十分有效?；旌衔風(fēng)2顯示較好性能，但三組分的L7產(chǎn)生最佳結(jié)果。通過(guò)對(duì)比，工業(yè)潤(rùn)滑劑L3幾乎無(wú)效果。添加三乙醇胺于單酯中(L6)基本上未改進(jìn)其結(jié)果。最佳效果的組合是酯+酸Radiacaid 208和酯+酸Ra-diacid 208+三乙醇胺。實(shí)施例6在混合物中三乙醇胺濃度的影響測(cè)試在潤(rùn)滑混合物中三乙醇胺/酸Radiacid 208摩爾濃度比的影響。被測(cè)試系統(tǒng)的堿性工質(zhì)的配方相當(dāng)于實(shí)施例5的配方。
該堿性潤(rùn)滑系統(tǒng)由委戊四醇單油酸酯/酸(分別以90∶1的比例)的混合物L(fēng)8構(gòu)成。三乙醇胺的濃度以加入至該堿性系統(tǒng)中的酸的摩爾當(dāng)量表示，于是相應(yīng)于系統(tǒng)的混合物如下L8.0季戊四醇單油酸酯/酸90∶10L8.1L8.0+0.2 TEA(三乙醇胺)摩爾當(dāng)量
L8.2L8.0+0.8 TEA(三乙醇胺)摩爾當(dāng)量L8.3L8.0+1.0 TEA(三乙醇胺)摩爾當(dāng)量L8.5L8.0+1.2 TEA(三乙醇胺)摩爾當(dāng)量L8.6L8.0+1.4 TEA(三乙醇胺)摩爾當(dāng)量可以注意到混合物L(fēng)8.3相當(dāng)于混合物L(fēng)7。
轉(zhuǎn)矩讀數(shù)系統(tǒng) L8.0L8.1L8.2L8.3 L8.5 L8.6(％)1 39 34 26 6 12 392 37 32 4 2 10 14由這些結(jié)果顯示了TEA和酸的協(xié)同效應(yīng)。
這些結(jié)果說(shuō)明當(dāng)酸和三乙醇胺的摩爾比相互接近時(shí)性能似乎最佳。另外，相對(duì)于酸的三乙醇胺濃度太高會(huì)降低酸和酯的協(xié)同效應(yīng)。
三乙醇胺(或其它叔胺)也具有降低組合物中酸(如油酸)腐蝕作用的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例7配方中固體存在的影響在本實(shí)施例中研究配方中加入重晶石對(duì)潤(rùn)滑性能的影響，加入重晶石的目的是為了增加泥漿的密度。配方中加入高嶺土和裝填陶土(FGN)作為模擬侵蝕作用的存在。
試驗(yàn)的潤(rùn)滑系統(tǒng)為L(zhǎng)7。
堿性工質(zhì)的配方為實(shí)施例4的配方。
在比例中，向堿性配方加入重晶石直至達(dá)到密度1.4，其它情況為加入50g/l高嶺土或50g/l裝填陶土來(lái)達(dá)到。
轉(zhuǎn)矩讀數(shù)系統(tǒng)L7(％) 0 0.51 2 3 4 5堿性工質(zhì) 444 2 2 1 1 1+重晶石(d＝1.4)44 41 38 2 2 2 1+高嶺土44 42 2 2 2 2 1+FGN 44 41 38 28 1 1 1+重晶石+高嶺土 44 40 30 2 2 2 1+重晶石+FGN44 41 38 33 1 1 1FGN是購(gòu)自CKS公司的裝填陶土。
固體的存在，在配方中要求較高數(shù)量的潤(rùn)滑系統(tǒng)，但從3％起其效果是優(yōu)異的。事實(shí)上，眾所周知，在含水配方中存在固體會(huì)嚴(yán)重降低潤(rùn)滑系統(tǒng)的性能，以及許多商業(yè)上潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)高密度的工質(zhì)配方是很少或者甚至不起作用。
該試驗(yàn)說(shuō)明實(shí)施例7的潤(rùn)滑組合物在工質(zhì)中加入固體(尤其是加入本發(fā)明所述固體的類型和數(shù)量)，并用堿性工質(zhì)調(diào)節(jié)到所述組合物的比例時(shí)顯示出優(yōu)異的潤(rùn)滑性能。實(shí)施例8高壓/高溫配方堿性工質(zhì)的組成新鮮水Wyoming膨潤(rùn)土 19g/l無(wú)機(jī)物粘稠劑(Thermavis)4.2g/l濾液減少劑(Thermacheck)6g/l分散劑(Thermathin) 19g/l裝填陶土(FGN) 50g/l重晶土調(diào)節(jié)至 d＝1.4(525g/l)產(chǎn)品Thermavis，Thermacheck和Thermathin購(gòu)自BAROID公司(USA)，該配方適于高壓/高溫“HP/HT”鉆探。
比較用該配方的各種系統(tǒng)L5，L3，L4，L1，L2，L7，L8，L9，L11和L12的潤(rùn)滑性能。
其結(jié)果如下轉(zhuǎn)矩讀數(shù)系統(tǒng)(％)0 0.5 1 2 34 5L1 3939 39 38 37 36 34L2 3937 4222 2L3 3938 38 37 10 1 1L4 3939 40 40 40 39 39L5 3939 39 42 42 42 42L7 3938 32 422 2L8 3937 35 422 2L9 3939 40 40 40 40 40L103937 29 12 11 11 10L113938 37 23 17 14 13L123939 38 36 34 24 19這些試驗(yàn)顯示無(wú)論是粗柴油，還是工業(yè)添加劑L4均無(wú)潤(rùn)滑效果。添加劑L3僅在高濃度(自4％起)有效，L1和L9兩種單酯類是無(wú)效的。然而，當(dāng)它們與酸結(jié)合時(shí)顯示出較高的效果，在具有季戊四醇單油酸酯時(shí)可得到最佳的效果。酸Radiacid 208在濃度10至15％之間產(chǎn)生優(yōu)異效果。然而，酸濃度增加太多是不可取的，因?yàn)榭赡茉黾痈g的危險(xiǎn)。實(shí)施例9KCl/PHPA(聚丙烯酰胺)配方堿性工質(zhì)組成新鮮水Wyoming膨潤(rùn)土30g/l
PHPA(IDCAP) 3g/l濾液減少劑(AQUAPACReg)1g/lKCl 50g/lNaOH調(diào)節(jié)至pH＝9產(chǎn)品AQUAPAC購(gòu)自QUALON公司，而產(chǎn)品PHPA購(gòu)自Dowell Drilling Fluids公司的聚丙烯酰胺，其商品名為IDCAP。
在本實(shí)施例中比較粗柴油(L5)，二種傳統(tǒng)的工業(yè)潤(rùn)滑劑(L3和L4)和系統(tǒng)L7的潤(rùn)滑性能。
轉(zhuǎn)矩讀數(shù)系統(tǒng)(％) 0 0.51 2 3 45L338 38 38 25 4 4 4L438 38 38 33 31 3130L538 38 38 38 36 3533L738 38 31 10 2 2 2這些結(jié)果表明系統(tǒng)L7具有很好的潤(rùn)滑性。實(shí)施例10添加乳化劑的影響堿性工質(zhì)組成新鮮水Wyoming膨潤(rùn)土 30g/l黃原膠(IDVIS) 2g/l濾液減少劑(AQUAPACReg) 1g/l分散劑(聚丙烯酸酯FP 30S) 3g/lCaCl250g/lNaOH調(diào)節(jié)至 pH＝9
在本實(shí)施例中對(duì)比系統(tǒng)L7，L13和L14的潤(rùn)滑性能。
用作穩(wěn)定乳化的二種工業(yè)乳化劑是表面活性劑。
轉(zhuǎn)矩讀數(shù)堿性工質(zhì) 44系統(tǒng) L7 L13 L14(％)0.5 32 32 3316 7 622 2 232 2 242 2 252 2 2以下測(cè)試是在配方中裝載重晶石調(diào)節(jié)密度為1.4后進(jìn)行的。
轉(zhuǎn)矩讀數(shù)堿性工質(zhì) 42系統(tǒng)(％) L7 L13 L140.5 38 38 37132 33 32229 29 2832 2 242 2 252 2 2根據(jù)本發(fā)明在無(wú)負(fù)載工質(zhì)或有負(fù)載工質(zhì)兩種情況下添加乳化劑并不改變組合物的潤(rùn)滑能力。實(shí)施例11在高溫/高壓配方中添加乳化劑的影響。堿性工質(zhì)的組成與實(shí)施例8相同。
轉(zhuǎn)矩讀數(shù)堿性工質(zhì)39系統(tǒng)(％)L7 L13 L140.5 38 37 371 32 31 312 4 5 43 2 2 24 2 2 25 2 2 2添加乳化劑并不改進(jìn)潤(rùn)滑性。實(shí)施例12添加潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)流變性和過(guò)濾性能的影響。
堿性工質(zhì)FB1的組成為實(shí)施例10中的組成。
在本實(shí)實(shí)施例中比較堿性工質(zhì)FB1，系統(tǒng)L13和系統(tǒng)L14的表觀粘度VA和塑性粘度VP(單位mPa.s)，塑變值YV(單位Pa乘以2.0886后得到的YV，其單位為磅/平方時(shí))，以及API過(guò)濾液(單位ml)。
以下測(cè)定已與堿性工質(zhì)以2％的比例混合的系統(tǒng)L13和L4。
系統(tǒng)FB1 L13L14VA 1717 16VP 1515 14YV 1.9 1.91.9API過(guò)濾液 19.6 13 13.6以下測(cè)定是在配方中裝載重晶石調(diào)節(jié)到密度為1.4后進(jìn)行的。系統(tǒng)L13和L14已與堿性工質(zhì)按3％的比例混合。
系統(tǒng)FB1 L13 L14VA 3026 27VP 1816 16YV 11.5 9.6 10.5API過(guò)濾液 37.4 17.218.2觀察到潤(rùn)滑組合物無(wú)論裝載與否，并不改變堿性工質(zhì)的流變性，但在另一方面，裝載潤(rùn)滑系統(tǒng)的兩種情況下，過(guò)濾液明顯改善。實(shí)施例13差壓粘滯試驗(yàn)該試驗(yàn)包括測(cè)試通過(guò)過(guò)濾工質(zhì)得到的濾餅和模擬鉆具組的金屬活塞之間的摩擦。該試驗(yàn)采用NL公司的“21150型”差示粘滯測(cè)試儀(說(shuō)明書手冊(cè)No.211510001EA)。
操作條件如下工質(zhì)為室溫，過(guò)濾壓差為3.5MPa，在盤上壓力十分鐘內(nèi)相當(dāng)于5MPa。堿性工質(zhì)FB2的組成新鮮水Wyoming膨潤(rùn)土 30g/l濾液減少劑(AQUAPACReg) 1g/lNaCl1g/l重晶石調(diào)節(jié)至d＝1.2參照FB2相當(dāng)于該基本配方。進(jìn)行L5，L3，L4，L1和L2各種潤(rùn)滑劑系統(tǒng)的試驗(yàn)。配方轉(zhuǎn)矩(m.N) (in.lbs)FB231.6 280FB2+1％L521.5 190
FB2+2％L5 13.6 120FB2+1％L3 9 80FB2+2％L3 8 70FB2+1％L4 11.3 100FB2+2％L4 6.8 60FB2+1％L1 5.6 50FB2+2％L1 不粘附FB2+1％L2 4.5 40FB2+2％L2 不粘附觀察到對(duì)于相同的量即使是組合物L(fēng)1(單酯)比傳統(tǒng)的產(chǎn)品更有效。最佳的組合物L(fēng)2顯示優(yōu)異的壓差抗粘滯特性。實(shí)施例14無(wú)反應(yīng)性陶土的工質(zhì)堿性工質(zhì)組成新鮮水黃原膠(IDVIS) 4g/l濾液減少劑(AQUAPACReg) 10g/lKCl50g/l重晶石 30g/l轉(zhuǎn)矩讀數(shù)系統(tǒng)(％)00.5 1 23L13 32 2 1 11L3 32 6 5 55L4 32 129 86L7 32 2 1 11
結(jié)果顯示即使在工質(zhì)配方中沒(méi)有膨脹性(反應(yīng)性)陶土(即配方中所謂無(wú)固體)，相對(duì)于工業(yè)潤(rùn)滑劑根據(jù)本發(fā)明L13或L7中的組合物的潤(rùn)滑能力是優(yōu)異的。
用對(duì)具有相同堿性工質(zhì)但沒(méi)有重晶石的組合物L(fēng)13進(jìn)行測(cè)試。
轉(zhuǎn)矩讀數(shù)系統(tǒng)(％) 00.5123L13 32 3 222實(shí)施例15熱老化的影響堿性工質(zhì)組成新鮮水Wyoming膨潤(rùn)土 30g/lNaCl 1g/l將3％潤(rùn)滑組合物L(fēng)7或L13加至該非常簡(jiǎn)單的配方中。在熱滾筒測(cè)試管中將二種工質(zhì)試樣加熱至140℃和150℃達(dá)十六小時(shí)。然后降到室溫(約25℃)，按照前述測(cè)試方法，在潤(rùn)滑性測(cè)試儀中測(cè)試工質(zhì)試樣的潤(rùn)滑能力。
25℃ 140℃ 150℃L7 11 1L13 11 1試驗(yàn)證實(shí)根據(jù)本發(fā)明的潤(rùn)滑系統(tǒng)的優(yōu)異的耐溫能力。
權(quán)利要求
1.一種作為水性鉆鉆井流體工質(zhì)的潤(rùn)滑組合物，其特征在于包括50％至99％(重量)的(A)部分，所述的(A)部分由8至24個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的單羧酸(A1)與2至20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的多元醇(A2)反應(yīng)得到的一種或幾種酯組成，其中酸和醇的摩爾比(A1∶A2)在1∶1和(n-n/10)∶1之間的范圍內(nèi)，n表示醇A2中的羥基數(shù)，1％至50％(重量)的(B)部分，所述(B)部分由8至24個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的一種或幾種單羧酸組成，以及其中的單羧酸(A1和B部分)具有1至3不飽和度。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于所述單羧酸(A1和B部分)包含14至20個(gè)碳原子。
3.如權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于所述的多元醇A2具有至5個(gè)羥基和包含2至6個(gè)碳原子。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于所述的單羧酸(A1和B部分)系選自油酸、脂肪酸、亞油酸、亞麻酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、十四烷酸以及其混合物組成的組。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于酸∶醇的摩爾比(A1∶A2)在(1+n/10)∶和(n-n/5)∶1之間的范圍內(nèi)，其中n表示醇A2羥基的數(shù)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于它包括酯A在80％和95％之間，較佳約為90％。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于它也包括至多10％的叔胺。
8.如權(quán)利要求7所述的組合物，其特征在于所述的叔受為三乙醇胺。
9.如權(quán)利要求7或8所述的組合物，其特征在于所述胺的量，以相對(duì)于酸B的摩爾當(dāng)量表示在0.2和1.2的范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求7或10中任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于酯A部分，酸B部分和三乙醇胺分別具有以下重量比例85.4％，9.5％和5.1％。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于它包括相對(duì)于所述組合物的重量比例至多為2％的一種乳化劑產(chǎn)品。
12.如權(quán)利要求11所述的組合物，其特征在于該乳化劑產(chǎn)品選自由RADIASURF 7137(20摩爾乙氧基化脫水山梨醇單月桂酸酯)和RADIASURF 7404(分子量為600的聚氧乙烯單油酸酯)組成的組。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的組合物的用途，其特征在于用于控制水-堿性鉆井流體工質(zhì)的潤(rùn)滑性。
14.如權(quán)利要求13所述的用途，其特征在于所述組合物的加入量相對(duì)于該工質(zhì)流體的0.1％和10％之間的重量范圍。
15.如權(quán)利要求13或14所述的用途，其中鉆井工質(zhì)流體并無(wú)反應(yīng)性固體加入，其特征在于所述的組合物的加入量相對(duì)于該工質(zhì)流體在1％-3％之間的重量范圍。
16.如權(quán)利要求13或14所述的用途，其中的工質(zhì)流體加有固體，其特征在于所述組合物的加入量相對(duì)于該工質(zhì)流體在3％-5％之間的重量范圍。
17.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的潤(rùn)滑組合物，其特征在于其中的水-堿性鉆井流體工質(zhì)以潤(rùn)滑組合物的重量計(jì)為0.1％間，較佳為1％-5％間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有有效量的酯和脂肪酸的最佳潤(rùn)滑組合物。該組合物也可含有一種叔胺，例如，三乙醇胺。本發(fā)明也涉及含有本發(fā)明潤(rùn)滑組合物的鉆井流動(dòng)工質(zhì)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及控制水-堿性流體工質(zhì)潤(rùn)滑性的組合物用途。
文檔編號(hào)C09K8/04GK1126745SQ95119619
公開日1996年7月17日 申請(qǐng)日期1995年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月22日
發(fā)明者讓弗朗索瓦, 安德列德穆蘭, 安妮奧迪貝爾, 米歇爾楊森, 皮埃爾馬爾尚 申請(qǐng)人:法國(guó)石油研究所, 菲那研究股分有限公司