用于鉆井液的環(huán)保溶劑體系/表面活性劑體系的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于鉆井液的環(huán)保溶劑體系/表面活性劑體系
[0001] 對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)要求2012年6月28日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序號(hào)No. 61/665,369的權(quán)益，其并 入本文作為參考。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及環(huán)保乳液體系和組合物用于油田生產(chǎn)、油井處理和相關(guān)的油田用途， 特別是在鉆井液，如鉆井泥漿等中的用途。
[0003] 發(fā)明背景 通常通過(guò)在地層或油藏內(nèi)鉆至適當(dāng)深度的油井從地層或油藏中采收油/石油。在這樣 的采收中，使用各種輔助流體，如解卡液、鉆井液、隔離液（spacers)、封隔液、修井液、增產(chǎn) 液（stimu1ationfluids)和壓裂液。在井眼中需要例如鉆井液，如鉆井泥衆(zhòng)潤(rùn)滑鉆頭以及 除去巖肩以將它們運(yùn)往地表。鉆井液也可用于平衡地層壓力以防止地層流體(例如地層水、 油和氣體）過(guò)早進(jìn)入井并防止井眼塌陷。
[0004] 鉆井液，特別是鉆井泥漿可以是油基的，即用連續(xù)油相運(yùn)行，或是水基的，即油相 在連續(xù)水相中乳化。水基鉆井泥漿可具有通常最多50%的乳化油相含量，也被稱(chēng)作0/W乳 化泥漿。但是，油基鉆井泥漿組合物一一其中油構(gòu)成可流動(dòng)/連續(xù)相或構(gòu)成連續(xù)油相形式 的可流動(dòng)相的至少極大部分--可含有5重量％至10重量％至20重量％，最多大約40重 量％至50重量％至60重量％的分散水相的量。這樣的鉆井泥漿體系的非水相由所謂的載 液形成。
[0005] 但是，這樣的鉆井泥漿面臨缺點(diǎn)，如缺乏可用的良好的乳化劑/表面活性劑，這使 鉆井泥漿中的油分離到水相上。油分離到水相表面上被稱(chēng)作"輝光（sheen)"。這樣的輝光 對(duì)環(huán)境和活生物體有害，例如當(dāng)沉積在海洋生物的鰓上時(shí)常常造成中毒和死亡。
[0006] 所用的典型乳化劑與環(huán)?；A(chǔ)油，包括但不限于植物油、芥花籽油（canolaoil)、 菜籽油、合成烴溶劑，如二聚合成潤(rùn)滑劑等不合，它們通常比傳統(tǒng)基礎(chǔ)油更親脂。傳統(tǒng)基礎(chǔ) 油由于它們對(duì)海洋生物的毒性而正在被淘汰。在另一實(shí)施方案中，環(huán)?；A(chǔ)油或基礎(chǔ)油組 分包括棕櫚油、大豆油、菜籽油、高芥酸菜籽油、葵花籽油、花生油、棉籽油、棕櫚仁油、亞麻 籽油、椰子油、橄欖油、紅花油、芝麻油、桐油、芥花籽油、蓖麻油、白芒花籽油、大麻油中的至 少一種。
[0007] 通常通過(guò)生物試驗(yàn)測(cè)定泥漿的毒性，其中使海洋微生物暴露在不同濃度的泥漿成 分下。目的是找出在對(duì)環(huán)境毒性最低的同時(shí)滿(mǎn)足物理、技術(shù)要求的泥漿體系。
[0008] 在使用中，鉆井液，包括鉆井泥漿在大深度下加熱至最多250°C或更高的高溫；以 高壓為主，同時(shí)鉆井泥漿中的化合物都必須保持化學(xué)穩(wěn)定并且絕不能表現(xiàn)出粘度行為的任 何嚴(yán)重變化，同時(shí)仍繼續(xù)形成穩(wěn)定的乳液。
[0009] 因此希望提供比傳統(tǒng)組合物更環(huán)保、同時(shí)也保持傳統(tǒng)組合物的高性能的鉆井液， 特別是鉆井泥漿組合物。
[0010] 發(fā)明概述 本發(fā)明包括油田生產(chǎn)和注入液，特別是鉆井液，如鉆井泥漿，其含有一種或多種支鏈或 直鏈二元酯，其中該油田具有改進(jìn)的性質(zhì)，包括但不限于潤(rùn)滑性、乳化、相對(duì)改進(jìn)的環(huán)境狀 況以及改進(jìn)的流變性質(zhì)。本文所述的所用二元酯表現(xiàn)出改進(jìn)的健康、安全和環(huán)境（HSE)狀 況。它們?nèi)菀咨锝到?，不可?具有高閃點(diǎn))、無(wú)毒、無(wú)刺激并且不致敏。它們還具有極低 的蒸氣壓(根據(jù)CARB310和EU1999/13/EC，非VOC)和高沸點(diǎn)，同時(shí)保持低粘度。
[0011] 從下列詳述和實(shí)施例中可看出本發(fā)明，其一方面包括一種油田生產(chǎn)液，其包含下 列成分的混合物：（a)至少基礎(chǔ)油組分；和（b)包含二元酯的共混物的添加劑組分?；A(chǔ) 油組分在一個(gè)實(shí)施方案中是環(huán)?；A(chǔ)組分或比工業(yè)中目前使用的油更環(huán)保的基礎(chǔ)組分。該 油田生產(chǎn)液通常是鉆井液。在一些實(shí)施方案中，該鉆井液是鉆井泥漿、潤(rùn)滑液、載液等。該 基礎(chǔ)油組分通常是一種或多種環(huán)?；A(chǔ)油、植物油、芥花籽油、菜籽油、合成烴溶劑，如二聚 合成潤(rùn)滑劑。該油田生產(chǎn)液還可包含一種或多種附加基礎(chǔ)油組分。該油田生產(chǎn)液還可包含 一種或多種附加添加劑組分，如乳化劑等。
[0012] 該二元酯可衍生自己二酸、戊二酸和丁二酸或它們的異構(gòu)體。在一個(gè)具體實(shí)施方 案中，該二元酯共混物由混合物甲基戊二酸二烷基酯、乙基丁二酸二烷基酯和任選己二酸 二烷基酯構(gòu)成，其中烷基獨(dú)立地包括Q-Cu烴基。在另一具體實(shí)施方案中，該二元酯共混物 由混合物戊二酸二烷基酯、丁二酸二烷基酯和己二酸二烷基酯構(gòu)成，其中烷基獨(dú)立地包括 烴基。在再一具體實(shí)施方案中，該二元酯共混物由甲基戊二酸二烷基酯、乙基丁二酸 二烷基酯、戊二酸二烷基酯、丁二酸二烷基酯和己二酸二烷基酯中的兩種或更多種構(gòu)成，其 中烷基獨(dú)立地包括烴基。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施方案中，該二元酯共混物包含（i)甲基戊二酸二烷基酯和（ii)乙基 丁二酸二烷基酯。在另一實(shí)施方案中，該二元酯共混物包含己二酸二烷基酯、甲基戊二酸二 烷基酯和乙基丁二酸二烷基酯。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施方案中，該二元酯共混物包含： (i) 按共混物的重量計(jì)，大約5-25%的下式的第一種二元酯：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用在鉆井液組合物中的添加劑組合物，其包含（i)甲基戊二酸二烷基酯和 (ii)乙基丁二酸二烷基醋，其中所述烷基獨(dú)立地包括C 1-C12徑基。
2. 權(quán)利要求1的添加劑組合物，其中所述鉆井液是鉆井泥漿。
3. 權(quán)利要求1的添加劑組合物，其進(jìn)一步包含至少一種二元酯，其包括己二酸二烷基 酯、丁二酸二烷基酯、戊二酸二烷基酯或它們的任何組合。
4. 權(quán)利要求1的組合物，其進(jìn)一步包含至少一種附加組分。
5. 權(quán)利要求1的組合物，其進(jìn)一步包含至少一種乳化劑。
6. 權(quán)利要求1的組合物，其中所述乳化劑包括至少一種醇乙氧基化物、至少一種烷基 酚乙氧基化物、至少一種萜烯烷氧基化物或它們的任何混合物。
7. 權(quán)利要求1的添加劑組合物，其中所述添加劑組合物以所述鉆井液組合物的按重量 計(jì)大于大約0.1%、0.5%、1%、2%、4%、5%、10%、15%、20%、25%或50%的量存在。
8. -種油基鉆井液組合物，其包含： a) 至少一種環(huán)?；A(chǔ)油； b) 二元酯的共混物；和 c) 任選地，至少一種乳化劑。
9. 權(quán)利要求8的組合物，其中所述二元酯共混物包含甲基戊二酸二烷基酯和乙基丁二 酸二烷基酯，且其中所述烷基獨(dú)立地包括C1-C 12烴基。
10. 權(quán)利要求8的組合物，其中所述二元酯共混物選自甲基戊二酸二烷基酯、己二酸二 烷基酯、乙基丁二酸二烷基酯、丁二酸二烷基酯、戊二酸二烷基酯和它們的任何組合，且其 中所述烷基獨(dú)立地包括C 1-C12烴基。
11. 權(quán)利要求8的組合物，其中所述二元酯共混物以所述組合物的按重量計(jì)大于大約 0.1%、0.5%、1%、2%、4%、5%、10%、15%、20%、25%或50%的量存在。
12. 權(quán)利要求8的組合物，其中所述鉆井液是鉆井泥漿、潤(rùn)滑液或載液。
13. 權(quán)利要求8的組合物，其中所述至少一種環(huán)?；A(chǔ)油包括植物油、芥花籽油、菜籽 油、合成烴溶劑、二聚合成潤(rùn)滑劑或其混合物。
14. 權(quán)利要求8的組合物，其中所述鉆井液是油基、半合成基或水基的。
15. 權(quán)利要求8的組合物，其進(jìn)一步包含至少一種附加組分。
16. 權(quán)利要求8的組合物，其中所述乳化劑包括至少一種醇乙氧基化物、至少一種烷基 酚乙氧基化物、至少一種萜烯烷氧基化物或它們的任何混合物。
17. 權(quán)利要求8的組合物，其中所述乳化劑包括一種或多種酰胺、烷醇酰胺、乙氧基化 烷醇酰胺、亞乙基雙酰胺、酯、脂肪酸酯、甘油酯、乙氧基化脂肪酸酯、山梨糖醇酐酯、乙氧基 化山梨糖醇酐、乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、醇乙氧基化物、三苯乙烯基酚乙氧基化物、 硫醇乙氧基化物、封端的和EO/PO嵌段共聚物、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷嵌段共聚物、氯封端的 乙氧基化物、四官能嵌段共聚物、氧化胺、氧化月桂胺、氧化椰油胺、氧化硬脂胺、硬脂酰胺 基丙基胺氧化物、棕櫚酰胺基丙基胺氧化物、癸胺氧化物、脂肪醇、癸醇、月桂醇、十三烷醇、 肉豆蔻醇、鯨蠟醇、硬脂醇、油醇、亞油醇、亞麻醇、烷氧基化醇、乙氧基化月桂醇、十三烷醇 聚醚醇、脂肪酸、月桂酸、油酸、硬脂酸、肉豆蔻酸、鯨蠟硬脂酸、異硬脂酸、亞油酸、亞麻酸、 蓖麻油酸、反油酸、花生四烯酸、肉豆蔻腦酸以及它們的混合物。
18. 權(quán)利要求8的組合物，其中所述二元酯共混物包含： (i)按共混物的重量計(jì)，大約5-25%的下式的第一種二元酯：
其中&和R 2是獨(dú)立地選自C「C13烷基、C「C13芳基、C「C13燒芳基、C「C 13烷氧基、C「C13 烷基芳基烷基、C1-C13芳基烷基、C ^C13烷基酰胺基烷基或C ^(^烷基氨基烷基的烴基。
19.權(quán)利要求18的組合物，其進(jìn)一步包含至少一種附加二元酯，其選自： ⑴式XII的二元酯：
(iv)它們的任何組合， 其中札和R 2是獨(dú)立地選自C「C13烷基、C「C13芳基、C「(：13燒芳基、C「C 13烷氧基、C「C13 烷基芳基烷基、C1-C13芳基烷基、C ^C13烷基酰胺基烷基或C 基氨基烷基的烴基。
20. 配制鉆井泥漿組合物的方法，其包括： a) 獲得環(huán)?；A(chǔ)油；和 b) 使二元酯共混物與基礎(chǔ)油接觸。
21. 權(quán)利要求20的方法，其中所述二元酯共混物包含甲基戊二酸二烷基酯和乙基丁二 酸二烷基酯，且其中所述烷基獨(dú)立地包括C1-C 12烴基。
22. 權(quán)利要求20的方法，其中所述二元酯共混物選自甲基戊二酸二烷基酯、己二酸二 烷基酯、乙基丁二酸二烷基酯、丁二酸二烷基酯、戊二酸二烷基酯和它們的任何組合，且其 中所述烷基獨(dú)立地包括C 1-C12烴基。
23. 權(quán)利要求20的方法，其進(jìn)一步包括使至少一種附加組分與基礎(chǔ)油接觸的步驟。
24. 權(quán)利要求20的方法，其中所述二元酯共混物包含： (i)按共混物的重量計(jì)，大約5-25%的式IX的二元酯：
其中札和R 2是獨(dú)立地選自C「C13烷基、C「C13芳基、C「(：13燒芳基、C「C 13烷氧基、C「C13 烷基芳基烷基、C1-C13芳基烷基、C ^C13烷基酰胺基烷基或C ^(^烷基氨基烷基的烴基。
25. 權(quán)利要求24的組合物，其進(jìn)一步包含至少一種附加二元酯，其選自： ⑴式XII的二元酯：
(iv)它們的任何組合， 其中札和R 2是獨(dú)立地選自C「C13烷基、C「C13芳基、C「(：13燒芳基、C「C 13烷氧基、C「C13 烷基芳基烷基、C1-C13芳基烷基、C ^C13烷基酰胺基烷基或C ^(^烷基氨基烷基的烴基。
【專(zhuān)利摘要】一種油田生產(chǎn)液，即鉆井泥漿組合物，其包含下列成分的混合物：(a)至少一種基礎(chǔ)油組分；和(b)包含二元酯的共混物的添加劑組分。該功能液可任選包含附加添加劑組分。該二元酯共混物包含甲基戊二酸二烷基酯、己二酸二烷基酯、乙基丁二酸二烷基酯、丁二酸二烷基酯、戊二酸二烷基酯中的兩種或更多種。
【IPC分類(lèi)】C09K8-584, E21B43-22, C09K8-035
【公開(kāi)號(hào)】CN104870598
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380045198
【發(fā)明人】馬尼拉爾·S·達(dá)哈納亞克, 薩布拉馬尼安·科薩萬(wàn), 戴維·弗盧克
【申請(qǐng)人】羅地亞經(jīng)營(yíng)管理公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2013年6月28日
【公告號(hào)】EP2867324A1, US20140005079, WO2014004968A1