[发明专利]改善水基泥浆的润滑性的能生物降解的添加剂浓缩物、其用途和用于钻井的水基泥浆

说明书

改善水基泥浆的润滑性的具有低于‑5℃的根据标准ASTM D 97的倾点的能生物降解的添加剂浓缩物，其包括选自如下的至少一种化合物：‑一缩二甘油的单酯和二酯，‑每个链包括16‑22个碳原子的一元羧基脂肪酸的酸和酯衍生物，‑树脂酸的酸和酯衍生物，‑包括超过4个羟基化的基团的多元醇与饱和的及具有至少1的不饱和度的不饱和的包括6‑12个碳原子的羧基脂肪酸的单酯，和‑包括6‑12个碳原子的饱和以及不饱和二羧酸的单烷氧基化的酯和多烷氧基化的酯。该浓缩物在水基泥浆中的用途和可用于钻井的包含所述浓缩物的水基泥浆。

本发明涉及能生物降解的浓缩物，其改善水基(基于水的)泥浆的润滑性，不论是在钻井(钻进)期间还是在油层压裂期间。

本发明还涉及该能生物降解的浓缩物连同其它适合于对于水基泥浆所设计的应用(不论是在钻井中还是在压裂中)的功能性添加剂一道在所述泥浆中作为添加剂的用途。最后，在添加其所有组分之后获得的经添加剂处理的水基泥浆特别适合于浅的陆上钻井操作。

一些地方例如大的土木工程项目使用大量的含有添加剂的流体，所述添加剂改善所述流体的润滑性质和/或对摩擦的耐受性，这帮助与这些流体一起使用的工具的合适的操作，特别地对于机械加工、穿孔和/或钻井，其中存在关于摩擦的主要问题。然而，以大量使用的这些流体在使用之后以石质废品(rocky spoil)的形式释放，这意味着它们不得对环境造成任何威胁。常常地，该石质废品必须在使用之后再处理。因此，主要的目标是提供完全能生物降解的和可释放到环境中的流体。这特别地适用于海上和陆上钻井流体(钻井液)和泥浆。

已知，钻井在石油开采中具有首要重要性且钻孔正变得越来越深。钻井技术在不断地发展，不论是陆上的还是海上的，尤其是深海的，还有最近的在水平或偏斜钻井中的，其中，通过一度或两度的连续倾斜，井的轨道变成弯曲的，这使得可达到从井口起至少超过一千米或甚至超过一万米的水平沉积物。

施加的摩擦力因此变得越来越大，因而钻井流体的润滑性质及其对在钻井工具的水平处的摩擦的耐受性的影响的重要性增加。

如所公知的，钻井技术使用固定在钻杆末端处的钻头，当被旋转地驱动时，其通过研磨岩石而钻井。

随着钻井进行，使用具有越来越小直径的钻头，且在各步骤处，井用称作套管的钢管加固，使所述钢管在孔内部降低，然后用水泥固定。

在钻井期间，使钻井流体流通，注射到钻头中并从后者逐出到与岩石的接触区中，然后使其通过将钻杆与套管分离的环形空间向上回到井的顶部。

该流体通常执行下列主要功能：

-将钻头冷却，

-降低在钻头的水平处和在环形区中两者的金属/岩石摩擦力及在套管和钻杆之间的金属/金属摩擦力，因为流体负载着本领域中称作“岩屑(cuttings)”的被研磨的岩石的颗粒上来，

-将岩石碎屑排放到外部，

-产生对孔的壁的压力，以防止它们的坍塌，和

-使表面和井的底部之间的压力平衡，以保持对井的控制和防止井喷。

在深水海上钻井的情况下，所遇到的接近于4至5℃的水温要求对钻井流体在这些低温下的粘度的良好控制。

过去已使用了多种类型的钻井流体或泥浆，例如含有水和用于调节其密度和其流变学性质的水基流体、油基流体、以及油包水型乳液或水包油型的逆乳液，如特别是在US2,816,073中描述的。

在水基泥浆(WBM)中，钻井流体为水；水基泥浆通常被储备用于不是非常技术性的应用和用于非常浅的陆上或海上钻井(几米)。