生物衍生的單酯作為鉆井液的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】生物衍生的單酯作為鉆井液
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)是2012年11月20日提交的待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?3/682，542的部分繼續(xù)申 請(qǐng)。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及單酯基鉆井液組合物、其制備方法和應(yīng)用于地層油氣采收操作中的方 法，其中它們是由至少一種生物衍生的前體和/或費(fèi)-托產(chǎn)物制成。
[0004] 背景
[0005] 采用合成型液體（即單酯基鉆井液)作為基礎(chǔ)液體的鉆井液能夠達(dá)到96個(gè)小時(shí)LC 5〇糠蝦(Mysidopsis bahia)生物試驗(yàn)結(jié)果大于lOOOOOppm。但是，即使有這些生物測(cè)定結(jié)果 它們的工業(yè)應(yīng)用也受到嚴(yán)格限制。
[0006] 因此，需要一種使用廉價(jià)無(wú)毒的合成液體作為基礎(chǔ)液體的鉆井液。本發(fā)明通過(guò)提 供包括以下組分的鉆井液得以滿足此需求：（a)至少一種鉆井液添加劑(例如乳化劑、增粘 劑、增重劑和油-潤(rùn)濕劑)和(b)由單酯(多種)組成的廉價(jià)無(wú)毒的基礎(chǔ)液體。
[0007]先前已有報(bào)道，仲酯可與反相鉆井液一起使用，其中所述酯是由&-C5羧酸與一或 多種C3-C22烯烴制成的（參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6100223和6191076)。此外，2012年11月20日提交的 且全文并入本發(fā)明的相關(guān)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?3/682,542(單酯基潤(rùn)滑劑及其制造方法)提供 了更簡(jiǎn)單有效地制備單酯的方法。
[0008] 因此，采用以可生物降解和無(wú)毒的單酯基鉆井液在地層中鉆孔的方法，特別是該 方法利用了可再生原料且合并有將低值費(fèi)托(FT)烯烴和醇轉(zhuǎn)化為高值單酯基鉆井液時(shí)，將 是非常有用和所期望的。
[0009] 在這方面，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的由C6_C41羧酸與C8_C84烯烴制備的單酯能為鉆井液提供 優(yōu)異性能。特別是，本發(fā)明的單酯在高溫和高壓下比現(xiàn)今市場(chǎng)普遍商售的酯具有更低粘度 和極佳靜切力。
[0010] 發(fā)明概述
[0011] 在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物：
[0012]
[0013] 其中，辦和秘蟲(chóng)立選自CrC8且RAC5-C13。 附圖簡(jiǎn)介
[0014] 圖1示出引入單酯基鉆井液組合物的單酯的制備方法流程圖。
[0015] 圖2(a)示出了單酯的通式，圖2(b)示出了己酸辛酯單酯和圖2(c)示出了己酸癸酯 單酯。
[0016]發(fā)明詳述
[0017] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中式I單酯是可生物降解和無(wú)毒的。
[0018] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中式I單酯衍生自異構(gòu)化烯烴。
[0019] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中RjPR2獨(dú)立選自Ci-Cs且R 3SC5-C12。
[0020] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中RjPR2獨(dú)立選自&-(： 5且1?3為(：5-(：8。
[0021] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中RjPR2獨(dú)立選自&-C3且吣為(： 5-〇5。
[0022] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中式I單酯在l〇〇°C溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度為約0.5-2厘沲、40°C溫度下為約2-4厘沲和0°C溫 度下為約4-12厘沲。
[0023] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中式I單酯的氧化器BN值大于30小時(shí)。
[0024] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中式I單酯的氧化器BN值大于50小時(shí)。
[0025] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中式I單酯的氧化器BN值大于60小時(shí)。
[0026] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中式I單酯的傾點(diǎn)低于約_20°C。
[0027] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中式I單酯的傾點(diǎn)低于約_60°C。
[0028] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中鉆井液的傾點(diǎn)低于約l〇°C且40°C下粘度為約1-10厘沲。
[0029] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中鉆井液的10秒靜切力為約2鎊/100平方英尺-約15鎊/100平方英尺。
[0030] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中鉆井液在約93.3°C和約lOOOpsig下的10秒靜切力約為2鎊/100平方英尺。
[0031] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中鉆井液在約121.1°C和約15000psig下的10秒靜切力約為1鎊/100平方英尺。
[0032] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中鉆井液在Farm 77中呈現(xiàn)表2A所示的流變性能曲線。
[0033] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中鉆井液在Farm 77中呈現(xiàn)表2B所示的流變性能曲線。
[0034] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中鉆井液的10分鐘靜切力為約1鎊/100平方英尺-約17鎊/100平方英尺。
[0035] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中R3是C5。
[0036] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中R3是(^且辦和辦是C 2。
[0037] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中R3是(^且辦和辦是C 3。
[0038] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中至少一種式I單酯是己酸辛酯、其異構(gòu)體和它們的混合物混合物。
[0039] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中至少一種式I單酯是己酸癸酯、其異構(gòu)體和它們的混合物。
[0040] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中至少一種式I單酯是己酸辛酯、其異構(gòu)體和己酸癸酯、其異構(gòu)體的混合物以及它們的混 合物。
[0041] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中步驟(b)的鉆井液包括約20_40wt %的式I單酯。
[0042] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中鉆井液進(jìn)一步包括：
[0043] a.約1 ·0_約3.0wt%的乳化劑和潤(rùn)濕劑；
[0044] 匕約0.1-約1.5￥七％的有機(jī)粘土；
[0045] c ·約5_ 約 12wt% 的水；
[0046] d.約 1 ·0_ 約 4.0wt% 的鹽；
[0047] e ·約0 · 1-約1 · Owt%的膠乳降濾失劑；
[0048] f ·約40-約60wt%的增重劑；和 [0049] g ·約3 · 0-約9 · Owt %的模擬鉆井固體物。
[0050]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中所述鉆井液包括選自以下的單酯：己酸己酯和異構(gòu)體、辛酸己酯和異構(gòu)體、癸酸己酯和 異構(gòu)體、月桂酸己酯和異構(gòu)體、棕櫚酸己酯和異構(gòu)體、十六燒酸己酯和異構(gòu)體、硬脂酸己酯 和異構(gòu)體、己酸辛酯和異構(gòu)體、辛酸辛酯和異構(gòu)體，癸酸辛酯和異構(gòu)體、月桂酸辛酯和異構(gòu) 體、棕櫚酸辛酯和異構(gòu)體，十六烷酸辛酯和異構(gòu)體、硬脂酸辛酯和異構(gòu)體、己酸癸酯和異構(gòu) 體、辛酸癸酯和異構(gòu)體、癸酸癸酯和異構(gòu)體、月桂酸癸酯和異構(gòu)體、棕櫚酸癸酯和異構(gòu)體、十 六烷酸癸酯和異構(gòu)體、硬脂酸癸酯和異構(gòu)體、己酸十二烷酯和異構(gòu)體、辛酸十二烷酯和異構(gòu) 體、癸酸十二烷酯和異構(gòu)體、月桂酸十二烷酯和異構(gòu)體、棕櫚酸十二烷酯和異構(gòu)體、十六烷 酸十二烷酯和異構(gòu)體，硬脂酸十二烷酯和異構(gòu)體、己酸十四烷酯和異構(gòu)體、辛酸十四烷酯和 異構(gòu)體、癸酸十四烷酯和異構(gòu)體、月桂酸十四烷酯和異構(gòu)體、棕櫚酸十四烷酯和異構(gòu)體、十 六烷酸十四烷酯和異構(gòu)體、硬脂酸十四烷酯和異構(gòu)體、己酸十六烷酯和異構(gòu)體、辛酸十六烷 酯和異構(gòu)體、癸酸十六烷酯和異構(gòu)體、月桂酸十六烷酯和異構(gòu)體、棕櫚酸十六烷酯和異構(gòu) 體、十六烷酸十六烷酯和異構(gòu)體、硬脂酸十六烷酯和異構(gòu)體、己酸十八烷酯和異構(gòu)體、辛酸 十八烷酯和異構(gòu)體、癸酸十八烷酯和異構(gòu)體、月桂酸十八烷酯和異構(gòu)體、棕櫚酸十八烷酯和 異構(gòu)體、十六烷酸十八烷酯和異構(gòu)體、硬脂酸十八烷酯和異構(gòu)體、己酸二十烷酯和異構(gòu)體、 辛酸二十烷酯和異構(gòu)體、癸酸二十烷酯和異構(gòu)體、月桂酸二十烷酯和異構(gòu)體、棕櫚酸二十烷 酯和異構(gòu)體、十六烷酸二十烷酯和異構(gòu)體、硬脂酸二十烷酯和異構(gòu)體、己酸二十二烷酯異構(gòu) 體、辛酸二十二烷酯和異構(gòu)體，癸酸二十二烷酯和異構(gòu)體、月桂酸二十二烷酯和異構(gòu)體、棕 櫚酸二十二烷酯和異構(gòu)體、十六烷酸二十二烷酯和異構(gòu)體和硬脂酸二十二烷酯和異構(gòu)體以 及它們的混合物。
[0051] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中所述鉆井液進(jìn)一步包括以下組分：（a)石灰、（b)降濾失劑、（c)包括水和頁(yè)巖抑制鹽的 水溶液、（d)油潤(rùn)濕劑、（e)非磺化聚合物、（f)磺化聚合物和(g)非有機(jī)粘土。
[0052] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中至少一種式I單酯的分子質(zhì)量為從至少約144a.m. u至最多約592a.m. u。
[0053] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中所述式I單酯衍生自內(nèi)烯烴。
[0054] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中所述式I單酯衍生自仲醇。
[0055] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中所述式I單酯是仲醇單酯。
[0056] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及包括一定量的至少一種式I單酯的鉆井液組合物， 其中所述式I的〇(CO)R3基團(tuán)是不與辦或此.的末端鍵合的。
[0057] 在一些實(shí)