CN101124307B - 降低钻柱扭矩的添加剂 - Google Patents

降低钻柱扭矩的添加剂 Download PDF

Info

Publication number
CN101124307B
CN101124307B CN2006800054062A CN200680005406A CN101124307B CN 101124307 B CN101124307 B CN 101124307B CN 2006800054062 A CN2006800054062 A CN 2006800054062A CN 200680005406 A CN200680005406 A CN 200680005406A CN 101124307 B CN101124307 B CN 101124307B
Authority
CN
China
Prior art keywords
composition according
solid particulate
fluid
microns
polymer coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2006800054062A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101124307A (zh
Inventor
A·布拉德伯里
C·索登
D·奥亚克利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MI LLC
Original Assignee
MI LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MI LLC filed Critical MI LLC
Publication of CN101124307A publication Critical patent/CN101124307A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101124307B publication Critical patent/CN101124307B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M173/00—Lubricating compositions containing more than 10% water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/03—Specific additives for general use in well-drilling compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/03—Specific additives for general use in well-drilling compositions
    • C09K8/035—Organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M171/00—Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
    • C10M171/06—Particles of special shape or size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M173/00—Lubricating compositions containing more than 10% water
    • C10M173/02—Lubricating compositions containing more than 10% water not containing mineral or fatty oils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/06—Metal compounds
    • C10M2201/062—Oxides; Hydroxides; Carbonates or bicarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/08—Inorganic acids or salts thereof
    • C10M2201/084—Inorganic acids or salts thereof containing sulfur, selenium or tellurium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/10—Compounds containing silicon
    • C10M2201/102—Silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/02—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/08—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing monomers having an unsaturated radical bound to a carboxyl radical, e.g. acrylate type
    • C10M2209/084—Acrylate; Methacrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2010/00—Metal present as such or in compounds
    • C10N2010/04—Groups 2 or 12
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2010/00—Metal present as such or in compounds
    • C10N2010/14—Group 7
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2010/00—Metal present as such or in compounds
    • C10N2010/16—Groups 8, 9, or 10
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2020/00—Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
    • C10N2020/01—Physico-chemical properties
    • C10N2020/055—Particles related characteristics
    • C10N2020/06—Particles of special shape or size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/06—Oiliness; Film-strength; Anti-wear; Resistance to extreme pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2050/00—Form in which the lubricant is applied to the material being lubricated
    • C10N2050/015—Dispersions of solid lubricants

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

一种降低用于钻探地下井的钻柱扭矩的方法，其包括向钻井流体中注入包含基础流体和聚合物包被的胶体固体材料的组合物。聚合物包被的胶体固体材料包含：重均粒径(d50)小于10微米的固体颗粒、以及在用于制备胶体颗粒的粉碎(即，磨碎)过程中包被到固体颗粒表面上的聚合物分散剂。聚合物分散剂可以是分子量为至少2000道尔顿的水溶性聚合物。所述固体颗粒材料可以选自比重为至少2.68的材料，优选固体颗粒材料可以选自硫酸钡(重晶石)、碳酸钙、白云石、钛铁矿、赤铁矿、橄榄石、陨铁、硫酸锶、以及这些材料与对本领域技术人员来说显而易见的其它类似固体的组合和混合物。

Description

降低钻柱扭矩的添加剂 
背景技术
在钻探油井和气井时，通过钻柱向井下泵入具有多种性质(包括润滑性)的流体制剂并通过钻头中的喷嘴喷出，这样钻井流体通过旋转的钻柱与岩层之间的环隙向上流通。这些钻井流体或“泥浆”的功能在于冷却和润滑钻头和钻柱、将钻井过程中的切屑运送到表面、控制和减少流失到岩层中的流体、以及支持和保护钻洞直到金属外壳在适当位置粘牢(即，创造稳定的洞)。 
泥浆润滑性(为实现最小化的扭矩和曳力)和泥浆毒性(对于环境敏感区的井如海上钻探)是选择钻井流体配方时的主要关注点。大部分钻井流体可以归类到两种主要的类别：水基或油基。目前所使用的钻井流体多数是水基的，即，它们含有水作为连续外相。尽管包含所谓的合成基流体的油基钻井流体具有性能优势，但是其缺点在于较高的成本和在世界上的特定区域中难以实现环保。 
钻井流体的润滑性是钻井经济中的重要因素，其通过测定钻井流体对移动部件如钻柱和与该移动部件接触的表面之间的摩擦系数的影响来测量。摩擦系数越低，润滑性越大。钻井流体的润滑性决定了该流体在钻井操作中降低扭矩和曳力的能力。 
现有技术中满是关于各种用于降低钻柱扭矩的润滑剂的报道。例如，各种类型的烃类、合成油、酯类、脂肪酸、天然油、肥皂、以及其它已经加入钻井流体以帮助降低扭矩的化合物。有机的油基润滑剂通常被加入到水基钻井流体中以降低摩擦系数。钻井过程中降低摩擦系数在钻井孔不垂直的钻井操作中特别重要。乳化剂或表面活性剂通常被加入到钻井流体中以保持这些不溶于水的油基润滑剂组分作为液滴悬浮在水基流体中，并防止它们分离和合并。这些润滑剂可能增大流体的毒性和刺激水平。 
除了流体润滑剂之外，微米尺度的固体颗粒或珠也可以被加入到水基钻井流体中以提高其润滑性。这种类型的润滑剂***的一些代表性例子是：(1)耐磨损和破裂的热稳定且化学惰性的陶瓷球；(2)塑料珠，例如，由二乙烯基苯和苯乙烯的共聚物制成的那些塑料珠；(3)用塑 料包被以促进这些珠组合物的移动和循环的珠形磁性颗粒；(4)耐化学的钠钙硅玻璃珠；(5)弹性石墨碳颗粒；(6)含有吸附的油基流体润滑剂的纤维素、泥炭或甘蔗渣；(7)石墨、硅酸盐和硅树脂材料的混合物。上述固体润滑剂的普遍难点在于使用水基钻井流体时的环境问题和钻井流体对固体材料的负载。此外，应当意识到，加入不会对流体的增重有贡献的固体材料可能会导致重量不足的流体上升的问题，这种问题与溢出或壁倒塌有关。固体润滑剂遇到的进一步的问题是所使用的阀和其它流动以及压力控制设备中存在的小直径孔可能不允许使用固体颗粒润滑剂，因为这些材料阻碍和堵塞了狭窄的限制。更严重的问题在于，固体可能难以从壁孔中去除，由此导致损坏的形成。尽管在该领域中持续地努力，但仍然保持和存在对下述流体的未满足的需要：该流体降低钻柱扭矩且不显示固体沉淀、高粘度、毒性和流体总重量降低的问题。 
发明内容
本发明总的说来涉及用于降低钻柱扭矩的流体、以及这种流体的制造方法和使用方法。本发明的流体包括一种聚合物包被的胶体固体材料，其已经在制备该聚合物包被的胶体固体材料的粉碎(即，磨碎)过程中用加入的聚合物包被。 
本发明的一个说明性实施方式包括在旋转的钻柱组件中降低扭矩的方法。在这种说明性方法中，该方法包括向钻井流体中注入包含基础流体和聚合物包被的胶体固体材料的组合物。聚合物包被的胶体固体材料包括：用吸附在该固体颗粒表面的聚合物分散剂包被的固体颗粒。聚合物分散剂在用于制备聚合物包被的胶体固体材料的粉碎(即，磨碎)过程中被吸附到固体颗粒表面上。在上述说明性实施方式中使用的基础流体可以是水性流体或油性流体，优选选自：水、盐水、柴油、矿物油、白油、正链烷烃、合成油、饱和及不饱和的聚(α-烯烃)、脂肪酸羧酸酯、以及这些物质与对本领域技术人员来说应当显而易见的类似流体的组合和混合物。合适和说明性的胶体固体这样选择：使得固体颗粒由比重至少为2.68的材料组成，优选选自：硫酸钡(重晶石)、碳酸钙、白云石、钛铁矿、赤铁矿、橄榄石、陨铁、硫酸锶、这些物质与其它应当被本领域技术人员所公知的合适物质的组合和混合物。在一个优选的说明性实施方式中，聚合物包被的胶体固体材料的重均粒径(d50)小于10微米。另一个优选的说明性实施方式是，至少50％的固体颗粒的直径小于2微米，更优选至少80％的固体颗粒的直径小于5微米。或者，多于25％的固体颗粒的直径小于2微米，更优选多于50％的固体颗粒的直径小于2微米。在一个优选的说明性实施方式中，所使用的聚合物分散剂是分子量至少为2,000道尔顿的聚合物。在另一个更优选的说明性实施方式中，聚合物分散剂是选自下列的单体的均聚物或共聚物：丙烯酸、衣康酸、马来酸或酸酐、丙烯酸羟丙酯乙烯基磺酸、丙烯酰胺基2-丙烷磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸、丙烯酸磷酸酯、甲基乙烯基醚和醋酸乙烯酯，其中酸单体也可以中和成盐。 
本发明还涉及一种润滑组合物，其包括基础流体和聚合物包被的胶体固体材料。该聚合物包被的胶体固体材料配制为包含用吸附在该胶体固体颗粒表面上的聚合物分散剂包被的固体颗粒。 
本发明的这些和其他特征在下面对本发明的优选或说明性实施方式的说明中更完全地列出。 
本发明涉及一种润滑组合物，其包括基础流体和聚合物包被的胶体固体材料，其中所述聚合物包被的胶体固体材料包括：多种固体颗粒；以及吸附在所述固体颗粒表面的聚合物分散剂，其中少于10体积％的所述固体颗粒的粒径大于10微米。 
本发明涉及一种润滑组合物，其包括基础流体和聚合物包被的胶体固体材料，其中所述聚合物包被的胶体固体材料包括：多种固体颗粒和吸附在所述固体颗粒表面的聚合物分散剂，其中至少90体积％的所述固体颗粒的直径小于10微米；且其中所述聚合物分散剂是分子量为至少2,000道尔顿的水溶性聚合物。 
附图说明
参考附图进行说明，该附图是对本发明的胶体重晶石的粒径分布与API重晶石进行比较的图解表示。 
具体实施方式
本发明的一个新型和新颖的方面在于胶体颗粒在钻井流体中扮演的双重角色。也就是说，聚合物包被的胶体颗粒可以同时起到增重 剂和润滑剂的作用。所述材料的这种二元性对于钻井工业来说是新颖的，因为在以前，增重剂和润滑剂的功能是截然不同的。 
本领域技术人员应当意识到，以上所关注的固体润滑剂的密度通常低于传统使用的增重剂。例如，矿物源石墨的比重为大约2.09到2.25。与之相反，传统增重剂如重晶石的比重为大约4.50，赤铁矿的比重为大约5.3。根据本发明的一个优选实施方式，本发明的润滑/增重剂由下述颗粒形成：该颗粒由比重为至少2.68的材料组成。这样，颗粒可以起到润滑剂和增重剂的组合的作用。本发明的一个方面所包含的形成胶体固体颗粒的比重大于2.68的材料包括一种或多种选自但不限于下列的材 料：硫酸钡(重晶石)、碳酸钙、白云石、钛铁矿、赤铁矿或其他铁矿石、橄榄石、陨铁、硫酸锶。通常，在任何特殊密度下钻井孔流体的最低粘度是使用最高密度的胶体颗粒获得的。然而，其他需要考虑的问题可能会影响产品的选择，例如成本、当地可用性以及磨碎所需的能量。 
本领域技术人员还应当意识到，传统增重剂如粉碎的硫酸钡(“重晶石”)在降低钻柱扭矩方面表现出最小的效果。从物理角度说，传统增重剂利用了其高密度，且显示了10到30微米的平均粒径(d50)。本领域人员应当公知的是，传统增重剂特别是重晶石的性质取决于美国石油学会(API)所确立的严格的质量控制参数。为使这些材料充分地悬浮，需要向水基流体中加入胶凝剂或增粘剂如膨润土，或者向油基流体中加入有机改性的膨润土。聚合物增粘剂如黄原胶通常被加入以降低传统增重剂的沉降速度。因此，令人非常惊奇的是，包含用聚合物抗絮凝剂或分散剂包被的固体胶体颗粒的本发明的产品，提供了含有高密度固体的流体，其也降低了钻柱旋转部分中的扭矩而不会增加沉降或下沉。 
本发明的添加剂包括用聚合物抗絮凝剂或分散剂包被的分散的固体胶体颗粒。微小的粒径将会产生悬浮液或浆料，这将显示沉降或下沉的倾向减少，同时颗粒表面上的聚合物分散剂控制了颗粒间的相互作用。正是微小的粒径和对胶体相互作用进行控制的组合调和了高密度和较高润滑性这两个目的。 
根据本发明，聚合物分散剂在用于形成胶体颗粒的过程中被包被在增重颗粒的表面上。相信在磨碎处理的过程中，新暴露的颗粒表面变为被聚合物包被的，由此得到本发明的胶体固体所显示的性质。试验数据已经显示，在没有聚合物分散剂的情况下产生的胶体固体材料导致了小颗粒的浓缩浆料，它是不能用泵抽吸的浆糊或凝胶。根据本发明的教导，聚合物分散剂在磨碎过程中加入。相信与向微细颗粒中后加入聚合物分散剂的情况相比，这种差异在颗粒分散状态方面提供了有利的改进。根据一个优选实施方式，聚合物分散剂选择为提供合适的胶体颗粒间相互作用机制，以便使其能耐受普通钻井孔范围的污染物，包括盐饱和的。 
将固体材料磨碎以获得本发明的固体胶体颗粒的方法是公知的，例如可见英国专利1,472,701或1,599,632的说明书。水性悬浮液中的矿物与聚合物分散剂混和，然后在颗粒研磨介质的搅拌流化床中研磨足以提 供所需粒径分布的时间。本发明的重要优选实施方式方面是在“湿法”研磨矿物的步骤中存在聚合物分散剂。这防止了在研磨步骤中形成的新的晶体表面形成聚集体，如果这些聚集体后来再用分散剂处理，则不会那么容易被破碎。 
本发明的一个优选实施方式是胶体固体颗粒的重均粒径(d50)小于10微米。另一个优选的说明性实施方式是至少50％的固体颗粒的直径小于2微米，更优选至少80％的固体颗粒的直径小于2微米。或者，在一个说明性实施方式中，粒径分布为多于25％的固体颗粒的直径小于2微米，更优选多于50％的固体颗粒的直径小于2微米。这将增强悬浮液的沉降或下沉稳定性方面的特性，同时流体的粘度不会升高到使其无法用泵抽吸的程度。 
根据本发明的聚合物包被的胶体颗粒可以提供为在水性介质或油性流体中的浓缩浆料。在后一种情况中，油性流体的动力学粘度应当在40℃时小于10厘沲(10平方毫米/秒)，而且，为安全起见，其闪点应当高于60℃。合适的油性流体是，例如，柴油、矿物油或白油、正链烷烃或合成油(如α-烯烃油、酯油或聚(α-烯烃))。 
当聚合物包被的胶体颗粒在水性介质中提供时，分散剂可以是，例如，分子量为至少2,000道尔顿的水溶性聚合物。聚合物可以是选自(但不限于)下列的任何单体的均聚物或共聚物：丙烯酸、衣康酸、马来酸或酸酐、丙烯酸羟丙酯乙烯磺酸、丙烯酰胺基2-丙烷磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸、丙烯酸磷酸酯、甲基乙烯基醚和醋酸乙烯酯。酸单体也可以中和成盐，例如钠盐。 
已经发现，当在粉碎(即，磨碎)过程中加入分散剂时，中等分子量的聚合物(例如，在10,000到200,000的范围内)可以有效地使用。中等分子量的分散剂的优点在于对污染物如盐、粘土的敏感性较低，因此可以良好地适用于钻井孔流体。 
当胶体颗粒在油性介质中提供时，分散剂可以选自，例如，分子量为至少150的羧酸如油酸、以及多元脂肪酸、烷基苯磺酸、链烷磺酸、线性α-烯烃磺酸或上述任何酸的碱土金属盐、磷脂如卵磷脂、合成聚合物如Hypermer OM-1(ICI的商品名)。 
尽管不意味着受任何具体作用理论的限制，相信当研磨在高密度(通常大于2.1sg，优选为2.5sg)下进行时，通过高能湿法过程形成胶体固 体材料是更有效的，其中中值粒径为25-30微米的API重晶石被减小到中值粒径小于2微米。在这些高密度下，重晶石的体积或质量分率非常高。例如，在2.5的比重下，100千克的最终产品含有大约78千克的重晶石。然而，得到的浆料仍然保持流体。粉碎处理过程中，表面活性聚合物的存在是实现本发明结果的重要因素。而且，表面活性聚合物被设计为吸附到重晶石颗粒的表面位点上。在磨碎机中，当重晶石的质量分率非常高时，聚合物容易找到进入新形成的颗粒表面上的途径。一旦聚合物“发现”重晶石——在磨碎机的环境中其具有每一个这么做的机会——在湿法研磨机与极端高能的环境的结合(其在研磨内部可达到85-90℃)中，这有效地确保了聚合物“覆盖”在胶体尺寸重晶石的周围。作为这一过程的结果，推测没有聚合物“圈”或“尾”使重晶石附着、阻碍或缠绕在临近颗粒上。因此，推测研磨处理的高能和高剪切力确保了聚合物永久地保留在重晶石上，因此聚合物不会解吸或松开。 
该作用理论被下述观察结果所支持：在室温向相同质量分率的胶体重晶石中加入相同的聚合物并用常用实验室设备混和，却得到非常不同的结果。在这种条件下，相信聚合物不会使其本身恰当附着到表面上。这可以归因于占据了表面结合位点的水合物或其他分子球体的存在。因此，聚合物分散剂不会永久地“退火(anneal)”在表面上，因此，悬浮液的流变性非常高。还已经观察到，悬浮液对其他污染物可能不会那么有耐受性，因为聚合物意欲将其自身从重晶石上分离并代之以吸附到这些反应性更强的位点上。 
以下实施例用于说明本发明的钻井流体的性质和性能，但是本发明不限于显示这些实施例的具体实施方式。所有试验按照可用的API RP13B进行。混和在Silverson L2R或Hamilton Beach Mixer上进行。各种剪切速率下的粘度(RPM’s)和其他流变性质使用Fann粘度计获得。泥浆重量使用标准泥浆秤或分析天平检查。流体损失用标准API流体损失单元(cell)测量。 
在表示公制等价物时，使用以下美制向公制转化的系数：1加仑＝3.785升；1磅＝0.454千克；1磅/加仑(ppg)＝0.1198克/立方厘米；1桶＝42加仑；1磅/桶(ppb)＝2.835千克/立方米；1磅/100平方英尺＝0.4788帕。 
这些试验已经使用不同等级的磨碎重晶石进行：重均粒径(D50) 为大约20微米的标准级API重晶石；平均尺寸为3到5微米的未处理重晶石(M)，其通过用在干态和不存在分散剂的情况下研磨/磨碎重晶石来制备；以及带有在“湿法”研磨过程中加入的聚合物分散剂的根据本发明的胶体重晶石。本领域技术人员应当意识到，其他颗粒材料可以用于本发明的实践中。 
粒径分布的代表性样本如图1所示。如图1所示，本领域技术人员应当理解和意识到，本发明的胶体重晶石颗粒的粒径分布与API重晶石非常不同。具体的说，人们应当能够确定，多于大约90％(体积百分比)的本发明的胶体重晶石的粒径小于大约5微米。与之相反，在API说明书中，少于15体积％的颗粒的粒径小于5微米。 
聚合物分散剂是IDSPERSETMXT，一种阴离子丙烯酸三元聚合物，其分子量在40,000-120,000的范围内，带有羧酸根和其他官能团，可以通过商业途径从德克萨斯州休斯顿的M-ILLC公司获得。该优选聚合物的优势在于，在高达200℃的温度是稳定的、对大范围的污染物有耐受性、提供良好的过滤性质、以及不易从颗粒表面解吸。 
以下实施例说明了润滑剂作为增重剂和润滑剂(即，降低扭矩)的双重作用。 
实施例1
使用标准重晶石和根据本发明的胶体重晶石，制备基于硫酸钡和水的22ppg[2.63克/立方厘米]流体。制备API级重晶石和水的22ppg浆料时不加入胶凝剂，以便控制颗粒间相互作用(流体#1)。流体#2也基于标准API重晶石，但是后加入2磅/桶(5.7千克/立方米)IDSPERSEXT。流体#3是100％的新型润滑/增重剂，其含有67％w/w的尺寸小于1微米的颗粒，至少90％小于2微米。结果在表I中提供。 
表1
对于流体#1，其粘度非常高，且该浆料被观察到过滤非常迅速。(如果进一步加入材料以减少流体流失，粘度也将进一步升高)。该***经1小时明显沉降，得到大量游离的水(计算为10％初始体积)。 
向传统API重晶石中后加入2磅/桶[5.7千克/立方厘米]的IDSPERSE XT(流体#2)，通过控制颗粒间相互作用而降低了低剪切速率粘度。然而，由于颗粒浓度和平均粒径，流体显示由高塑性粘度和负屈服点指示的膨胀性(dilatency)。这对这些流体在用泵抽吸时的压力降低具有相当大的效果。也就是说，由于高粘度，用泵抽吸这种流体的能力被极大地降低了。流体#2在静置时立即沉降。 
相反，流体#3显示极好的低塑性粘度。聚合物分散剂的存在控制了颗粒间相互作用，使得流体#3可以用泵抽吸，并且不是凝胶。同样，低得多的平均粒径稳定了流型，现在，在1000s-1是分层的，这被低塑性粘度和正屈服点所证实。 
实施例2
进行试验以检验向含有相同胶体颗粒尺寸的增重剂的浆料中后加入所选择的聚合物分散剂的效果。选择研磨的重晶石(D50～4微米)和研磨的碳酸钙(70wt％的颗粒小于2微米)，二者的粒径均与这里所涉及的本发明相似。在相等的颗粒体积分率(0.282)下制备浆料，并且与本发明的产品(新型重晶石)比较。参见表II。 
在120℉(49℃)测量流变性，然后加入6ppb(17.2千克/立方米)IDSPERSE XT。最后用另外的API流体流失试验在120℉测量后来得到的浆料的流变性(参见表III)。 
表2
  
# 矿物 分散剂 密度(ppg) 体积分率 wt/wt
4 新型重晶石 与研磨同时加入 16.0[1.92g/cm3] 0.282 0.625
5 研磨重晶石 不加入 16.0[1.92g/cm3] 0.282 0.625
6 研磨重晶石 后加入 16.0[1.92g/cm3] 0.282 0.625
7 碳酸钙 不加入 12.4[1.48g/cm3] 0.282 0.518
8 碳酸钙 后加入 12.4[1.48g/cm3] 0.282 0.518
  表3
Figure S06805406220070822D000091
1-在26分钟内全部流体流失      2-在20分钟内全部流体流失 
如API试验中全部流体流失所显示的，后加入聚合物未带来任何过滤控制。 
本领域技术人员应当意识和知道，主要有价值的性能参数是：低流变性，包括塑性粘度(PV)、屈服点(YP)、凝胶强度；最初和热老化性质之间的最小流变变化；最小流体流失和最小下沉或沉降。在下面的实施例中，通过单独测量老化流体样品的上半部和下半部的密度来量化下沉，并使用下面的等式计算无量纲因子： 
下沉因子＝(上半部密度)/(上半部密度+下半部密度) 
因子为0.50表示在全部流体样品中零固体分离和没有密度变化。下沉因子大于0.52通常被视为不可接受的固体分离。 
实施例3
在下面的实施例中，对两个13.0ppg的流体配方进行比较，其中一个用传统API重晶石增重，另一个用根据本发明的教导制备的用聚合物包被的胶体重晶石(PCC重晶石)增重，作为2.2sg的流体浆料。配方中含有其它添加剂以提供对下列的额外控制：pH、流体流失、流变性、对反应性页岩和粘土石的抑制。这些添加剂可得自M-I Drilling Fluids。
Figure S06805406220070822D000101
流体在104℉静态热老化48小时，得到下面的示例性结果。 
Figure S06805406220070822D000102
回顾上述结果，本领域技术人员应当意识到，用聚合物包被的胶体重晶石配置的流体A没有固体分离，其下沉因子为0，且其流变学分布(rheological profile)远低于用传统API重晶石增重的流体。 
实施例4
在下面的实施例中，选择14.0ppg的淡水流体以比较用下列物质配制的流体的性质：聚合物包被的胶体重晶石、未包被的胶体重晶石和传统API重晶石。流体A用本发明的聚合物包被的胶体重晶石配制。流体B用传统API重晶石配制。流体C用商品级未包被的胶体重晶石配制，该重晶石的中值粒径为1.6微米，可得自加拿大的Highwood ResourcesLtd。本发明包被聚合物的后研磨添加也包含在流体B和C的配方中，以使流体保持在抗絮凝条件中。
流体A、B和C的样品故意用膨润土污染，以便在配方中模仿包含天然的钻井固体。样品在150℉动态热老化16小时。老化后的示例性和说明性结果如下所示。 
Figure S06805406220070822D000112
回顾以上数据，本领域技术人员应当意识到流体A的性质基本保持不变，同时流体B变得非常粘，然而，用未包被的胶体重晶石配制的流体C的流变性在老化后过于粘性，以至于无法测量。 
实施例5
在14ppg流体中对本发明的聚合物包被的胶体重晶石和传统API重晶石做进一步的比较，其中流体的屈服点在老化前已经调节为两种流体相等。
Figure S06805406220070822D000121
流体在150℉动态热老化16小时。下表显示了示例性结果。 
回顾上述内容，本领域技术人员应当理解，聚合物包被的胶体重晶石的塑性粘度较低，因此是更理想的。粘度计下沉实验(VST)是另一种在钻井流体中测量下沉的方法，其在American Society of MechanicalEngineers Magazine(1991)中由D.Jefferson描述。如上所示，含有本发明的聚合物包被的胶体重晶石的流体A的VST值，低于用未处理的API重晶石配制的流体B。 
实施例6
本发明的胶体重晶石流体的长期热稳定性如下面的17.34ppg的实施例所示。ECF-614添加剂是一种亲有机物质的粘土添加剂，其可得自M-I Drilling Fluids。
Figure S06805406220070822D000131
流体在350℉静态热老化4天。下表提供了示例性结果。 
Figure S06805406220070822D000132
回顾以上数据，本领域技术人员应当理解和意识到本发明的胶体重晶石流体的长期热稳定性。 
实施例7
进行本试验以显示24ppg[2.87克/立方厘米]浆料(0.577体积分率)的可行性。每种流体含有下面的组分：淡水135.4克、重晶石861.0克、IDSPERSE XT18.0克。重晶石组分在组成中根据下表变化。 
表IV
  
# API级重晶石(％) 胶体重晶石(％)
9 100 0
10 90 10
11 80 20
12 75 25
13 60 40
14 0 100
  表V
Figure S06805406220070822D000141
*os＝超出刻度 
表V提供的数据显示，API级重晶石由于其实现高泥浆重量所需的粒径和高体积分率而显示膨胀性，即高塑性和明显的粘度以及负屈服点。 
加入细粒级(fine grade)物质往往会使流态稳定，在较高的剪切速率下保持其分层状态：塑性粘度明显降低且屈服点由负变正。低剪切速率粘度(@3rpm)没有明显增大是由胶体重晶石导致的。 
这些结果显示，本发明的胶体重晶石可以有利地与传统API重晶石联用。 
实施例8
配制十八(18)磅/加仑[2.15克/立方厘米]的根据本发明的润滑/增重剂浆料，随后用一定范围的普通污染物污染，并且在300℉(148.9℃)热轧。热轧前(BHR)和热轧后(AHR)的流变结果如下所示。***显示极好的耐污染性、低可控流变性，并给出了在如下表VI所示的标准API泥浆实验下的流体流失控制：使用没有聚合物包被的API传统重晶石制备等价流体组，作为两种颗粒类型的直接比较。(表VII)
表VI(新型重晶石)
1OCMA＝Ocma粘土，一种通常用于复制钻井固体污染的细粒球粘土，获自钻井过程中的页岩沉积物。 
表VII(传统API重晶石)
1-30秒内全部流体流失 
2-5分钟内全部流体流失 
两组数据的比较显示，当与传统API重晶石相比时，根据本发明的润滑/增重剂(新型颗粒)具有相当好的流体流失控制性质。API重晶石还显示了对钻井固体污染的敏感性，然而新型颗粒***更有耐受性。 
实施例9
进行实验以证明新型润滑/增重剂在配制密度大于20磅/加仑[2.39克/立方厘米]的钻井泥浆上的能力。 
配制两个22磅/加仑[2.63克/立方厘米]的泥浆***，增重剂包括35％w/w新型重晶石润滑/增重剂与65％w/w API级重晶石增重剂的混合物(流体#1)以及100％API级重晶石(流体#2)，二者均含有11.5 磅/加仑[32.8千克/立方米]STAPLEX500(商标为Schlumbverger，页岩稳定剂)、2磅/加仑[5.7千克/立方米]IDCAP(商标为Schlumbverger，页岩抑制剂)和3.5磅/加仑[10千克/立方米]氯化钾。其它添加剂提供对钻井流体的抑制，但是在这里证明了新型配方对任何后续加入的聚合物的容纳能力。流体热轧至200℉(93.3℃)。结果在表VIII中提供。 
表VIII
os：超出刻度 
100％API级重晶石具有非常高的塑性粘度，并且事实上如在被负屈服点展示的是紊乱的。在热轧后，流变性高到超出刻度了。 
实施例10
本实验证实了本发明的新型润滑/增重剂降低流体粘度的能力。该润滑/增重剂是100％的根据本发明的胶体重晶石。流体#15基于合成油(Ultidrill，商标为Schlumberger，一种具有14到16个碳原子的线性α-烯烃)。流体#16是水基泥浆且包括增粘剂(0.5ppb IDFLO，Schlumberger商标，一种纯黄原胶聚合物)和流体流失控制剂(6.6ppb IDVIS，Schlumberger商标)。流体#15在200℉(93.3℃)热轧，流体#16在250℉(121.1℃)热轧(heat roll)。热轧后的结果如表IX所示。 
表IX
Figure S06805406220070822D000162
1流体的胶凝和悬浮特性的量度，在10秒/10分钟使用Fann粘度计测定。 
即使该配方未进行优化，本实验也清楚地显示了新型润滑/增重剂提供了配制可用于小井眼(slimhole)用途和或者连续管钻井流体的类似盐水的流体的途径。流变学性质通过加入胶体颗粒来改进。 
实施例11
进行实验以确定新型润滑/增重剂配制完井液的能力是密度控制的，并因此沉淀稳定性是主要因素。润滑/增重剂由根据本发明的新型胶体重晶石和50磅/桶[142.65千克/立方米]标准API级碳酸钙组成，后者充当桥联固体(bridging solid)。用2磅/桶[5.7千克/立方米]PTS200(Schlumberger商标，pH缓冲液)配制18.6ppg[2.23克/立方厘米]的流体。在400℉(204.4℃)进行72小时的静态老化实验。结果如下表所示，静态老化之前(BSA)和之后(ASA)显示了良好的沉降稳定性和流变学性质。 
Figure S06805406220070822D000171
*游离水是出现在流体顶部的澄清水的体积。剩余流体具有均一的密度。 
实施例12
本实验证实了新型润滑/增重剂配制低密度流体的能力，并且显示了其对pH变化的耐性。润滑/增重剂由根据本发明的新型胶体重晶石组成。用苛性钠配制16ppg[1.91克/立方厘米]流体，以便将pH调节到随后实验的流体流变学和API过滤所需的水平。下表中显示的结果显示了对pH变化的良好耐性和良好的流变学性质。
Figure S06805406220070822D000181
实施例13
本实验证实了新型润滑/增重剂配制低流变学HTHP水基流体的能力。润滑/增重剂由根据本发明的新型胶体重晶石和10磅/桶[28.53千克/立方米]CALOTEMP(Schlumberger的商标，流体流失添加剂)和1磅/桶[2.85千克/立方米]PTS200(Schlumberger的商标，pH缓冲液)组成。17ppg[2.04克/立方米]和18ppg[2.16克/立方厘米]在250℉(121℃)静态老化72小时。下表中所示的结果显示了良好的沉淀稳定性和在随后实验的过滤中的低流变学性质。 
Figure S06805406220070822D000182
实施例14
下面的实施例说明了使用本发明的聚合物包被的胶体固体材料配制的流体降低钻柱扭矩并因此起到润滑剂作用的能力。 
现场实验1)311毫米断面的高温高压井，使用1.8千克/升(15磅/加仑)的转化油(invert oil)(石蜡)基钻井流体，以60度倾斜钻探到5,121米，该钻井流体中加入了本发明的聚合物包被的胶体固体。该流体配制为80:20的油:水比率的钻井流体，其中加入了以下其它组分：Emul HT(27.0磅/桶)、石灰8.1磅/桶、EMI-783(3.2磅/桶)、EMI-603(3.5磅/桶)、VG Supreme(1.8磅/桶)。该流体显示下面的性质：
  
流体性质
流体重量(磅/加仑) 14.58-15.08
100rmp时的粘度(磅/100平方英尺) 11-17
3rmp时的粘度(磅/100平方英尺) 2-3
电稳定性(伏特) 555-898
HTHP流体流失(立方厘米/30分钟) 2.0-3.4
LGS(磅/桶) 10-70
对该流体进行下面的观察：流体***证明对166℃的最大向下钻探温度是稳定的；在高达82小时的长期静态时间内，没有切屑充满或者泥浆重量变化的迹象；塑性粘度开始时为25cps，随着泥浆重量和低重力固体的增多，到结束时逐渐增大到41cps；在工区中从头到尾屈服点保持不变，在3和41磅/100平方英尺之间变化。令人惊奇的是，当与用于移位钻井(offset well)的传统配制的流体相比时，旋转钻柱组件所需的扭矩在整体间隔上减少了22％，在斜井工区中高达25％。 
现场实验2)使用1.6千克/升(13磅/加仑)油基钻井流体，在北海油藏中海上钻探大位移215.9毫米断面，该钻井流体中加入了本发明的聚合物包被的胶体固体并具有以下配方： 
Figure S06805406220070822D000191
流体显示下面的性质：
Figure S06805406220070822D000201
用重量为13.2磅/加仑且油:水比率在72:28和84:16之间的泥浆钻探断面。水活性在0.89和0.82之间变化，且电稳定性控制在675至706伏特之间。观察结果是：泥浆重量中未发生下沉或沉降或变化；可以使用挑剔的(即，较细的筛子)固体分离程序；在油藏的下部在2,321psi的失衡压力下未发生压差卡钻。当与使用传统钻井流体的海上钻探相比时，该流体***将开放钻孔中的扭矩降低了大约28％。 
本领域技术人员应当理解和意识到，考虑到上述数据，当与传统配制的流体相比时，包括本发明的聚合物分散剂包被的胶体重晶石的流体降低了旋转钻柱所需的扭矩。 
考虑到上述公开内容，本领域技术人员应当理解和意识到，本发明的一个说明性实施方式包括一种降低用于钻探地下井的钻柱扭矩的方法。在一个这样的说明性方法中，该方法包括，向钻井流体中注入包括基础流体和聚合物包被的胶体固体材料的组合物。该聚合物包被的胶体固体材料包括：重均粒径(d50)小于10微米的固体颗粒、以及在粉碎过程中吸附在固体颗粒表面的聚合物分散剂。在上述说明性实施方式中使用的基础流体可以是水性流体或油性流体，优选选自：水、盐水、柴油、矿物油、白油、正链烷烃、合成油、饱和及不饱和的聚(α-烯烃)、脂肪酸羧酸的酯、以及这些物质与对于本领域技术人员来说显而易见的类似流体的组合和混合物。合适和说明性的胶体固体这样选择：固体颗粒由比重为至少2.68的材料组成，优选选自硫酸钡(重晶石)、碳酸钙、白云石、钛铁矿、赤铁矿、橄榄石、陨铁、硫酸锶、以及这些物质与应当被本领域技术人员所公知的其它合适物质的组合和混合物。在一个优选和说明性实施方式中，聚合物包被的胶体固体材料的重均粒径(d50)小于2.0微米。另一个说明性实施方式含有至少60％直径小于2微米的固体颗粒，或者另一种选择是多于25％的固体颗粒的粒径小于2微米。 在一个说明性和优选的实施方式中使用的聚合物分散剂是分子量为至少2,000道尔顿的聚合物。在另一个优选和说明性实施方式中，聚合物分散剂是水溶性聚合物，是选自下列的单体的均聚物或共聚物：丙烯酸、衣康酸、马来酸或酸酐、丙烯酸羟丙酯乙烯磺酸、丙烯酰胺基2-丙烷磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸、丙烯酸磷酸酯、甲基乙烯基醚和醋酸乙烯酯，其中酸单体也可以中和成盐。 
除了上述说明性方法之外，本发明还涉及一种包含基础流体和聚合物包被的胶体固体材料的润滑组合物。所述聚合物包被的胶体固体材料配制为包含重均粒径(d50)小于10微米的固体颗粒、以及包被在固体颗粒表面上的聚合物分散剂。一个说明性实施方式包括基础流体，其是水性流体或油性流体，并且优选选自水、盐水、柴油、矿物油、白油、正链烷烃、合成油、饱和及不饱和的聚(α-烯烃)、脂肪酸羧酸的酯、以及这些物质和对本领域技术人员来说应当显而易见的其它类似流体的组合和混合物。在一个说明性实施方式中，优选固体颗粒由比重为至少2.68的材料组成，更优选胶体固体选自硫酸钡(重晶石)、碳酸钙、白云石、钛铁矿、赤铁矿、橄榄石、陨铁、硫酸锶、以及这些物质和对本领域技术人员来说应当显而易见的其它类似固体的组合和混合物。在一个优选和说明性实施方式中使用的聚合物包被的胶体固体材料的重均粒径(d50)小于2.0微米。另一个说明性实施方式包含至少60％直径小于2微米的固体颗粒，或者另一种选择是多于25％固体颗粒的直径小于2微米。聚合物分散剂应用于优选和说明性实施方式中，其这样选择：聚合物的分子量优选为至少2,000道尔顿。或者，示例性的聚合物分散剂可以是水溶性分散剂，其是选自下列的单体的均聚物或共聚物：丙烯酸、衣康酸、马来酸或酸酐、丙烯酸羟丙酯乙烯磺酸、丙烯酰胺2-丙烷磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸、丙烯酸磷酸酯、甲基乙烯基醚和醋酸乙烯酯，其中酸单体也可以中和成盐。 
本领域技术人员应当理解和意识到，本发明进一步包括一种制备上述聚合物包被的胶体固体颗粒的方法。这样的说明性方法包括：将固体颗粒材料和聚合物分散剂研磨足以实现小于10微米的重均粒径(d50)时间；这样，聚合物分散剂吸附到固体颗粒表面上。优选说明性的研磨过程在基础流体的存在下进行。在一个说明性实施方式中使用的基础流体是水性流体或油性流体，并且优选选自水、盐水、柴油、矿物油、白 油、正链烷烃、合成油、饱和及不饱和的聚(α-烯烃)、脂肪酸羧酸的酯及其组合。在一个说明性实施方式中，固体颗粒材料选自比重为至少2.68的材料，更优选固体颗粒材料选自硫酸钡(重晶石)、碳酸钙、白云石、钛铁矿、赤铁矿、橄榄石、陨铁、硫酸锶、以及这些物质和对本领域技术人员来说应当显而易见的其它类似固体的组合和混合物。本发明的方法包括在聚合物分散剂的存在下研磨固体。优选该聚合物分散剂是分子量为至少2,000道尔顿的聚合物。一个优选和说明性实施方式中的聚合物分散剂是水溶性聚合物，其是选自下列的单体的均聚物或共聚物：丙烯酸、衣康酸、马来酸或酸酐、丙烯酸羟丙酯乙烯磺酸、丙烯酰胺2-丙烷磺酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸、丙烯酸磷酸酯、甲基乙烯基醚和醋酸乙烯酯，其中酸单体也可以中和成盐。 
本领域技术人员应当意识到，上述说明性方法的产品被视为本发明的一部分。同样，一个这样的优选实施方式包括上述说明性方法的产品，其中聚合物包被的胶体固体材料的重均粒径(d50)小于2.0微米。另一个说明性实施方式包含至少60％直径小于2微米的固体颗粒，或者另一种选择是多于25％的固体颗粒的直径小于2微米。 
尽管本发明的设备、组合物和方法已经在优选或说明性实施方式方面进行了说明，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明概念和范围的情况下可以对本文所述的方法加以变化。所有对本领域技术人员来说显而易见的这种类似代替或修改均视为落在下述权利要求中列出的本发明的范围和概念中。

Claims (25)

1.一种润滑组合物，其包括基础流体和聚合物包被的胶体固体材料，其中所述聚合物包被的胶体固体材料包括：重均粒径d50小于10微米的多种固体颗粒；以及吸附在所述固体颗粒表面上的聚合物分散剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述基础流体是水性流体或油性流体。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述基础流体选自水、盐水、柴油、矿物油、正链烷烃、合成油、脂肪酸羧酸的酯、以及它们的组合。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述矿物油是白油。
5.根据权利要求3所述的组合物，其中所述合成油选自饱和及不饱和的聚α-烯烃。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多种固体颗粒选自硫酸钡、碳酸钙、白云石、钛铁矿、赤铁矿、橄榄石、陨铁、硫酸锶、以及它们的组合。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多种固体颗粒的重均粒径d50小于10微米。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中多于25体积％的所述多种固体颗粒的粒径小于2微米。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多种固体颗粒由比重为至少2.68的材料组成。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚合物分散剂是分子量为至少2,000道尔顿的水溶性聚合物。
11.一种润滑组合物，其包括基础流体和聚合物包被的胶体固体材料，其中所述聚合物包被的胶体固体材料包括：多种固体颗粒；以及吸附在所述固体颗粒表面的聚合物分散剂，其中少于10体积％的所述固体颗粒的粒径大于10微米。
12.根据权利要求11所述的组合物，其中所述基础流体是水性流体或油性流体。
13.根据权利要求11所述的组合物，其中所述基础流体选自水、盐水、柴油、矿物油、正链烷烃、合成油、脂肪酸羧酸的酯、以及它们的组合。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述矿物油是白油。
15.根据权利要求13所述的组合物，其中所述合成油选自饱和及不饱和的聚α-烯烃。
16.根据权利要求11所述的组合物，其中所述多种固体颗粒选自硫酸钡、碳酸钙、白云石、钛铁矿、赤铁矿、橄榄石、陨铁、硫酸锶、以及它们的组合。
17.根据权利要求11所述的组合物，其中所述多种固体颗粒的重均粒径d50小于10微米。
18.根据权利要求11所述的组合物，其中多于25体积％的所述多种固体颗粒的粒径小于2微米。
19.根据权利要求11所述的组合物，其中所述多种固体颗粒由比重为至少2.68的材料组成。
20.根据权利要求11所述的组合物，其中所述聚合物分散剂是分子量为至少2,000道尔顿的水溶性聚合物。
21.一种润滑组合物，其包括基础流体和聚合物包被的胶体固体材料，其中所述聚合物包被的胶体固体材料包括：多种固体颗粒和吸附在所述固体颗粒表面的聚合物分散剂，其中至少90体积％的所述固体颗粒的直径小于10微米；且其中所述聚合物分散剂是分子量为至少2,000道尔顿的水溶性聚合物。
22.根据权利要求21所述的组合物，其中所述多种固体颗粒选自硫酸钡、碳酸钙、白云石、钛铁矿、赤铁矿、橄榄石、陨铁、硫酸锶、以及它们的组合。
23.根据权利要求21所述的组合物，其中多于25体积％的所述多种固体颗粒的粒径小于2微米。
24.根据权利要求21所述的组合物，其中所述多种固体颗粒由比重为至少2.68的材料组成。
25.一种在旋转钻柱组件中降低扭矩的方法，所述方法包括：向钻井流体中注入包含基础流体和聚合物包被的胶体固体材料的组合物，其中所述聚合物包被的胶体固体材料包括：用吸附在固体颗粒表面上的聚合物分散剂包被的固体颗粒。
CN2006800054062A 2005-02-22 2006-02-22 降低钻柱扭矩的添加剂 Expired - Fee Related CN101124307B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US65528805P 2005-02-22 2005-02-22
US60/655,288 2005-02-22
PCT/US2006/006030 WO2006091562A1 (en) 2005-02-22 2006-02-22 Additive for reducing torque on a drill string

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101124307A CN101124307A (zh) 2008-02-13
CN101124307B true CN101124307B (zh) 2011-04-20

Family

ID=36927745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800054062A Expired - Fee Related CN101124307B (zh) 2005-02-22 2006-02-22 降低钻柱扭矩的添加剂

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20080167203A1 (zh)
EP (1) EP1853685A4 (zh)
CN (1) CN101124307B (zh)
BR (1) BRPI0607902A2 (zh)
CA (1) CA2598123C (zh)
EA (1) EA011177B1 (zh)
MX (1) MX2007010236A (zh)
NO (1) NO20074059L (zh)
WO (1) WO2006091562A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080169130A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-17 M-I Llc Wellbore fluids for casing drilling
US8252729B2 (en) 2008-01-17 2012-08-28 Halliburton Energy Services Inc. High performance drilling fluids with submicron-size particles as the weighting agent
US20090186781A1 (en) * 2008-01-17 2009-07-23 Hallibruton Energy Services, Inc., A Delaware Corporation Drilling fluids comprising sub-micron precipitated barite as a component of the weighting agent and associated methods
US8324136B1 (en) * 2010-01-06 2012-12-04 Grinding & Sizing Company LLC Synergistic bead lubricant and methods for providing improved lubrication to drilling fluids for horizontal drilling
US8623790B2 (en) * 2010-12-21 2014-01-07 Newpark Drilling Fluids Llc Method of drilling a subterranean well with crosslinked polyacrylic acid
US10407988B2 (en) 2013-01-29 2019-09-10 Halliburton Energy Services, Inc. Wellbore fluids comprising mineral particles and methods relating thereto
US9777207B2 (en) 2013-01-29 2017-10-03 Halliburton Energy Services, Inc. Wellbore fluids comprising mineral particles and methods relating thereto
US9410065B2 (en) 2013-01-29 2016-08-09 Halliburton Energy Services, Inc. Precipitated particles and wellbore fluids and methods relating thereto
CN103396770B (zh) * 2013-07-16 2015-08-19 蔡修枝 一种多功能钻井液助剂

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5314031A (en) * 1992-10-22 1994-05-24 Shell Oil Company Directional drilling plug
US5325922A (en) * 1992-10-22 1994-07-05 Shell Oil Company Restoring lost circulation
US5826669A (en) * 1995-12-15 1998-10-27 Superior Graphite Co. Drilling fluid loss prevention and lubrication additive
CN1362500A (zh) * 2001-01-05 2002-08-07 中国石油化工股份有限公司 一种润滑油添加剂

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2315505B (en) * 1996-07-24 1998-07-22 Sofitech Nv An additive for increasing the density of a fluid and fluid comprising such additve
US20030203822A1 (en) * 1996-07-24 2003-10-30 Bradbury Andrew J. Additive for increasing the density of a fluid for casing annulus pressure control
US7267291B2 (en) * 1996-07-24 2007-09-11 M-I Llc Additive for increasing the density of an oil-based fluid and fluid comprising such additive

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5314031A (en) * 1992-10-22 1994-05-24 Shell Oil Company Directional drilling plug
US5325922A (en) * 1992-10-22 1994-07-05 Shell Oil Company Restoring lost circulation
US5826669A (en) * 1995-12-15 1998-10-27 Superior Graphite Co. Drilling fluid loss prevention and lubrication additive
CN1362500A (zh) * 2001-01-05 2002-08-07 中国石油化工股份有限公司 一种润滑油添加剂

Also Published As

Publication number Publication date
MX2007010236A (es) 2007-11-06
CN101124307A (zh) 2008-02-13
CA2598123A1 (en) 2006-08-31
WO2006091562A8 (en) 2007-11-01
EP1853685A4 (en) 2011-11-30
EP1853685A1 (en) 2007-11-14
BRPI0607902A2 (pt) 2009-10-20
NO20074059L (no) 2007-11-19
EA200701078A1 (ru) 2007-10-26
US20080167203A1 (en) 2008-07-10
WO2006091562A1 (en) 2006-08-31
EA011177B1 (ru) 2009-02-27
CA2598123C (en) 2013-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101124307B (zh) 降低钻柱扭矩的添加剂
US7745380B2 (en) Additive for increasing the density of a fluid for casing annulus pressure control
US7651040B2 (en) Additive for increasing the density of an oil-based fluid and fluid comprising such additive
CA2576936C (en) The use of sized barite as a weighting agent for drilling fluids
US7589049B2 (en) Additive for increasing the density of a fluid for casing annulus pressure
US5518996A (en) Fluids for oilfield use having high-solids content
US7449431B2 (en) Additive for increasing the density of a fluid for casing annulus pressure control
Elkatatny et al. Properties of ilmenite water-based drilling fluids For HPHT applications
AU2003279939B2 (en) Additive for increasing the density of a fluid for casing annulus pressure control
MUDS Article Open Access

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110420

Termination date: 20150222

EXPY Termination of patent right or utility model