CN101501159A - 改进的高性能水基钻井液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水基钻井液，所述水基钻井液包含水性流体、增重剂和胶凝剂中的至少一种以及润滑剂，所述润滑剂包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物。

Description

改进的高性能水基钻井液

相关申请的交叉引用

依照35U.S.C.§119，本申请要求于2006年7月7日提交的美国专利申请序列号60/806,747的优先权，所述美国专利申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本文中公开的实施方案总体上涉及井眼液(泥浆)的组分。具体地，实施方案涉及水基泥浆及其组分。

背景技术

当在地层中钻井或完井时，由于各种原因，通常在井中使用各种流体。井液的一般用途包括：在普通钻井或钻开(即，钻开目标含油地层)时润滑和冷却钻头切削表面；将“岩屑”(由于钻头上的齿的切削作用而移除的地层片)运输到地表上；控制地层流体压力以防止喷出；保持井稳定性；将固体悬浮于井中；将钻井地层中的滤失最小化，并且稳定钻井通过的地层；将井附近的地层压裂；用另一种流体代替井内的流体；将井进行清洗；对井进行测试；将水马力传递到钻头上；将流体用于安置封隔器，废弃井或者准备废弃井，以及另外用于对井或地层进行处理。

在大多数旋转钻井方法中，钻井液的形式为“泥浆”，即其中悬浮有固体的液体。固体起着对钻井液赋予所需的流变性的作用，并且还起着增加其密度以在井的底部提供适合的液体静压的作用。

钻井液通常具有触变性流体体系的特性。即，当被剪切时，例如当循环时，它们表现出低的粘度(在泵送或与移动钻头接触过程中出现的)。然而，当停止剪切作用时，流体应当能够悬浮其所含的固体以防止重力分离。另外，当钻井液处于剪切条件下并且接近易流动液体时，它必须保持足够高的粘度，以将来自井眼底部的所有多余的粒状物质带到地表上。钻井液配剂还应当允许将岩屑和其它多余的粒状材料移除，或者另外从液体部分中沉降出来。

越来越需要具有能够使钻井更容易的流变性曲线的钻井液。具有定制的流变性的钻井液确保从井眼中尽可能有效率和有效地移除岩屑，以避免在井中形成岩屑床，这可能导致钻柱被卡住，以及其它的问题。出于钻井液水力学(当量循环密度)观点，还需要降低循环流体所需的压力，从而减少地层暴露于可能压裂地层，导致流体损失并且可能导致井损失的过度压力下。另外，改善的曲线必需防止流体中的加重剂的沉降或下降，如果这种情况发生，可能导致循环流体体系中的不均匀密度曲线，从而可能导致井控(气体/流体注入)和井眼稳定性问题(坍塌/裂纹)。

为了获得满足这些要求所需的流体特性，流体必须容易泵送，因此需要最低量的压力，以迫使它穿过循环流体体系中的限制部分(restriction)，例如钻头喷嘴或测井下井仪。换言之，在高剪切条件下，流体必须具有可能最低的粘度。相反，在其中流体流动面积大并且流体速度缓慢，或存在低剪切条件的井区中，流体粘度必须尽可能高，以悬浮并且输送钻出的岩屑。这还适用于在流体在井眼中保持静态的时候，其中需要将岩屑和加重料保持悬浮以防止沉降。然而，还应当指出，流体的粘度不应当在静态条件下继续增加至不可接受的水平。另外当需要再次循环流体时，这可能导致可以压裂地层的过度压力，或者如果要求收回充分循环流体体系的压力超过泵的限度，这可能导致损失时间。

钻井液典型地根据它们的基体材料而分类。钻井泥浆可以是具有悬浮在其中的固体粒子的水基泥浆，或具有在油中乳化以形成不连续相的水或盐水以及悬浮在油连续相中的固体粒子的油基泥浆。

在近海和内陆钻井驳船和钻机上，钻屑被钻井液运送到井眼上。水基钻井液可以适于在某些类型的地层中的钻井；然而，对于在其它地层中的适当钻井，需要使用油基钻井液。对于油基钻井液，岩屑，除通常含有水分以外，还包覆有可能渗透到每一个岩屑的内部的油性钻井液的粘附膜或层。尽管使用各种振动筛、机械分离装置以及各种化学和洗涤技术，但是这种情况也存在。由于对环境的污染，无论在水上还是在陆地上，岩屑都不能被适当地丢弃，直至已经移除污染物为止。

因而，在过去，大多数油和气的勘探使用水基泥浆进行。这种优先选择的主要原因是价格和环境相容性。可以容易地将所使用的泥浆和来自用水基泥浆钻井的井的岩屑在大多数的陆上场所进行现场处理，并且从在许多美国近海水域的平台排放，只要它们满足当前的排放物限制方针、排放标准以及其它的容许范围即可。如上所述，由柴油或矿物油制成，同时比水基钻井液显著更昂贵的传统油基泥浆对环境是有危害的。

结果，油基泥浆的使用已经被限制到它们是必需的那些情形。油基井眼流体的选择涉及这些流体在具体应用中好和差两种特性的细微平衡。油基泥浆的特别有利的性能是它们优异的润滑品质。当典型地在近海或深水进行钻井作业，或者当需要水平井时，这些润滑性能允许钻出具有显著的垂向偏差的井。在这些高度偏斜的井眼中，钻柱上的扭矩和阻力(drag)是一个显著的问题，原因是钻管位于井眼的下侧，并且当使用水基泥浆时，管卡住的风险高。相反，油基泥浆提供有助于防止管卡住的薄而滑的滤饼。

与水基泥浆比较，油基泥浆典型具有优异的润滑性，这使得钻管的卡住由于摩擦阻力的降低而减少。钻井泥浆的润滑特性(润滑性)提供了唯一已知的用于减小摩擦的手段。另外，油基泥浆的使用在高温井中也是普遍的，因为与水基泥浆相比，油泥浆通常在更宽的温度范围内表现出所需的流变性。

因而，需要对水基泥浆赋予润滑作用的组分或添加剂。先前使用的润滑材料包括例如矿物油、动物和植物油和酯。然而，对钻井液和它们的成分的生物降解性的日益严格的规定，逐渐限制了另外的特别适合的矿物油的使用。因而，对具有更好的生物降解性的替代者，特别是例如酯的兴趣在增加。例如，EP 0 770 661描述了一元羧酸与一元醇的酯作为适用于水基钻井液体系的润滑剂。然而，仅提及油酸2-乙基己酯作为适用于含硅酸盐的水性流体的润滑剂。然而，许多已知的羧酸酯在水基体系中的使用经常导致相当大的困难。例如，酯添加剂的酯分解常常导致具有起泡的显著倾向的组分的形成，从而将不适宜的副作用引入到流体体系中。类似地，在水基和油基体系中也被用作润滑剂的植物油的磺酸酯，特别是，豆油磺酸酯，表现出显著的起泡，尤其是在水基流体中，这限制了它们的有用性。

因此，对于具有改善的性能，包括润滑性的水基流体，存在着持续的需求。

发明内容

在一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种水基钻井液，所述水基钻井液包含水性流体、增重剂和胶凝剂中的至少一种，以及润滑剂，所述润滑剂包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物。

在另一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种处理井眼的方法，所述方法包括：将水性流体、增重剂和胶凝剂中的至少一种，以及润滑剂混合，以形成水基井眼液，所述润滑剂包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物；和在钻井作业过程中使用此水基井眼液。

在又一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种井眼液，所述井眼液包含水性流体；增重剂和胶凝剂中的至少一种；以及润滑剂，所述润滑剂包含蓖麻油酸与脱水山梨糖醇和季戊四醇中的至少一种的至少一种酯衍生物。

从下列描述以及后附权利要求书，本发明的其它方面和优点将是明显的。

具体实施方式

本文中公开的实施方案涉及用于在水基井眼液配方中使用的润滑剂。具体地，本文中描述的实施方案涉及包含在蓖麻油中发现的脂肪酸的酯衍生物的润滑剂。在下列描述中，阐述了许多的细节，以提供对本公开的理解。然而，本领域技术人员应理解的是，在没有这些细节的情况下也可以实施本公开，并且来自所述实施方案的许多变化或更改可以是允许的。

在一个实施方案中，水基钻井液包含水性流体、润滑剂、以及增重剂和胶凝剂中的至少一种。润滑剂可以包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物。在另一个实施方案中，井眼液可以包含水性流体、润滑剂、以及增重剂和胶凝剂中的至少一种，其中所述润滑剂可以包含至少一种蓖麻油酸酯衍生物。本领域技术人员应意识到，钻井或井眼液还可以包含各种其它的添加剂。

蓖麻油基润滑剂

在一个实施方案中，润滑剂可以通过下列方法形成：将来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸与至少一种一元、二元、三元或多元醇反应，以形成酯衍生物。这样的天然存在于蓖麻油中的脂肪酸可以包括蓖麻油酸、油酸、硬脂酸、棕榈酸、二羟基硬脂酸、亚油酸、亚麻酸和二十烷酸中的至少一种。

蓖麻油的主要组分是具有约89.5％的较恒定丰度的蓖麻油酸。蓖麻油是18碳单不饱和羟基化脂肪酸，即蓖麻油酸的唯一天然来源。蓖麻油酸的羟基以及烯烃可以允许进一步的化学官能化以及物理性能的改善。另外，存在于蓖麻油中的蓖麻油酸以及其它脂肪酸的酯衍生物可以是无毒的，并且可容易生物降解的。长链脂肪酸还可以提供具有适宜的粘度/流变分布的衍生物。例如，季戊四醇与蓖麻油酸的四酯具有的粘度指数(VI)为155。

在一个实施方案中，将蓖麻油，从而将天然存在于蓖麻油中的脂肪酸的混合物与至少一种一元、二元、三元或多元醇直接进行酯化，以形成脂肪酸酯衍生物的混合物。在另一个实施方案中，可以将包括蓖麻油酸、油酸、硬脂酸、棕榈酸、二羟基硬脂酸、亚油酸、亚麻酸或二十烷酸的脂肪酸的任何组合用至少一种一元醇、二元醇、三元醇或多元醇酯化。在又一个实施方案中，可以将蓖麻油酸与至少一种一元醇、二元醇、三元醇或多元醇反应。

在一个实施方案中，可以将来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸酯与至少一种一元、二元、三元或多元醇反应。在一个具体实施方案中，多元醇可以包含脱水山梨糖醇、季戊四醇、聚乙二醇、甘油、新戊二醇、三羟甲基丙烷(trimethanolpropane)、二-和/或三季戊四醇等中的至少一种。在另一个实施方案中，通过与脱水山梨糖醇或季戊四醇中的至少一种的反应，可以形成酯衍生物。至少一种脂肪酸与至少一种一元、二元、三元或多元醇的反应可以以本领域技术人员已知的方式进行。这样的反应可以包括但不限于，例如Fischer(酸催化)酯化和酸催化酯交换。

在一个实施方案中，脂肪酸与醇组分的摩尔比可以在约1:1至约5:1的范围内。在另一个实施方案中，该比例可以是约2:1至约4:1。更具体地，此摩尔比涉及可用的羟基的反应摩尔当量与脂肪酸的羧酸官能团的摩尔当量。在一个实施方案中，来自蓖麻油的至少一种脂肪酸的羧酸与脱水山梨糖醇或季戊四醇中的至少一种的羟基的摩尔比可以在约1:1至约5:1的范围内，并且在另一个实施方案中，在从约2:1至约4:1的范围内。

钻井/井眼液配方

在一个实施方案中，水基钻井液包含水性流体、如上所述来源于蓖麻油或它的组分的润滑剂，以及增重剂和胶凝剂中的至少一种。

井眼液的水性流体可以包括淡水、海水、盐水、水和水溶性有机化合物的混合物，以及它们的混合物中的至少一种。例如，可以用所需的盐在淡水中的混合物配制水性流体。这样的盐可以包括但不限于，例如碱金属氯化物、氢氧化物或羧酸盐。在本文中公开的钻井液的各种实施方案中，所述盐水可以包括海水、其中盐浓度低于海水的盐浓度的水溶液，或其中盐浓度高于海水的盐浓度的水溶液。可以在海水中发现的盐包括但不限于，氯化物、溴化物、碳酸盐、碘化物、氯酸盐、溴酸盐、甲酸盐、硝酸盐、氧化物、磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐和氟化物的钠、钙、铝、镁、钾、锶和锂盐。可以被混合在给定的盐水中的盐包括，存在于天然海水中的这些盐或任何其它的有机或无机溶解盐的任意一种或多种。另外，可以用于本文中公开的钻井液的盐水可以是天然的或合成的，其中合成盐水在组成上趋于简单得多。在一个实施方案中，钻井液的密度可以通过增加盐水中的盐浓度(至多饱和)来控制。在一个具体实施方案中，盐水可以包括金属例如铯、钾、钙、锌和/或钠的一价或二价阳离子的卤化物或羧酸盐。

在一个实施方案中，水基钻井液可以包含增重剂。适用于本文中公开的增重剂或密度材料包括方铅矿、赤铁矿、磁铁矿、氧化铁、钛铁矿、重晶石、菱铁矿、天青石、白云石、方解石等。如果有的话，加入的这种材料的量可以取决于最终组合物的所需密度。典型地，加入增重剂，以导致至多约24磅/加仑的钻井液密度。在一个实施方案中，可以加入至多21磅/加仑的增重剂，并且在另一个实施方案中，可以加入至多19.5磅/加仑的增重剂。

在另一个实施方案中，水基钻井液可以包含胶凝剂。适用于本文中公开的流体的胶凝剂可以包括，例如，高分子量聚合物例如部分水解的聚丙烯酰胺(PHPA)、生物聚合物、膨润土、绿坡缕石和海泡石。生物聚合物的实例包括瓜尔胶、淀粉、黄原胶等。这样的材料经常被用作滤失材料，并且用于维持井眼稳定性。

可以被包含在本文中公开的井眼液中的其它添加剂包括例如，湿润剂、亲有机性粘土、增粘剂、滤失控制剂、表面活性剂、页岩抑制剂、降滤失剂(filtration reducer)、分散剂、界面张力降低剂、pH缓冲剂、互溶剂、稀释剂(例如木质素和鞣质)、冲淡剂和清洁剂。对于配制钻井液和泥浆的本领域技术人员，这样的试剂的加入应当是熟知的。

还可以使用增粘剂，例如水溶性聚合物和聚酰胺树脂。组合物中使用的增粘剂的量可以根据组合物的最终用途而变化。然而，通常约0.1至6重量％的范围对于大多数的应用是足够的。其它的增粘剂包括由M-I L.L.C.生产和销售的

和

。在一些实施方案中，顶替液的粘度充分高，使得所述顶替液可以在井中作为它本身的顶替小段塞。

可以将多种滤失控制剂加入到本文中公开的钻井液中，所述滤失控制剂通常选自由合成有机聚合物、生物聚合物以及它们的混合物组成的组。还可以将滤失控制剂，例如改性褐煤、聚合物、改性淀粉和改性纤维素，加入到本发明的水基钻井液体系中。在一个实施方案中，这些添加剂应当被选择为具有低的毒性，并且与普通阴离子钻井液添加剂相容，所述阴离子钻井液添加剂是例如，聚阴离子羧甲基纤维素(PAC或CMC)、聚丙烯酸酯、部分水解的聚丙烯酰胺(PHPA)、磺化木质素、黄原胶、这些的混合物等。滤失控制剂可以包括例如获自M-I L.L.C.(休斯顿，德克萨斯)的

UL聚阴离子纤维素(PAC)，即一种引起水基泥浆的粘度的最小增加的水溶性聚合物。

在本文中公开的各种实施方案中，可以将稀释剂加入到钻井液中，以减小流动阻力和凝胶产生。典型地，加入磺化木质素、褐煤、改性的磺化木质素、聚磷酸盐和鞣质。在其它的实施方案中，还可以加入低分子量聚丙烯酸酯作为稀释剂。由稀释剂表现的其它功能包括：降低滤失和滤饼厚度，抵消盐的作用，使水对钻井地层的作用最小化，将水中的油乳化，并且在高温稳定泥浆性能。

(由M-I L.L.C.生产，并从其购得)液体聚合物是低分子量阴离子稀释剂，其可以被用于使许多水基钻井液抗絮凝。

页岩抑制通过防止粘土吸水并且通过提供优良的岩屑完整性而实现。页岩抑制剂添加剂有效地抑制页岩或粘泥岩粘土水合，并且使钻头泥包的可能性最小化。页岩抑制剂可以包括ULTRAHIB^TM(由M-I L.L.C.生产并销售)，其是液体聚胺。其它的重要添加剂可以包括ULTRACAP^TM，即一种对于岩屑包膜并且抑制粘土分散而言重要的丙烯酰胺共聚物。可以将页岩抑制剂直接加入到泥浆体系中，而对粘度或滤失性能没有影响。许多页岩抑制剂起着作为降滤失剂的双重作用。实例可以包括但不限于全部由M-IL.L.C.生产并销售的ACTIGUARD^TM ASPHASOL和CAL-CAP^TM。其它的降滤失剂可以包括由L.L.C.生产并销售的多糖-基UNITROL^TM。

在一个实施方案中，处理井眼的方法包括将包含增重剂和胶凝剂中的至少一种的水性流体与润滑剂混合，所述润滑剂包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物，以形成水基井眼液。所述水基井眼液然后可以在钻井作业中使用。所述流体可以通过钻管向下被泵送到井的底部，在此所述流体通过例如钻头中的端口出来。在一个实施方案中，流体可以与任意的钻井作业一起使用，所述钻井作业可以包括例如垂直钻井、延伸钻井和定向钻井。本领域技术人员应当认识到，可以使用多种配方制备水基钻井泥浆。具体配方可以取决于在具体时间钻井的状态，例如，取决于地层的深度和/或构成。上述钻井泥浆组合物可以适合在高温和高压的条件，例如在深井中遇到的那些条件下，提供改善的水基钻井泥浆。

试样配方

下列实施例被用于测试本文中公开的蓖麻油脂肪酸的酯衍生物作为润滑剂的有效性。在下列实施例中，各种添加剂，包括：

即一种黄原胶，以及

即一种硬葡聚糖增粘剂，被用作增粘剂；UNITROL^TM是一种用于滤失的改性多糖；

 UL聚阴离子纤维素(PAC)，即一种被设计成控制滤失量的水溶性聚合物；ULTRACAP^TM，即一种被设计成提供岩屑包膜和粘土分散抑制的低分子量的干燥丙烯酰胺共聚物；ULTRAFREE^TM，即一种可以用于消除钻头泥包并且提高机械钻速(ROP)的抗堆积添加剂；ULTRAHIB^TM，即一种页岩抑制剂，EMI-936，即一种滤失控制剂；EMI-1001，一种页岩抑制剂；以及EMI-915，即一种包膜的页岩抑制剂，全部的所述添加剂都可从M-I LLC(休斯顿，德克萨斯)商购。EMI-919是用于与新的蓖麻油脂肪酸酯的一种，即酯A比较的润滑剂，所述酯A是由蓖麻油和山梨醇之间的反应制备的酯，并且可以以商品名GS-25-62从美国Champion Technologies，3130 FM 521，弗雷斯诺，TX77245的子公司Special Products公司商购。参考下表1，显示了用于试样1-2的水基流体的配方。

表1.钻井液配方

如下表2中所示，在275℉陈化16小时以后，在室温测量流体流变性。各种泥浆配方在120℉的流变性能是使用获自Fann InstrumentCompany的Fann Model 35粘度计测定的。还测量滤失量和润滑性。

表2.在275℉加热陈化16小时以后的流变性

 

试样#	1	2
			600/300	100/62	107/66
200/100	48/33	52/35
			6/3	8/6	10/8
10”/10’	6/8	7/8
			PV/YP	38/24	41/25
pH	7.9	8.0
			滤失量	18.0cc	10.8cc
润滑性5’/10’	6.2/6.0	7.7/7.5

用于试样3-5的水基流体的配方显示于下表3中。

表3.钻井液配方

如下表4中所示，在275℉陈化以后，测量流体流变。各种泥浆配方在120℉的流变性能是使用获自Fann Instrument Company的Fann Model35粘度计测定的。还测量滤失量和润滑性。

表4.在275℉加热陈化16小时以后的流变性

 

试样#	3	4	5
				600/300	96/63	100/78	115/74
200/100	47/31	54/37	57/37
				6/3	7/5	8/5	10/7
10”/10’	8/11	8/10	7/8
				PV/YP	33/30	22/56	41/33
pH	8/3	7.8	8.3
				滤失量	32cc	22cc	19cc

形成润滑剂EMI-919(试样6)和酯A(试样7)在基液(试样8)中的22.5ppb的凝胶泥浆，并且如表5中所示，在150℉陈化16小时之前和之后，测量它们的流体流变性。各种泥浆在120℉的流变性能是使用获自FannInstrument Company的Fann Model 35粘度计测定的。还测量滤失量和润滑性。

表5.加热陈化之前和之后的流变性

 

试样#	6-之前	7-之前	8-之前	6-之后	7-之后	8-之后
							600/300	69/46	59/38	52/34	83/60	64/42	60/39
200/100	36/25	30/20	26/18	48/34	33/22	30/20
							6/3	9/8	7/6	7/6	13/12	8/7	7/6
10”/10’	9/27	7/23	7/22	12/31	6/23	7/23
							PV/YP	23/23	23/21	18/16	23/37	22/20	21/18
pH	7.85	7.81	8.36	8.23	7.57	8.4
							滤失量(cc)	12.2	11.8	12.6	12.8	12.2	12.8
润滑性1％5’/10’	14.8/10.8	9.0/7.4	32.2/30.1	--	--	--
							润滑性3％5’/10’	8.2/4.8	6.9/5.3	32.2/30.1	9.6/7.4	8.1/7.2	35.8/31.5

与已知的润滑剂EMI-919(试样1、4、6)相比，改性的蓖麻油润滑剂(试样2、5、7)通常表现大致相同或更好，并且与对照试样(试样8)相比，通常表现出改善的润滑性。改善的泥浆性能包括流体流变性、润滑性和滤失。

参考下表6，显示了用于试样9-16的水基流体的配方。所述流体包括本文中公开的实施方案的各种蓖麻油酯，其由醇与蓖麻油的下列各种比例形成：酯B(季戊四醇:蓖麻油-3:4)；C(季戊四醇:蓖麻油-3:12)；D(季戊四醇：蓖麻油-3:8)；E(山梨醇:蓖麻油-6:6)；和F(山梨醇:蓖麻油-3:12)。将酯与如上所述的EMI-919、未改性的粗蓖麻油和未改性的精制蓖麻油进行比较。

表6.钻井液配方

如下表6中所示，在275℉陈化16小时以后，在120℉测量流体流变性。各种泥浆配方在120℉的流变性能是使用获自Fann InstrumentCompany的Fann Model 35粘度计测定的。还测量滤失量和润滑性。

表6.在275℉陈化16小时以后，在120℉的流变

 

试样#	9	10	11	12	13	14	15	16
									600/300	100/62	114/76	98/62	101/63	107/66	102/62	95/60	98/62
200/100	48/33	64/42	49/33	49/31	52/35	47/32	47/32	49/34
									6/3	8/6	8/5	8/6	6/4	10/8	7/5	8/5	8/5
10”/10’	6/8	5/5	6/6	4/3	7/8	5/6	5/4	5/4
									PV/YP	38/24	38/38	36/26	38/25	41/25	40/22	35/25	36/26
pH	7.9	7.9	8.0	7.9	8.0	8.0	7.5	7.7
									在275℉的HTHP(cc)	18	9	12.8	25	10.8	19.6	43	15
润滑性5’/10’	6.2/6.0	9.7/10	8.5/5.7	12.8/12.2	7.7/7.5	10.0/10.0	9.7/10.4	8.6/8.6

再次，与EMI-919(试样9)和未改性的蓖麻油(试样15-16)相比，蓖麻油改性的酯衍生物(试样10-13)显示了改善的性能，例如流变性、滤失量和润滑性。另外，这些配方在高达275℉也稳定。

本文中公开的实施方案的优点可以包括混合本文中所述的蓖麻油衍生物的流体的提高的流变性能。另外，蓖麻油组分脂肪酸的酯的混合可以提供有利的软化和润滑性能。脂肪酸例如蓖麻油酸中的极性醇官能团可以对蓖麻油脂肪酸的酯衍生物赋予有利的水溶解性的特性。这种润滑性的增加可以有助于减小钻井装备的磨损。蓖麻油的酯还可以表现出在水中的低的起泡以及高温稳定性，这可以提供延伸钻井作业的改进。由于蓖麻油通常是无毒、生物可降解并且可再生的资源，因此它的衍生物可以提供环境相容的钻井润滑剂。当在水基流体中使用时，本文中公开的润滑剂可以显著减小起泡，这转而可以有助于对粘度和密度的调节。

尽管已经对本发明的有限数量的实施方案进行了描述，但是受益于本公开的本领域技术人员应当理解，可以设计其它实施方案而不偏离如本申请中公开的本发明的范围。因此，本发明的范围应当仅仅由后附权利要求限制。

Claims (20)

1.一种水基钻井液，其包含：

水性流体；

增重剂和胶凝剂中的至少一种；和

润滑剂，其包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物。

2.权利要求1所述的钻井液，其中所述至少一种脂肪酸包含蓖麻油酸、亚油酸、油酸、硬脂酸、棕榈酸、二羟基硬脂酸、亚麻酸和二十烷酸中的至少一种。

3.权利要求1所述的钻井液，其中所述至少一种脂肪酸包含蓖麻油酸。

4.权利要求1所述的钻井液，其中所述至少一种脂肪酸的所述酯衍生物由一元醇、二元醇、三元醇和多元醇中的至少一种形成。

5.权利要求4所述的钻井液，其中至少一种脂肪酸的所述酯衍生物包含多元醇基酯，其中所述多元醇包含脱水山梨糖醇、季戊四醇、聚甘油和聚乙二醇中的至少一种。

6.权利要求5所述的钻井液，其中所述至少一种脂肪酸的所述酯衍生物包含脱水山梨糖醇基酯和季戊四醇基酯中的至少一种。

7.权利要求1所述的钻井液，其中所述酯衍生物由比例为至少1∶1的所述至少一种脂肪酸和至少一种醇形成。

8.权利要求6所述的钻井液，其中所述酯由比例为至少2∶1的所述至少一种脂肪酸与脱水山梨糖醇和季戊四醇中的至少一种形成。

9.权利要求1所述的钻井液，所述钻井液还包含：

增粘剂、降滤失剂、页岩抑制剂、滤失控制剂和稀释剂中的至少一种。

10.一种处理井眼的方法，所述方法包括：

将水性流体、增重剂和胶凝剂两者中的至少一种、以及润滑剂混合，以形成水基井眼液，所述润滑剂包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物；和

在钻井作业过程中使用所述水基井眼液。

11.权利要求10所述的方法，其中所述至少一种脂肪酸包含蓖麻油酸、亚油酸、油酸、硬脂酸、棕榈酸、二羟基硬脂酸、亚麻酸和二十烷酸中的至少一种。

12.权利要求11所述的方法，其中所述至少一种脂肪酸包含蓖麻油酸。

13.权利要求10所述的方法，其中所述至少一种脂肪酸的所述酯衍生物由一元醇、二元醇、三元醇和多元醇中的至少一种形成。

14.权利要求13所述的方法，其中至少一种脂肪酸的所述酯衍生物包含多元醇基酯，其中所述多元醇包含脱水山梨糖醇、季戊四醇、聚甘油和聚乙二醇中的至少一种。

15.权利要求14所述的方法，其中所述至少一种脂肪酸的所述酯衍生物包含脱水山梨糖醇基酯和季戊四醇基酯中的至少一种。

16.权利要求10所述的方法，其中所述酯衍生物由比例为至少1∶1的所述至少一种脂肪酸和至少一种醇形成。

17.权利要求15所述的方法，其中所述酯由比例为至少2∶1的所述至少一种脂肪酸与脱水山梨糖醇和季戊四醇中的至少一种形成。

18.权利要求10所述的方法，其中所述井眼液还包含：

增粘剂、降滤失剂、页岩抑制剂、滤失控制剂和稀释剂中的至少一种。

19.一种井眼液，其包含：

水性流体；

增重剂和胶凝剂中的至少一种；和

润滑剂，其包含蓖麻油酸与脱水山梨糖醇和季戊四醇中的至少一种的至少一种酯衍生物。

20.权利要求19所述的钻井液，所述钻井液还包含：

增粘剂、降滤失剂、页岩抑制剂、滤失控制剂和稀释剂中的至少一种。