CN104870598A - 用于钻井液的环保溶剂体系/表面活性剂体系 - Google Patents

Abstract

一种油田生产液，即钻井泥浆组合物，其包含下列成分的混合物：(a)至少一种基础油组分；和(b)包含二元酯的共混物的添加剂组分。该功能液可任选包含附加添加剂组分。该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两种或更多种。

Description

用于钻井液的环保溶剂体系/表面活性剂体系

对相关申请的交叉引用

本申请要求2012年6月28日提交的美国临时申请序号No. 61/665,369的权益，其并入本文作为参考。

发明领域

本发明涉及环保乳液体系和组合物用于油田生产、油井处理和相关的油田用途，特别是在钻井液，如钻井泥浆等中的用途。

发明背景

通常通过在地层或油藏内钻至适当深度的油井从地层或油藏中采收油/石油。在这样的采收中，使用各种辅助流体，如解卡液、钻井液、隔离液(spacers)、封隔液、修井液、增产液（stimulation fluids）和压裂液。在井眼中需要例如钻井液，如钻井泥浆润滑钻头以及除去岩屑以将它们运往地表。钻井液也可用于平衡地层压力以防止地层流体（例如地层水、油和气体）过早进入井并防止井眼塌陷。

钻井液，特别是钻井泥浆可以是油基的，即用连续油相运行，或是水基的，即油相在连续水相中乳化。水基钻井泥浆可具有通常最多50%的乳化油相含量，也被称作O/W乳化泥浆。但是，油基钻井泥浆组合物——其中油构成可流动/连续相或构成连续油相形式的可流动相的至少极大部分——可含有5重量%至10重量%至20重量%，最多大约40重量%至50重量%至60重量%的分散水相的量。这样的钻井泥浆体系的非水相由所谓的载液形成。

但是，这样的钻井泥浆面临缺点，如缺乏可用的良好的乳化剂/表面活性剂，这使钻井泥浆中的油分离到水相上。油分离到水相表面上被称作“辉光(sheen)”。这样的辉光对环境和活生物体有害，例如当沉积在海洋生物的鳃上时常常造成中毒和死亡。

所用的典型乳化剂与环保基础油，包括但不限于植物油、芥花籽油（canola oil）、菜籽油、合成烃溶剂，如二聚合成润滑剂等不合，它们通常比传统基础油更亲脂。传统基础油由于它们对海洋生物的毒性而正在被淘汰。在另一实施方案中，环保基础油或基础油组分包括棕榈油、大豆油、菜籽油、高芥酸菜籽油、葵花籽油、花生油、棉籽油、棕榈仁油、亚麻籽油、椰子油、橄榄油、红花油、芝麻油、桐油、芥花籽油、蓖麻油、白芒花籽油、***油中的至少一种。

通常通过生物试验测定泥浆的毒性，其中使海洋微生物暴露在不同浓度的泥浆成分下。目的是找出在对环境毒性最低的同时满足物理、技术要求的泥浆体系。

在使用中，钻井液，包括钻井泥浆在大深度下加热至最多250℃或更高的高温；以高压为主，同时钻井泥浆中的化合物都必须保持化学稳定并且绝不能表现出粘度行为的任何严重变化，同时仍继续形成稳定的乳液。

因此希望提供比传统组合物更环保、同时也保持传统组合物的高性能的钻井液，特别是钻井泥浆组合物。

发明概述

本发明包括油田生产和注入液，特别是钻井液，如钻井泥浆，其含有一种或多种支链或直链二元酯，其中该油田具有改进的性质，包括但不限于润滑性、乳化、相对改进的环境状况以及改进的流变性质。本文所述的所用二元酯表现出改进的健康、安全和环境（HSE）状况。它们容易生物降解，不可燃（具有高闪点）、无毒、无刺激并且不致敏。它们还具有极低的蒸气压（根据CARB 310和EU 1999/13/EC，非VOC）和高沸点，同时保持低粘度。

从下列详述和实施例中可看出本发明，其一方面包括一种油田生产液，其包含下列成分的混合物：(a) 至少基础油组分；和(b) 包含二元酯的共混物的添加剂组分。基础油组分在一个实施方案中是环保基础组分或比工业中目前使用的油更环保的基础组分。该油田生产液通常是钻井液。在一些实施方案中，该钻井液是钻井泥浆、润滑液、载液等。该基础油组分通常是一种或多种环保基础油、植物油、芥花籽油、菜籽油、合成烃溶剂，如二聚合成润滑剂。该油田生产液还可包含一种或多种附加基础油组分。该油田生产液还可包含一种或多种附加添加剂组分，如乳化剂等。

该二元酯可衍生自己二酸、戊二酸和丁二酸或它们的异构体。在一个具体实施方案中，该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选己二酸二烷基酯构成，其中烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。在另一具体实施方案中，该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构成，其中烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。在再一具体实施方案中，该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两种或更多种构成，其中烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。

在一个实施方案中，该二元酯共混物包含(i) 甲基戊二酸二烷基酯和(ii) 乙基丁二酸二烷基酯。在另一实施方案中，该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。

在一个实施方案中，该二元酯共混物包含：

(i) 按共混物的重量计，大约5-25%的下式的第一种二元酯：

(IX),

(ii) 按共混物的重量计，大约70-95%的下式的第二种二元酯：

(X)，和

(iii) 任选地，按共混物的重量计，大约0-5%的下式的第三种二元酯：

(XI),

其中R₁和R₂是独立地选自C₁-C₁₃烷基、C₁-C₁₃芳基、C₁-C₁₃烷芳基、C₁-C₁₃烷氧基、C₁-C₁₃烷基芳基烷基、C₁-C₁₃芳基烷基、C₁-C₁₃烷基酰胺基烷基或C₁-C₁₃烷基氨基烷基的烃基。在另一实施方案中，R₁和R₂是独立地选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、戊基、异戊基、己基、庚基或辛基的烃基。在一个实施方案中，该二元酯共混物以小于大约10 Pa的蒸气压为特征。

在一个实施方案中，该二元酯共混物包含：

(i) 按共混物的重量计，大约20-28%的下式的第一种二元酯：

(XII)

(ii) 按共混物的重量计，大约59-67%的下式的第二种二元酯：

(XIII)；和

(iii) 按共混物的重量计，大约9-17%的下式的第三种二元酯：

(XIV),

其中R₁和R₂是独立地选自C₁-C₁₃烷基、C₁-C₁₃芳基、C₁-C₁₃烷芳基、C₁-C₁₃烷氧基、C₁-C₁₃烷基芳基烷基、C₁-C₁₃芳基烷基、C₁-C₁₃烷基酰胺基烷基或C₁-C₁₃烷基氨基烷基的烃基。在一个实施方案中，R₁和R₂是独立地选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、戊基、异戊基、己基、庚基或辛基的烃基。在另一实施方案中，R₁和R₂独立地选自支链、直链和/或环状C₁-C₁₀烃基。

在一个实施方案中，添加剂组分构成油田生产液的少于大约50重量%。在另一实施方案中，添加剂组分以油田生产液，如钻井泥浆的按重量计大于大约0.1%、0.5%、1%、2%、4%、5%、10%、15%、20%、25%或50%的量存在。

另一方面，本文中描述了通过使有效量的一种或多种二元酯共混物与油田生产液接触而提高油田生产液，如钻井泥浆的润滑性、乳化、流变状况或其它性质的方法。已经观察到，该二元酯共混物不会提高油田生产液的粘度，因此可以更好地控制此类生产液的流变学。在传统生产液中，用于乳化该流体中的油的表面活性剂有时明显影响该生产液的粘度，这通常不合意。

本文所述的二元酯是环保的（包括但不限于无毒、可生物降解、不可燃等），具有高闪点、低蒸气压和低气味；符合CARB和EPA（CARB 310和EU 1999/13/EC）建立的消费品LVP-VOC免税标准。

详述

本文所用的术语“烷基”是指饱和直链、支链或环状烃基，包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、正己基和环己基。

本文所用的术语“芳基”是指含有一个或多个六元碳环的一价不饱和烃基，其中可以由三个共轭双键表示不饱和，该环的一个或多个碳可以被羟基、烷基、烯基、卤素、卤代烷基或氨基取代，包括但不限于苯氧基、苯基、甲基苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、氯苯基、三氯甲基苯基、氨基苯基和三苯乙烯基苯基。

本文所用的术语“亚烷基”是指二价饱和直链或支链烃基，例如亚甲基、二亚甲基、三亚甲基。

本文所用的关于有机基团的术语“(C_r-C_s)”（其中r和s各自是整数）是指该基团可含有每基团r个碳原子至s个碳原子。

本文中描述了油田生产液，其包含下列成分的混合物：(a) 至少一种基础油组分；和(b) 包含二元酯的共混物的添加剂组分。在一个实施方案中，该油田生产液还包含(c) 至少一种乳化剂。该基础油组分通常是环保基础油、植物油、芥花籽油、菜籽油、合成烃溶剂，如二聚合成润滑剂等。通常，该基础油组分包含一种或多种比工业中目前使用的传统基础油更亲脂的油。

这些油田生产液通常必须在极端温度范围下工作。二元酯在这些种类的***和温度范围中也可充当乳化剂、润滑剂和/或载液。在一个实施方案中，本文中描述和用作生产液中的添加剂组分的支链二元酯与直链二元酯相比具有更高和更陡的沸程及较低的冰点。此外，IRIS基二元酯（如本文所述）已表明增强非极性流体中的润滑性。

本文所述的二元酯，包括在用作添加剂组分时，具有合意的品质，包括下列之一或组合：基本无毒、不可燃、易生物降解、具有高闪点、具有低蒸气压、具有低气味并符合CARB和EPA，如CARB 310和EU 1999/13/EC建立的消费品LVP-VOC免税标准。

该基础油组分可以是合成组分、石油衍生组分或生物衍生组分，其与传统基础油相比在环境上较低毒和/或环保。在一个实施方案中，该基础油是合成组分、石油衍生组分和/或生物衍生组分之一或两种或更多种的组合。石油衍生的基础油有时被称作矿物油并常用于开发功能液。合成基础油通常是石油衍生的有机化学品的产物并可用于石油衍生的基础油无法应对或低效的极端用途。生物衍生的组分可包括植物油和动物脂肪，它们有时用于配制环境相容的功能液。

在一个实施方案中，该油田生产液还包含乳化剂。该乳化剂可以是各种阳离子、两性、两性离子、阴离子或非离子表面活性剂、它们的衍生物以及此类表面活性剂的共混物。该乳化剂通常是非离子表面活性剂。

除基础油组分外，功能液还可含有添加剂组分。该添加剂组分通过改进或增强基础油组分中已存在的一种或多种性质或通过为基础油组分增加新的性质而发挥作用。添加到基础油组分中的添加剂组分包括但不限于破乳剂、分散剂、倾点下降剂、热稳定剂、防渗漏剂、清洁剂、贮存稳定性改进剂、润滑剂、极压剂、低温性能改进剂、摩擦改进剂、抗磨剂、氧化抑制剂、environmental profile、防锈剂、腐蚀抑制剂、乳化剂、防沫剂以及流变和粘度改进剂。

在一个实施方案中，该添加剂组分不到油田生产液的大约50重量%。在另一实施方案中，该添加剂组分不到油田生产液的大约25重量%。在再一实施方案中，该添加剂组分不到油田生产液的大约15重量%。在再一实施方案中，该添加剂组分不到油田生产液的大约10重量%。在另一实施方案中，该添加剂组分不到油田生产液的大约5重量%。通常，该添加剂组分包含二元酯的共混物。

在一个实施方案中，该共混物包含醇和线性二酸的加合物，该加合物具有式R₁-OOC-A-COO-R₂，其中R₁和/或R₂独立地包括C₁-C₁₂烷基，更通常C₁-C₈烷基且A包括-(CH₂)₄-、-(CH₂)₃和–(CH₂)₂-的混合物。在另一实施方案中，R₁和/或R₂独立地包括C₄-C₁₂烷基，更通常C₄-C₈烷基。在一个实施方案中，R₁和R₂可以独立地包括源自杂醇油的烃基。在一个实施方案中，R₁和R₂可以独立地包括具有1至8个碳原子的烃基。在一个实施方案中，R₁和R₂可以独立地包括具有5至8个碳原子的烃基。

在一个实施方案中，该共混物包含醇和支化或线性二酸的加合物，该加合物具有式R1-OOC-A-COO-R2，其中R1和/或R2独立地包括C1-C12烷基，更通常C1-C8烷基且A包括-(CH2)4-、-CH2CH2CH(CH3)-和-CH2CH(C2H5)-的混合物。在另一实施方案中，R1和/或R2独立地包括C4-C12烷基，更通常C4-C8烷基。要理解的是，该酸部分可衍生自这样的二元酸，如己二酸、丁二酸、戊二酸、草酸、丙二酸、庚二酸、辛二酸和壬二酸以及它们的混合物。

本文所述的一种或多种二元酯可通过任何适当的方法制备。例如，在文献“The Use of Egyptian Fusel Oil for the Preparation of Some Plasticizers Compatible with Polyvinyl Chloride”, Chuiba等人, Indian Journal of Technology, Vol. 23, 1985年8月, 第309-311页中描述了制备己二酸和杂醇油的加合物的方法。

本文所述的二元酯可通过包括“酯化”阶段（其通过式HOOC-A-COOH的二酸或式MeOOC-A-COOMe的二酯与支链醇或醇混合物的反应）的方法获得。可以适当催化该反应。每摩尔二酸或二酯优选使用至少2摩尔当量的醇。如果适当，可以通过提取反应副产物和接着的过滤和/或提纯阶段（例如通过蒸馏）促进该反应。

特别可以由特别在通过丁二烯的双氢氰化制造己二腈的方法中制成和回收的二腈化合物的混合物获得混合物形式的二酸。在许多专利和著作中描述了这种方法，其在工业上大规模应用以生产全球消耗的大多数己二腈。丁二烯的氢氰化反应主要形成线性二腈以及形成支化二腈，其中主要的两种是甲基戊二腈和乙基丁二腈。在己二腈的分离和提纯阶段中，通过蒸馏分离支化二腈化合物并例如在蒸馏塔中作为顶部馏分回收。随后可以将支化二腈转化成二酸或二酯（转化成轻质二酯，随后与醇或醇混合物或杂醇油进行酯交换反应，或直接转化成根据本发明的二酯）。例如，该二元酯共混物衍生自或取自己二腈制造中的甲基戊二腈产物流。

本文所述的二元酯可衍生自聚酰胺，例如聚酰胺6,6生产中的一种或多种副产物。在一个实施方案中，该清洁组合物包含己二酸、戊二酸和丁二酸的直链或支链、环状或无环C₁-C₂₀烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基酯的共混物。在另一实施方案中，该清洁组合物包含己二酸、甲基戊二酸和乙基丁二酸的直链或支链、环状或无环C₁-C₂₀烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基酯的共混物。

通常，聚酰胺是通过二胺和二羧酸反应形成的缩合反应制成的共聚物。具体而言，聚酰胺6,6是通过二胺，通常己二胺与二羧酸，通常己二酸反应形成的缩合反应制成的共聚物。

在一个实施方案中，本发明的共混物可衍生自聚酰胺生产中所用的己二酸的反应、合成和/或生产中的一种或多种副产物，该清洁组合物包含己二酸、戊二酸和丁二酸的二烷基酯的共混物（在本文中有时被称作“AGS”或“AGS共混物”）。在一个实施方案中，该酯共混物衍生自聚酰胺，通常聚酰胺6,6的生产中所用的己二胺的反应、合成和/或生产中的副产物。在一个实施方案中，该二元酯共混物衍生自或取自己二腈制造中的甲基戊二腈产物流；该清洁组合物包含甲基戊二酸、乙基丁二酸和任选己二酸的二烷基酯的共混物（在本文中有时被称作“MGA”、“MGN”、“MGN共混物”或“MGA共混物”）。

本发明的二元酯共混物的沸点为大约120℃至450℃。在一个实施方案中，本发明的共混物的沸点为大约160℃至400℃；在一个实施方案中，该范围为大约210℃至290℃；在另一实施方案中，该范围为大约210℃至245℃；在另一实施方案中，该范围为大约215℃至225℃。在一个实施方案中，本发明的共混物的沸点范围为大约210℃至390℃，更通常为大约280℃至390℃，更通常295℃至390℃。在一个实施方案中，本发明的共混物的沸点为大约215℃至400℃，通常大约220℃至350℃。

在一个实施方案中，该二元酯共混物具有大约300℃至330℃的沸点范围。通常，二异戊基AGS共混物与这一沸点范围相关联。在另一实施方案中，本发明的二元酯共混物具有大约295℃至310℃的沸点范围。通常，二正丁基AGS共混物与这一沸点范围相关联。通常，较高沸点，通常高于215℃，或高沸点范围对应于较低VOC。

根据本发明的一个实施方案，该二元酯共混物相当于己二酸（其是聚酰胺中的主要单体之一）制备中的一种或多种副产物。例如，通过按重量计通常含有15至33%丁二酸、50至75%戊二酸和5至30%己二酸的一种副产物的酯化获得二烷基酯。作为另一实例，通过按重量计通常含有30至95%甲基戊二酸、5至20%乙基丁二酸和1至10%己二酸的第二副产物的酯化获得二烷基酯。要理解的是，该酸部分可衍生自这样的二元酸，如己二酸、丁二酸、戊二酸、草酸、丙二酸、庚二酸、辛二酸和壬二酸以及它们的混合物。

在一些实施方案中，该二元酯共混物包含醇和线性二酸的加合物，该加合物具有式R-OOC-A-COO-R，其中R是乙基且A是-(CH₂)₄-、-(CH₂)₃,和–(CH₂)₂-的混合物。在另一些实施方案中，该共混物包含醇，通常乙醇，和线性二酸的加合物，该加合物具有式R¹-OOC-A-COO-R²，其中R¹和/或R²的至少一部分是至少一种具有4个碳原子的直链醇和/或至少一种具有至少5个碳原子的直链或支链醇的残基，且其中A是二价直链烃。在一些实施方案中，A是-(CH₂)₄-、-(CH₂)₃和-(CH₂)₂-之一或混合物。

在另一实施方案中，R¹和/或R²基团可以是直链或支链、环状或无环C₁-C₂₀烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。通常，R¹和/或R²基团可以是C₁-C₈基团，例如选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、正戊基、正己基、环己基、2-乙基己基和异辛基和它们的混合物的基团。例如，R¹和/或R²可以都是或独立地是乙基，R¹和/或R²可以都是或独立地是正丙基，R¹和/或R²可以都是或独立地是异丙基，R¹和/或R²可以都是或独立地是正丁基，R¹和/或R²可以都是或独立地是异戊基，R¹和/或R²可以都是或独立地是正戊基，或R¹和/或R²可以是它们的混合物（例如当包含二元酯的共混物时）。

在另一些实施方案中，本发明可包括包含支化二酸的加合物的共混物，该加合物具有式R³-OOC-A-COO-R⁴，其中R³和R⁴是相同或不同的烷基且A是支链或直链烃。A通常包括C₄烃的异构体。实例包括其中R³和/或R⁴可以是直链或支链、环状或无环C₁-C₂₀烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基的那些。通常，R³和R⁴独立地选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、异戊基和杂醇。

在再一实施方案中，本发明包括基于式R⁵-OOC-A-COO-R⁶的二羧酸二酯的组合物，其中基团A代表通常平均为2.5至10个碳原子的二价亚烷基。R⁵和R⁶基团，可以相同或不同，代表直链或支链、环状或无环C₁-C₂₀烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基。

该共混物相当于复杂的反应产物，其中使用反应物的混合物。例如，HOOC-A^a-COOH和HOOC-A^b-COOH的混合物与醇R^a-OH的反应可产生产物R^aOOC-A^a-COOR^a和R^aOOC-A^b-COOR^a的混合物。同样地，HOOC-A^a-COOH与醇R^a-OH和R^b-OH的混合物的反应可产生产物R^aOOC-A^a-COOR^a和R^bOOC-A^a-COOR^b、R^aOOC-A^a-COOR^b和R^bOOC-A^a-COOR^a（如果A^a不是对称的，不同于R^aOOC-A^a-COOR^b）的混合物。同样地，HOOC-A^a-COOH和HOOC-A^b-COOH的混合物与醇R^a-OH和R^b-OH的混合物的反应可产生产物R^aOOC-A^a-COOR^a和R^bOOC-A^a-COOR^b、R^aOOC-A^a-COOR^b、R^bOOC-A^a-COOR^a（如果A^a不是对称的，不同于R^aOOC-A^a-COOR^b）、R^aOOC-A^b-COOR^a和R^bOOC-A^b-COOR^b、R^aOOC-A^b-COOR^b和R^bOOC-A^b-COOR^a（如果A^b不是对称的，不同于R^aOOC-A^b-COOR^b）的混合物。

基团R¹和R²可对应于醇R¹-OH和R²-OH（分别）。可以将这些基团比作醇。基团A可对应于一种或多种二羧酸HOOC-A-COOH。可以将基团A比作相应的二酸（二酸比基团A多包括2个碳原子）。

在一个实施方案中，基团A是包含平均多于2个碳原子的二价亚烷基。其可以是具有大于或等于3，例如等于3或4的碳原子整数的单一基团。这种单一基团可对应于单一酸的使用。但是，其通常相当于与化合物的混合物对应的基团混合物，其中至少一种表现出至少3个碳原子。要理解的是，基团A的混合物可相当于包含相同碳原子数的不同异构基团和/或包含不同碳原子数的不同基团的混合物。基团A可包含直链和/或支链基团。

根据一个实施方案，至少一部分基团A相当于式-(CH₂)_n-的基团，其中n是大于或等于3的平均数。至少一部分基团A可以是式-(CH₂)₄-的基团（相应的酸是己二酸）。例如，A可以是式-(CH₂)₄-的基团和/或式-(CH₂)₃-的基团。

在一个实施方案中，该组合物包含其中A是式-(CH₂)₄-的基团的式R-OOC-A-COO-R的化合物、其中A是式-(CH₂)₃-的基团的式R-OOC-A-COO-R的化合物、和其中A是式-(CH₂)₂-的基团的式R-OOC-A-COO-R的化合物。

在某些实施方案中，该二元酯共混物包含：

式I的二酯：

(I)；

式II的二酯：

(II)；和

式III的二酯：

(III)。

R₁和/或R₂可以独立地包含具有大约1至大约8个碳原子的烃，通常甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、正丁基、异戊基、己基、庚基或辛基。在这样的实施方案中，该共混物通常包含（按该共混物的重量计）(i) 大约15%至大约35%的式I的二酯、(ii) 大约55%至大约70%的式II的二酯和(iii) 大约7%至大约20%的式III的二酯，更通常(i) 大约20%至大约28%的式I的二酯、(ii) 大约59%至大约67%的式II的二酯和(iii) 大约9%至大约17%的式III的二酯。该共混物通常以98℃的闪点、小于大约10 Pa的在20℃下的蒸气压和大约200-300℃的蒸馏温度范围为特征。还可以提到Rhodiasolv® RPDE（Rhodia Inc., Cranbury, NJ）、Rhodiasolv® DIB（Rhodia Inc., Cranbury, NJ）和Rhodiasolv® DEE（Rhodia Inc., Cranbury, NJ）。

在另一些实施方案中，该二元酯共混物包含：

式IV的二酯：

(IV)；

式V的二酯：

(V)；和

任选地，式VII的二酯：

(VI)。

R₁和/或R₂可以独立地包括具有大约1至大约13个碳原子的烃，通常甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、正丁基、异戊基、己基、庚基或辛基。在这样的实施方案中，该共混物通常包含（按该共混物的重量计）(i) 大约5%至大约30%的式IV的二酯、(ii) 大约70%至大约95%的式V的二酯和(iii) 大约0%至大约10%的式VI的二酯。该共混物更通常包含（按该共混物的重量计）：(i) 大约6%至大约12%的式IV的二酯、(ii) 大约86%至大约92%的式V的二酯和(iii) 大约0.5%至大约4%的式VI的二酯。

该共混物最通常包含（按该共混物的重量计）：(i) 大约9%的式IV的二酯、(ii) 大约89%的式V的二酯和(iii) 大约1%的式VI的二酯。该共混物通常以98℃的闪点、小于大约10 Pa的在20℃下的蒸气压和大约200-275℃的蒸馏温度范围为特征。可以提到Rhodia Inc.制造的Rhodiasolv® IRIS和Rhodiasolv® DEE/M（Rhodia Inc., Cranbury, NJ）制造。

在再一实施方案中，该二元酯共混物可以是式(I)、式(II)、式(III)、式(IV)、式(V)和/或式(VI)的任何组合。

在一个实施方案中，该非离子表面活性剂通常包括例如酰胺，如烷醇酰胺、乙氧基化烷醇酰胺、亚乙基双酰胺；酯，如脂肪酸酯、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，如烷基酚乙氧基化物、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，如环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、氯封端的乙氧基化物、四官能嵌段共聚物；氧化胺，如氧化月桂胺、氧化椰油胺、氧化硬脂胺、硬脂酰胺基丙基胺氧化物、棕榈酰胺基丙基胺氧化物、癸胺氧化物；脂肪醇，如癸醇、月桂醇、十三烷醇、肉豆蔻醇、鲸蜡醇、硬脂醇、油醇、亚油醇和亚麻醇；和烷氧基化醇，如乙氧基化月桂醇、十三烷醇聚醚（trideceth）醇；和脂肪酸，如月桂酸、油酸、硬脂酸、肉豆蔻酸、鲸蜡硬脂酸（cetearic acid）、异硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻油酸、反油酸、花生四烯酸、肉豆蔻脑酸以及它们的混合物中的一种或多种。在另一实施方案中，该非离子表面活性剂是二醇，如聚乙二醇（PEG）、烷基PEG酯、聚丙二醇（PPG）及其衍生物。在某些实施方案中，该表面活性剂是下列的共混物：一种或多种醇乙氧基化物、一种或多种烷基酚乙氧基化物、一种或多种萜烯烷氧基化物或它们的任何混合物。在一个示例性实施方案中，该表面活性剂是C₆-C₁₃醇乙氧基化物，更通常是C₈-C₁₂醇乙氧基化物。

实验

在下列实验中，所用钻井泥浆是含有重晶石作为增重剂、黄原胶作为增粘剂和碱作为pH调节剂的14 lb/gal密度的泥浆。

测定“辉光”：表面可见的油量的可见观察

- 没有太多可见的油被认为合格

- 表面上有太多油被认为不合格

塑性粘度 -- 使用Fann 35或同等物测量

PV = (剪切应力@ 1022/sec- 剪切应力@ 511/sec)/510

YP = 剪切应力@ 511/sec - PV*511

通常，使用具有R1B1浮子的Fann 35 @ 600 rpm测量剪切应力@ 1022/sec。

通常，使用具有R1B1浮子的Fann 35 @ 300 rpm测量剪切应力@ 511/sec。

表1

表2

Igepal CO是壬基酚乙氧基化物且Alkamus SMO是山梨糖醇酐单油酸酯。因此，本发明非常适用于实施所述目标并实现所提到的目的和优点以及其中固有的其它目的和优点。尽管已经描绘和描述了本发明并参考本发明的特定优选实施方案规定，但这样的参考并不意味着对本发明的限制，并且不应推定这样的限制。因此，本发明意在仅受所附权利要求的精神和范围限制，在各方面要充分认识到等同物。

Claims (25)

1.一种用在钻井液组合物中的添加剂组合物，其包含(i) 甲基戊二酸二烷基酯和(ii) 乙基丁二酸二烷基酯，其中所述烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。

2.权利要求1的添加剂组合物，其中所述钻井液是钻井泥浆。

3.权利要求1的添加剂组合物，其进一步包含至少一种二元酯，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们的任何组合。

4.权利要求1的组合物，其进一步包含至少一种附加组分。

5.权利要求1的组合物，其进一步包含至少一种乳化剂。

6.权利要求1的组合物，其中所述乳化剂包括至少一种醇乙氧基化物、至少一种烷基酚乙氧基化物、至少一种萜烯烷氧基化物或它们的任何混合物。

7.权利要求1的添加剂组合物，其中所述添加剂组合物以所述钻井液组合物的按重量计大于大约0.1%、0.5%、1%、2%、4%、5%、10%、15%、20%、25%或50%的量存在。

8.一种油基钻井液组合物，其包含：

a) 至少一种环保基础油；

b) 二元酯的共混物；和

c) 任选地，至少一种乳化剂。

9.权利要求8的组合物，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，且其中所述烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。

10.权利要求8的组合物，其中所述二元酯共混物选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们的任何组合，且其中所述烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。

11.权利要求8的组合物，其中所述二元酯共混物以所述组合物的按重量计大于大约0.1%、0.5%、1%、2%、4%、5%、10%、15%、20%、25%或50%的量存在。

12.权利要求8的组合物，其中所述钻井液是钻井泥浆、润滑液或载液。

13.权利要求8的组合物，其中所述至少一种环保基础油包括植物油、芥花籽油、菜籽油、合成烃溶剂、二聚合成润滑剂或其混合物。

14.权利要求8的组合物，其中所述钻井液是油基、半合成基或水基的。

15.权利要求8的组合物，其进一步包含至少一种附加组分。

16.权利要求8的组合物，其中所述乳化剂包括至少一种醇乙氧基化物、至少一种烷基酚乙氧基化物、至少一种萜烯烷氧基化物或它们的任何混合物。

17.权利要求8的组合物，其中所述乳化剂包括一种或多种酰胺、烷醇酰胺、乙氧基化烷醇酰胺、亚乙基双酰胺、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、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、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、棕榈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、鲸蜡醇、硬脂醇、油醇、亚油醇、亚麻醇、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、鲸蜡硬脂酸、异硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻油酸、反油酸、花生四烯酸、肉豆蔻脑酸以及它们的混合物。

18.权利要求8的组合物，其中所述二元酯共混物包含：

(i) 按共混物的重量计，大约5-25%的下式的第一种二元酯：

(IX)，

(ii) 按共混物的重量计，大约70-95%的下式的第二种二元酯：

(X)，和

(iii) 任选地，按共混物的重量计，大约0-5%的下式的第三种二元酯：

(XI),

其中R₁和R₂是独立地选自C₁-C₁₃烷基、C₁-C₁₃芳基、C₁-C₁₃烷芳基、C₁-C₁₃烷氧基、C₁-C₁₃烷基芳基烷基、C₁-C₁₃芳基烷基、C₁-C₁₃烷基酰胺基烷基或C₁-C₁₃烷基氨基烷基的烃基。

19.权利要求18的组合物，其进一步包含至少一种附加二元酯，其选自：

(i) 式XII的二元酯：

(XII)

(ii) 式XIII的二元酯：

(XIII)；

(iii) 式XIV的二元酯：

(XIV)；和

(iv) 它们的任何组合，

其中R₁和R₂是独立地选自C₁-C₁₃烷基、C₁-C₁₃芳基、C₁-C₁₃烷芳基、C₁-C₁₃烷氧基、C₁-C₁₃烷基芳基烷基、C₁-C₁₃芳基烷基、C₁-C₁₃烷基酰胺基烷基或C₁-C₁₃烷基氨基烷基的烃基。

20.配制钻井泥浆组合物的方法，其包括：

a) 获得环保基础油；和

b) 使二元酯共混物与基础油接触。

21.权利要求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，且其中所述烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。

22.权利要求20的方法，其中所述二元酯共混物选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们的任何组合，且其中所述烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。

23.权利要求20的方法，其进一步包括使至少一种附加组分与基础油接触的步骤。

24.权利要求20的方法，其中所述二元酯共混物包含：

(i) 按共混物的重量计，大约5-25%的式IX的二元酯：

(IX),

(ii) 按共混物的重量计，大约70-95%的式X的二元酯：

(X)，和

(iii) 任选地，按共混物的重量计，大约0-5%的式XI的二元酯：

(XI),

其中R₁和R₂是独立地选自C₁-C₁₃烷基、C₁-C₁₃芳基、C₁-C₁₃烷芳基、C₁-C₁₃烷氧基、C₁-C₁₃烷基芳基烷基、C₁-C₁₃芳基烷基、C₁-C₁₃烷基酰胺基烷基或C₁-C₁₃烷基氨基烷基的烃基。

25.权利要求24的组合物，其进一步包含至少一种附加二元酯，其选自：

(i) 式XII的二元酯：

(XII)

(ii) 式XIII的二元酯：

(XIII)；

(iii) 式XIV的二元酯：

(XIV)；和

(iv) 它们的任何组合，

其中R₁和R₂是独立地选自C₁-C₁₃烷基、C₁-C₁₃芳基、C₁-C₁₃烷芳基、C₁-C₁₃烷氧基、C₁-C₁₃烷基芳基烷基、C₁-C₁₃芳基烷基、C₁-C₁₃烷基酰胺基烷基或C₁-C₁₃烷基氨基烷基的烃基。