JP2020532598A - 高圧および高温掘削作業用の油系掘削流体 - Google Patents
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Abstract
基油を含む油相、水を含む水相、少なくとも1つの乳化剤、および1つ以上の添加剤を含む、油系掘削流体組成物。少なくとも1つの乳化剤は、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミドを含み、式中、Rは、脂肪酸アルキルであり、R’およびR”は、アルキル基である。1つ以上の添加剤は、湿潤剤、レオロジー調整剤、流体損失制御添加剤、および加重添加剤から選択される。油系掘削流体組成物を作製する方法、および油系掘削流体組成物を利用して地下井を掘削する方法も提供される。
Description
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、2017年8月15日出願の米国仮出願第62/545,516号の利益を主張する。
本開示の実施形態は、一般に、高圧および高温掘削作業で使用するための油系掘削流体に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、乳化剤を含む油系掘削流体に関する。
例えば、炭化水素抽出のために新しい坑井を掘削する掘削作業は、掘削作業中に掘削流体(あるいは掘削泥として知られている)を坑井内で連続的に循環させる一般的な慣行を含む。掘削流体は、掘削坑の底部まで掘削パイプで送られ、次いで掘削流体が坑井の壁と掘削パイプとの間の環状空間を通って上向きに流れ、最終的に坑井から流れて二次処理のために回収される。具体的には、掘削流体は、坑井から再循環に戻す前に、捕捉した固形物および掘削ザクを掘削流体から除去するために機械的または化学的に処理される。
掘削流体の循環性と、掘削作業中の固形物およびザクの捕捉におけるその機能とを考慮すると、掘削流体は、ポンピングを促進するために、比較的低粘度な自由流動性でありながら、ザクおよび他の固形物を保持および輸送するために、ならびに静止状態および循環状態の間、坑井内の掘削流体カラムを均一な密度に維持するように加重材料を懸濁するために、十分な物質を有する必要がある。掘削流体はまた、坑井底部に固形物が蓄積するのを防ぐために、掘削流体の循環が停止した場合に、固形物およびザクを懸濁するのに十分なゲル強度を有する必要がある。坑井底部に蓄積する固形物は、ドリルの詰まり、ならびに掘削流体の流路の物理的な閉塞を生じる可能性があるであろう。
深い坑井の掘削は、高圧および高温(HPHT)を伴う地質条件によって複雑である。坑井の深さが増加すると、坑井基部の圧力および温度が上昇する。業界が定義するHPHT条件の定義としては、典型的には、300°F(149°C)超の坑井温度、および10,000psi(68.9MPa)超の坑井圧力が挙げられる。高温は、掘削流体に有害な影響を及ぼし、高温に耐えることが不可能な構成成分の分解を伴う。高温では、一部の掘削流体は、固化し始め得るか、あるいは循環を妨げ得る粘度の増加にさらされ得る。
既知の掘削流体は、典型的には、他の構成成分の中でも乳化剤を含有し、乳化剤はHPHT条件下で分解されるので、HPHT掘削には好適ではない。したがって、HPHT条件下で熱的に安定でありながら好適なレオロジー特性を提供する、掘削流体および含まれる掘削流体用の乳化剤に対する継続的な需要がある。
本開示の実施形態は、油系掘削流体用の乳化剤、乳化剤を含む関連掘削流体組成物、および油系掘削流体を作製するための方法に関する。
1つ以上の実施形態によれば、油系掘削流体は、基油を含む油相、水を含む水相、少なくとも1つの乳化剤、ならびに湿潤剤、レオロジー調整剤、流体損失制御添加剤、および加重添加剤(weighting additive)から選択される1つ以上の添加剤を含む。少なくとも1つの乳化剤は、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミドを含み、式中、Rが、脂肪酸アルキルであり、R’およびR”が、アルキル基である。
別の態様によれば、油系掘削流体を作製するための方法は、基油、少なくとも1つの乳化剤、および任意選択的に少なくとも1つの湿潤剤を混合して、第1の混合物を形成することを含む。乳化剤は、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を有するアミノアミドを含み、式中、Rが、脂肪酸アルキルであり、R’およびR”が、アルキル基である。加えて、方法は、任意選択的に、少なくとも1つのレオロジー調整剤およびアルカリ度調節剤を第1の混合物に混合して第2の混合物を形成することと、任意選択的に、少なくとも1つの流体損失制御添加剤を第2の混合物に混合して第3の混合物を形成することと、ブライン溶液を第1の混合物または第3の混合物に混合して第4の混合物を形成することと、加重添加剤を第4の混合物に混合して油系掘削流体組成物を形成することと、を含む。
さらなる態様によれば、地下井を掘削するための方法は、他の態様のいずれか1つによる油系掘削流体組成物を提供することと、油系掘削流体組成物の存在下で坑井内でドリルを操作することとを含む。
記載の実施形態の追加の特徴および利点は、次の発明を実施するための形態に記載され、一部は、その説明から当業者に容易に明白であるか、あるいは次の発明を実施するための形態、および特許請求の範囲を含む、記載の実施形態を実施することによって認識されるであろう。
例示的な実施形態の次の発明を実施するための形態は、次の図面と併せて閲読すると理解することができる。
剪断速度に相関する、0°Cおよび50°Cの両方で試験した様々な掘削流体の粘度のグラフを提供する。
50℃でのひずみパーセントに相関する、試験した様々な掘削流体の貯蔵弾性率(G’)および損失弾性率(G”)のグラフを提供する。
50°Cでのひずみパーセントに相関する、試験した様々な掘削流体の位相角のグラフを提供する。
本開示の実施形態は、油系掘削流体用の乳化剤、および加えて開示の乳化剤を組み込んだ油系掘削流体組成物に関する。油系掘削流体は、油相、水相、および少なくとも1つの乳化剤の組み合わせである。乳化剤は、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミドを含み得、式中、Rが、脂肪酸アルキルであり、R’およびR”が、アルキル基である。便宜上、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2(式中、Rが、脂肪酸アルキルであり、R’およびR”が、アルキル基である)を有するアミノアミドを含む乳化剤もまた、代替的に、この開示全体を通して、式1の乳化剤と称される。
地下井を掘削するために、ドリルビットおよびドリルビットを加重するためのドリルカラーを含むドリルストリングをあらかじめ掘削された坑に挿入し、ドリルビットを回転させて、坑の端部の岩石に切り込む。掘削作業により、岩片が生じる。坑井の端部から岩片を除去するために、油系掘削流体組成物などの掘削流体は、ドリルストリングを通してドリルビットまでダウンホールに送られる。掘削流体は、ドリルビットを冷却し、潤滑性を提供し、ザクとして知られる岩片をドリルビットから離れるように持ち上げる。掘削流体は、掘削流体が再循環され地表に戻る際に、ザクを坑の上に運搬する。地表では、二次作業を通じてザクが掘削流体から除去され、掘削流体は、さらなるザクの収集のために、再循環されドリルストリングを通って坑井端部までダウンホールへ戻される。当業者には、当業者によく知られている多数の用語を使用して、同じことを説明することができることが当業者には理解されるであろう。例えば、地下井は、代替的に坑井または掘削坑と呼ばれ得、1つの用語を使用することにより、関連する用語の各々も同様に包含することを意味する。
掘削流体は、掘削泥、パッカー流体、懸濁流体、および仕上げ流体を含む。一般に、掘削流体は、多くの機能を提供し、特定の機能(複数可)に特化した異なるタイプがある。1つ以上の実施形態では、油系掘削流体組成物は、ザクおよび加重材料を懸濁し、油系掘削流体組成物を用いてザクを坑井表面に輸送する。加えて、油系掘削流体組成物は、二酸化炭素(CO2)、硫化水素(H2S)、およびメタン(CH4)などの坑井内のガスを吸収し、坑井表面にそれらを輸送して放出、隔離、または燃焼させることができる。油系掘削流体組成物は、加えて、坑井の長さが増加する際に、ドリルストリングに浮力を提供し、ドリルストリングにかかる張力を緩和する。1つ以上の実施形態では、油系掘削流体組成物はまた、ボーリング作業で利用されるビットおよびドリルストリングの冷却および潤滑性のための、冷却および潤滑機能も提供する。他の実施形態では、油系掘削流体組成物は、地下圧力も制御する。具体的には、油系掘削流体組成物は、坑井内に静水圧を提供して、坑井の側壁に支持を提供し、側壁の崩壊およびドリルストリングへの陥入を防ぐ。加えて、油系掘削流体組成物は、坑内に静水圧を提供して、掘削作業中にダウンホール地層内の流体が坑井内に流入するのを防ぐ。
過度の温度または困難な地層などのある特定の極端なダウンホール条件下では、掘削流体の特性のうちの一部が変質し得る。例えば、掘削流体と、膨潤粘土、分散性粘土、もしくはその両方を有する地層との相互作用、または掘削流体を極端なダウンホール温度にさらすことにより、掘削流体が濃くもしくは薄くなることによって生じる粘度の過度の増加もしくは減少、またはこれらの任意の組み合わせを引き起こし得る。例えば、高圧高温(HPHT)作業で利用される掘削流体は、業界が定義するHPHT条件の定義である300°F(149°C)超の坑井温度、および10,000psi(68.9MPa)超の坑井圧力にさらされ得る。HPHT条件下では、掘削流体は、分解されるか、あるいはレオロジーに望ましくない変化にさらされ得る。加えて、坑井へのガスの流入は、掘削流体を薄めるか、あるいは化学的に不安定にし得る。蒸発岩地層もまた、掘削流体を不安定にし得る。
油系掘削流体組成物の実施形態は、改善されたレオロジーを提供するように配合されている。具体的には、油系掘削流体組成物は、低剪断速度で市販のHPHT油系掘削流体よりも高粘度、かつ高剪断速度で市販のHPHT油系掘削流体よりも低粘度を含むように配合される。本開示で使用されるように、低剪断速度とは、毎秒(s−1)10未満として定義され、高剪断速度とは、100s−1超として定義されている。低剪断速度での粘度がより高いことにより、油系掘削流体組成物が、掘削作業が停止されたときに効果的にザクを保持し、懸濁液中に加重材料を保持することを可能にする。逆に、高剪断速度での粘度がより低いことにより、掘削作業中の油系掘削流体組成物を循環するために必要な力がより少ない。
油系掘削流体は、少なくとも1つの乳化剤を含む。乳化剤は、油系掘削流体組成物の油相内の、油系掘削流体組成物の水相とのエマルションの形成を補助する。油系掘削流体組成物中に乳化剤を含めることにより、油相と水相との分離を防ぎ、確実に、混入した固形物が油相中に分散したまま維持されることを助長する。乳化剤はまた、親有機性粘土などの添加剤の性能が掘削流体の粘度に対して影響を与えるように設計される。
1つ以上の実施形態では、掘削流体組成物中の式1の乳化剤の量は、掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.05重量パーセント(重量%)〜5重量%、0.1重量%〜2重量%、0.1重量%〜1.5重量%、0.1重量%〜1重量%、0.5重量%〜2.5重量%、0.5重量%〜2重量%、0.5重量%〜1.5重量%、0.5重量%〜1重量%、0.75重量%〜2.5重量%、0.75重量%〜2重量%、0.75重量%〜1.5重量%、0.75重量%〜1重量%、0.8重量%〜1.1重量%、0.8重量%〜1重量%、または0.9重量%〜1.1重量%であり得る。油系掘削流体は、追加の乳化剤を含み得る。追加の例示的な乳化剤としては、Halliburton Energy Services,Inc.から市販のLE SUPERMUL(商標)およびM−I SWACOから市販のMUL XTなどの合成系掘削流体系用の転相乳化剤および油湿潤剤が挙げられる。LE SUPERMUL(商標)は、カルボン酸末端ポリアミドである。
1つ以上の実施形態では、式1の乳化剤および追加の乳化剤の両方を含む掘削流体組成物中の乳化剤の総量は、掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.05重量%〜5重量%、0.1重量%〜2.5重量%、0.1重量%〜1.5重量%、0.1重量%〜1重量%、0.5重量%〜2.5重量%、0.5重量%〜2重量%、0.5重量%〜1.5重量%、0.5重量%〜1重量%、0.75重量%〜2.5重量%、0.75重量%〜2重量%、0.75重量%〜1.5重量%、0.75重量%〜1重量%、0.8重量%〜1.1重量%、0.8重量%〜1重量%、または0.9重量%〜1.1重量%であり得る。
1つ以上の実施形態では、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミド中のR基は、脂肪酸アルキルを含む。様々な実施形態では、R基は、C15H31、C17H35、C21H43、またはC8H17CHCHC7H14であり得る。
1つ以上の実施形態では、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミド中のR’基は、アルキル基を含む。用語「アルキル」とは、1〜500個の炭素原子を有する飽和直鎖または分岐鎖、置換または非置換炭化水素ラジカルを意味する。用語「(C1−C20)アルキル」とは、非置換または1つ以上のRsで置換されている、1〜20個の炭素原子を有するアルキルを意味する。1つ以上の実施形態では、R’基は、非置換アルキルである。非置換(C1−C20)アルキルの例は、非置換(C1−C20)アルキル、非置換(C1−C10)アルキル、非置換(C1−C5)アルキル、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、2−メチルプロピル、1,1−ジメチルエチル、1−ペンチル、1−ヘキシル、1−ヘプチル、1−ノニル、および1−デシルである。1つ以上の実施形態では、R’基は、置換アルキルである。置換(C1−C20)アルキルの例は、置換(C1−C20)アルキル、置換(C1−C10)アルキル、およびトリフルオロメチルである。様々な実施形態では、R’基は、2〜12個の炭素原子、2〜6個の炭素原子、または2個の炭素原子を含む。1つ以上の実施形態では、R’基は、C2H4、C6H12、またはC10H20であり得る。
1つ以上の実施形態では、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミド中のR”基は、アルキル基を含む。1つ以上の実施形態では、R”基は、非置換アルキルである。非置換(C1−C20)アルキルの例は、非置換(C1−C20)アルキル、非置換(C1−C10)アルキル、非置換(C1−C5)アルキル、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、2−メチルプロピル、1,1−ジメチルエチル、1−ペンチル、1−ヘキシル、1−ヘプチル、1−ノニル、および1−デシルである。1つ以上の実施形態では、R”基は、置換アルキルである。置換(C1−C20)アルキルの例は、置換(C1−C20)アルキル、置換(C1−C10)アルキル、およびトリフルオロメチルである。様々な実施形態では、R’基は、2〜12個の炭素原子、2〜6個の炭素原子、または2個の炭素原子を含む。1つ以上の実施形態では、R’基は、C2H4、C6H12、またはC10H20であり得る。
1つ以上の実施形態では、乳化剤は、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミドを含み、式中、Rが、C17H35であり、R’が、C2H4であり、およびR”が、C2H4である。
1つ以上の実施形態では、乳化剤は、3〜5の親水性−親油系バランス(HLB)を有し得る。HLBは、HLB=20xMh/Mと記載される、グリフィン法などの標準的な技法に従って測定することができ、式中、Mhが、分子の親水性部分の分子量であり、Mが、分子全体の分子量である。得られたHLB値は、0〜20の尺度で結果を提供し、0の値が、完全な疎水性/親油性分子に相当し、20の値が、完全な親水性/疎油性分子に相当する。一般に、10未満のHLBを有する分子は、脂溶性(したがって水不溶性)であり、10より大きいHLBを有する分子は、水溶性(したがって脂不溶性)である。
1つ以上の実施形態では、油相は、基油を含む。油系掘削流体の油相としては、基油として合成油または天然石油製品が挙げられる。天然石油由来製品としては、ディーゼル油または鉱油などの油を挙げることができる。合成油としては、エステルまたはオレフィンを挙げることができる。さらに、合成油または天然石油製品は、n−パラフィン、イソ−パラフィン、環状アルカン、分岐アルカン、またはそれらの混合物などの炭化水素で構成されていてもよい。例示的な基油としては、Total S.A.(Paris,France)から入手可能なDF−1およびEDC 99−DW、ならびにExxonMobil Chemical Company(Spring,Texas,USA)から入手可能なEscaid(商標)110が挙げられる。様々な実施形態では、油系掘削流体組成物は、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、10重量%〜40重量%、10重量%〜25重量%、10重量%〜18重量%、12重量%〜30重量%、12重量%〜25重量%、12重量%〜20重量%、12重量%〜18重量%、15重量%〜20重量%、15重量%〜19重量%、15重量%〜18重量%、または15重量%〜17重量%の基油を有し得る。
油系掘削流体の水相は、水および塩源を含み得る。1つ以上の実施形態では、水としては、脱イオン水、水道水、蒸留水、または淡水;天然水、汽水、および飽和塩水;天然、岩塩ドーム、炭化水素地層によって生成されたまたは合成されたブライン;ろ過済みまたは未処理の海水;ミネラルウォーター;ならびに1つ以上の溶解した塩、ミネラルまたは有機物質を含有する他の飲料水および非飲料水のうちの1つ以上が挙げられる。いくつかの実施形態では、水相は、例えば、水と、塩化カルシウム、臭化カルシウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、およびそれらの組み合わせのうちの1つ以上から選択される塩とで構成される塩ブラインを含み得る。油系掘削流体は、油系掘削流体の総重量に基づいて、約2重量%〜約10重量%の水相を含有し得る。様々な実施形態では、油系掘削流体組成物は、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、2重量%〜8重量%、2重量%〜6重量%、2重量%〜5重量%、3重量%〜10重量%、3重量%〜8重量%、3重量%〜6重量%、4重量%〜10重量%、4重量%〜8重量%、4重量%〜6重量%、または4重量%〜5重量%の水相を有し得る。いくつかの実施形態では、油系掘削流体は、例えば、50:50〜95:5、75:20〜95:5、85:15〜95:5、または90:10〜95:5の油対水の体積比を有し得る。油系掘削流体組成物の油対水比は、油:水=基油+界面活性剤(複数可)+乳化剤(複数可)+湿潤剤(複数可):水として計算される体積比である。水構成成分は、添加された全てのブラインの水性部分に加えて、他の添加剤中に存在する任意の水を含む。
油系掘削流体組成物はまた、1つ以上の添加剤も含む。例示的な添加剤としては、湿潤剤、レオロジー調整剤、流体損失制御添加剤、および加重添加剤が挙げられる。油系掘削流体組成物はまた、任意選択的に、アルカリ度調節剤、電解質、グリコール、グリセロール、分散助剤、腐食防止剤、消泡剤、および他の添加剤、または添加剤の組み合わせを含み得る。
実施形態では、油系掘削流体組成物は、油系掘削流体の密度を増加させるための加重添加剤を含み得る。圧迫された地域で遭遇し得る地層圧力を制御し、坑壁の崩壊または上下揺れするシェールの影響に対抗することを助長するために、加重添加剤を使用してもよい。水よりも密度が高く、掘削流体の他の特性に悪影響を及ぼさない物質は、いずれも加重材料として使用することができる。いくつかの実施形態では、加重材料は、掘削流体組成物が坑井を通って循環することができないような過剰な加重材料を添加することなく、ある特定の量で、掘削流体組成物の密度を増加させるのに十分な比重(SG)を有する粒子状固形物であってもよい。加重調節剤または密度調節剤の例としては、重晶石(BaSO4)、方鉛鉱(PbS)、赤鉄鉱(Fe2O3)、磁鉄鉱(Fe3O4)、製造された酸化鉄であるイルメナイト(FeO.TiO2)、菱鉄鉱(FeCO3)、天青石(SrSO4)、苦灰石(CaCO3 .MgCO3)、および方解石(CaCO3)が挙げられる。
油系掘削流体組成物は、掘削流体組成物の密度を増加させて掘削流体組成物が坑井を支持し、ダウンホール地層内で流体が坑井に流入するのを防ぐことを可能にするのに十分な量の加重添加剤を含み得る。実施形態では、油系掘削流体組成物は、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、1重量%〜80重量%の加重添加剤を含み得る。いくつかの実施形態では、油系掘削流体組成物は、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、1重量%〜75重量%、20重量%〜80重量%、20重量%〜75重量%、50重量%〜80重量%、50重量%〜75重量%、60重量%〜80重量%、60重量%〜75重量%、65重量%〜80重量%、または70重量%〜80重量%の加重添加剤を含み得る。いくつかの実施形態では、油系掘削流体組成物は、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、64重量%〜85.3重量%の加重添加剤を含み得る。
実施形態では、例えば、油系掘削流体組成物は、岩石ザクを持ち上げ坑井の表面への運搬、および加重材料の懸濁を促進するために、非ニュートン流体レオロジーを油系掘削流体組成物に付与する粘性付与剤などのレオロジー調整剤を含み得る。粘性付与剤の例としては、限定されないが、親有機性粘土、海泡石、ポリアミド、二量体もしくは三量体脂肪酸、またはこれらの粘性付与剤の組み合わせを挙げることができる。いくつかの実施形態では、油系掘削流体組成物は、任意選択的に、親有機性ヘクトライト粘土、例えば、MI−SWACO(Houston,TX)から市販のVERSAGEL HTを含み得る。いくつかの実施形態では、油系掘削流体組成物は、任意選択的に、追加のまたは異なる親有機性粘土、例えばElementis Specialties Inc(Highstown,NJ.)から市販のBentone(登録商標)42を含み得る。例示的な油系掘削流体組成物は、任意選択的に、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.1重量%〜2重量%のレオロジー調整剤を含み得る。いくつかの実施形態では、油系掘削流体組成物は、任意選択的に、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.25重量%〜0.5重量%のVERSAGEL HTおよびBentone 42の各々を含み得る。油系掘削流体組成物は、本主題の範囲から逸脱することなく、任意選択的に他の好適な粘性付与剤を含み得る。
油系掘削流体組成物は、任意選択的に、少なくとも1つのアルカリ度調節剤を含み得る。実施形態では、油系掘削流体組成物は、任意選択的に、油系掘削流体組成物のアルカリ度を調節するために、少なくとも1つのアルカリ化合物を含み得る。アルカリ化合物の例としては、限定されないが、石灰(水酸化カルシウムまたは酸化カルシウム)、ソーダ灰(炭酸ナトリウム)、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、他の強塩基、またはこれらのアルカリ化合物の組み合わせを挙げることができる。約13超のpKaを有する酸への共役塩基は、強塩基とみなされることに留意されたい。アルカリ化合物は、掘削作業中に掘削流体組成物が遭遇する、例えばCO2またはH2Sなどのガスと反応して、ガスが油系掘削流体組成物の構成成分を加水分解するのを防ぐことができる。いくつかの例示的な油系掘削流体組成物は、任意選択的に、0.1重量%〜2重量%、0.4重量%〜1.8重量%、または0.6重量%〜1.5重量%の石灰を含み得る。実施形態では、油系掘削流体組成物は、0〜15グラム/リットル(g/L)の過剰ラインのアルカリ度を有し得る。
1つ以上の実施形態では、湿潤剤などの界面活性剤を添加して、油系掘削流体組成物中の懸濁液またはエマルションの安定性を向上することができる。好適な湿潤剤としては、脂肪酸、有機リン酸エステル、修飾イミダゾリン、アミドアミン、アルキル芳香族硫酸塩、およびスルホン酸塩を挙げることができる。例えば、M−I SWACO(Houston,Texas)から市販のSUREWET(登録商標)は、油系湿潤剤および二次乳化剤であり、固形物が水で濡れることを防ぐように微粒子を湿潤させ固形物を掘削するために使用することができる。さらに、SUREWET(登録商標)は、坑井流体の熱安定性、レオロジー安定性、ろ過制御、エマルション安定性を改善することができる。M−I LLC(Houston,Texas)から市販のVERSAWET(登録商標)は、さらなる湿潤剤であり、赤鉄鉱系を湿潤させるのが困難な際に特に効果的である。例示的な油系掘削流体組成物は、任意選択的に、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.1重量%〜2重量%の湿潤剤を含み得る。いくつかの実施形態では、油系掘削流体組成物は、任意選択的に、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.25重量%〜0.75重量%のSUREWET(登録商標)の各々を含み得る。油系掘削流体組成物は、本主題の範囲から逸脱することなく、任意選択的に他の好適な湿潤剤を含み得る。
1つ以上の実施形態では、油系掘削流体組成物に流体損失制御剤を添加して、油系掘削流体組成物から地下層に損失するろ液の量を低減することができる。流体損失制御剤の例としては、親有機性(例えば、アミン処理)褐炭、ベントナイト、製造ポリマー、シンナー、または解膠剤が挙げられる。流体損失制御剤が使用されるとき、それらは、掘削流体の総重量に基づいて、油系掘削流体組成物の約0.5重量%〜約3.0重量%を構成し得る。様々な実施形態では、流体損失制御剤は、掘削流体の総重量に基づいて、油系掘削流体組成物の約0.5重量%〜約1.5重量%、0.5重量%〜約1.25重量%、0.75重量%〜約2重量%、0.75重量%〜約1.5重量%、0.75重量%〜約1.25重量%、1重量%〜約2重量%、1重量%〜約1.5重量%、または1重量%〜約1.25重量%を構成し得る。例示的な流体損失制御剤としては、全てMI SWACO(Houston,Texas)から市販のVERSATROL(商標)、VERSALIG(商標)、ECOTROL(商標)RD、ONETROL(商標)HT、EMI 789、およびNOVATECH(商標)F、ならびにHalliburton Energy Services,Inc.から市販のADAPTA(登録商標)が挙げられる。いくつかの実施形態では、油系掘削流体組成物は、任意選択的に、それぞれ約10:1の重量比で、ONETROL(商標)HTおよびECOTROL(商標)RDの両方を含み得る。
任意選択的な懸濁剤を油系掘削流体組成物に添加して、掘削流体構成成分のうちの全てを懸濁するのに十分な低剪断速度での油系掘削流体組成物の粘度を調節することができ、それにより油系掘削流体組成物の構成成分の沈殿を回避することができる。懸濁剤の例としては、脂肪酸および繊維状材料が挙げられる。懸濁液が使用されるとき、それらは、掘削流体の総重量に基づいて、油系掘削流体組成物の約0.0重量%〜約1.0重量%、または0.01〜0.5重量%を構成し得る。
低速掘削中または掘削作業と掘削作業との間に、油系掘削流体組成物中の固形物およびザクの懸濁を維持するために、より低剪断速度での閾値を超える粘度が有利である。1つ以上の実施形態では、油系掘削流体は、50℃で測定される10.22秒−1(s−1)の剪断速度で400cP超の粘度を有する。様々な実施形態では、油系掘削流体は、50℃および大気圧で測定される10.22s−1の剪断速度で、410cP超、420cP超、430cP超、または440cP超の粘度を有する。逆に、掘削流体の循環を開始または維持するのに必要とされる過剰なエネルギーまたは力を回避するために、より低剪断速度での油系掘削流体組成物の粘度を制限することも有利である。様々な実施形態では、油系掘削流体は、50℃で測定される10.22s−1の剪断速度で、1500cP未満、1000cP未満、800cP未満、または600cP未満の粘度を有する。
掘削作業が開始され、油系掘削流体組成物が循環すると、油系掘削流体組成物の循環は、油系掘削流体組成物中で固形物およびザクの懸濁を維持するのを補助する。油系掘削流体組成物を循環させるのに必要とされる過剰なエネルギーを回避し、同等の循環密度の効果を介して掘削坑に露出した地層に過剰な圧力を印加することを回避するには、油系掘削流体組成物の粘度がより高剪断速度での閾値未満であることが有利である。1つ以上の実施形態では、油系掘削流体は、50℃および大気圧で測定される170s−1の剪断速度で125cP未満の粘度を有する。様々な実施形態では、油系掘削流体は、50℃で測定される170s−1の剪断速度で、122cP未満、120cP未満、118cP未満、または115cP未満の粘度を有する。
様々な実施形態による油系掘削流体組成物について前述してきたが、油系掘削流体組成物を調製するための例示的な方法を次に説明する。油系掘削流体を調製するための方法は、基油、少なくとも1つの乳化剤、および少なくとも1つの湿潤剤を混合して第1の混合物を形成することを含み得、少なくとも1つの乳化剤が、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミドを含み、式中、Rが、脂肪酸アルキルであり、R’およびR”が、アルキル基である。第1の混合物の成分を添加して、油系掘削流体組成物の実施形態に関して前述の量を提供することができる。油系掘削流体組成物を調製するための方法は、任意選択的に、少なくとも1つのレオロジー調整剤およびアルカリ度調節剤を第1の混合物に混合して第2の混合物を形成することを含み得る。再び、第2の混合物の成分を添加して、油系掘削流体組成物の実施形態に関して前述の量を提供することができる。油系掘削流体組成物を調製するための方法は、任意選択的に、少なくとも1つの流体損失制御添加剤を第2の混合物に混合して第3の混合物を形成することを含み得る。再び、第3の混合物の成分を添加して、油系掘削流体組成物の実施形態に関して前述の量を提供することができる。油系掘削流体組成物を調製するための方法は、ブライン溶液を第1の混合物または第3の混合物に混合して第4混合物を形成することをさらに含み得る。第4の混合物の成分を添加して、油系掘削流体組成物の実施形態に関して前述の量を提供することができる。油系掘削流体組成物を調製するための方法は、加重添加剤を第4の混合物に混合して油系掘削流体組成物を形成することをさらに含み得る。油系掘削流体組成物の成分を添加して、油系掘削流体組成物の実施形態に関して前述の量を提供することができる。
前述の油系掘削流体組成物は、地下層での掘削作業、特に10,000psi超の坑井圧力および300°F(149°C)超の坑井温度のHPHT条件下で実施される掘削作業での使用に非常に好適であり得る。したがって、高圧高温条件下で地下井を掘削するための方法の実施形態は、本明細書に記載のいずれかの実施形態による油系掘削流体組成物を提供することを含み得る。高圧高温条件下で地下井を掘削するための方法は、油系掘削流体組成物の存在下で坑井内でドリルを操作することを含む。
以下の実施例は、本開示の1つ以上の追加の特徴を例示する。これらの実施例は、本開示の範囲または添付の特許請求の範囲を決して限定することを意図するものではないことを理解されたい。
実験手順:
本開示による式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2(式1の乳化剤)を含むアミノアミド乳化剤を調製するための一般的な手順は、0.28グラム(g)の1ミリモル(mmol)の脂肪酸(ステアリン酸)、3.09ミリグラム(mg)の0.05mmolのホウ酸、および3ミリリットル(ml)のトルエンを、還流凝縮器を備えたDean−Stark trapを備えたフラスコに添加することを含む。続いて、0.12gの1.1mmolのアミノアミン(ジエチレントリアミン)を、撹拌しながら反応混合物に添加した。反応混合物を、一晩(およそ14〜16時間)加熱還流した。混合物を室温まで冷却し、次いで撹拌しながらヘキサンに注ぎ、固形物の即時沈殿をもたらし、これをろ過し、ヘキサンで洗浄して、本開示の実施形態による式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含む所望のアミノアミド乳化剤を得た。
本開示による式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2(式1の乳化剤)を含むアミノアミド乳化剤を調製するための一般的な手順は、0.28グラム(g)の1ミリモル(mmol)の脂肪酸(ステアリン酸)、3.09ミリグラム(mg)の0.05mmolのホウ酸、および3ミリリットル(ml)のトルエンを、還流凝縮器を備えたDean−Stark trapを備えたフラスコに添加することを含む。続いて、0.12gの1.1mmolのアミノアミン(ジエチレントリアミン)を、撹拌しながら反応混合物に添加した。反応混合物を、一晩(およそ14〜16時間)加熱還流した。混合物を室温まで冷却し、次いで撹拌しながらヘキサンに注ぎ、固形物の即時沈殿をもたらし、これをろ過し、ヘキサンで洗浄して、本開示の実施形態による式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含む所望のアミノアミド乳化剤を得た。
式1の乳化剤を含有する掘削流体の物理的およびレオロジー特性を、業界標準の乳化剤を含有する掘削流体のものと比較するために、2つの掘削流体を調製した。2つの掘削流体は、油系流体配合物用に特別に調整された、独自の乳化剤、湿潤剤、および液体損失制御剤のブレンドを含む、M−I SWACO RHADIANT(商標)系に基づいていた。具体的には、比較掘削流体、比較例1は、乳化剤としてSUREMUL(登録商標)を使用して調製した。SUREMUL(登録商標)を式1の乳化剤で置き換えることによって、第2の掘削流体、実施例2を調製した。SUREMUL(登録商標)は基油中に75%の乳化剤が溶解したものであり、式1の乳化剤は純粋な乳化剤であったため、式1の乳化剤は、置換品のSUREMUL(登録商標)の量から25%減少していることに留意されたい。
比較例1および実施例2の掘削流体は、次の成分を使用して配合した:Shellから入手可能な合成油掘削系流体Saraline 185V;M−I SWACO,LLC(Houston,Texas,USA)から入手可能なアミドアミン界面活性剤SUREMUL(登録商標);M−I SWACO,LLC(Houston,Texas,USA)から入手可能な湿潤剤SUREWET(登録商標);M−I SWACO,LLC(Houston,Texas,USA)から入手可能な非水性流体系中での使用のための乳化剤MUL XT;M−I SWACO,LLC(Houston,Texas,USA)から入手可能なろ過制御を補助するためのヘクトライト粘土粘性付与剤VERSAGEL HT;M−I SWACO,LLC(Houston,Texas,USA)から入手可能な油および合成系掘削流体系中での使用のために設計されたアミン処理タンニンろ過制御添加剤ONE−TROL(商標)HT;M−I SWACO,LLC(Houston,Texas,USA)から入手可能な油および合成系掘削流体系中での使用のために設計されたろ過制御添加剤ECOTROL RD;ならびにM−I SWACO,LLC(Houston,Texas,USA)から入手可能な重晶石(BaSO4)加重剤。
比較例1および実施例2の掘削流体は、磁気撹拌棒を使用して、それぞれ30.88gおよび25.98gの量で調製した。比較例1および実施例2の掘削流体の配合を表1に提供する。掘削流体を調製するために、最初にステージ1で10分間、基油、乳化剤、および湿潤剤を一緒に混合した。具体的には、SUREMUL(登録商標)を乳化剤として比較例1に添加し、式1の乳化剤を乳化剤として実施例2に添加した。次いでステージ2で、粘度調整剤およびレオロジー調整剤を添加し、さらに20分間混合した。次に、ステージ3で、流体損失制御添加剤を添加し20分間混合し、続いてステージ4でブラインおよび淡水、ステージ5で重晶石を添加し、それぞれ30分間および40分間混合した。使用した基油および重晶石の重量%としての量は、比較例1と実施例2とでわずかに異なり、比較例1および実施例2の両方では2.20の比重および90.0の油/水比を提供した。
比較例1および実施例2の掘削流体は、混合後17時間静置し、次いで垂れおよび流体分離について検査し、その後レオロジーを測定した。流体分離および垂れを視覚的に検査した。具体的には、固形物と液体との視覚的な分離の検査を行った。また、マイクロスパチュラを泥に挿入して泥が上部から底部まで全体に同様のテクスチャー(主観的に硬いかまたは柔らかい)であるかどうか、固形物が掘削流体全体に均質に分布しなくなるような固形物の分離および沈殿があるかどうかを調べることによって、垂れを調べた。固形物の分離および沈殿によって証明されるように、垂れがあった場合、泥は容器の上部でより柔らかく見え、底部でより硬くなり掘削流体が静止して残った。
掘削流体の粘度は、応力およびひずみを制御したレオメーター(TA Instrument(New Castle,DE)からのDiscover Hybrid Rheometer)を使用して試験した。レオメーターに利用した形状は、25mmの粗いステンレス鋼平行プレートであった。試料中に重晶石が存在することに起因して、この形状を選択した。試料中に重晶石が存在することに起因して、掘削流体とプレートとの間の滑りを最小限に抑えるために、粗くした表面を有するこの形状を選択した。ステンレス鋼プレート間の間隙は、300μmに設定した。剪断速度に相関する粘度測定は、大気圧で0℃および50℃で、0.004〜2000s−1で実行した。力が印加されなかったとき、比較例1および実施例2の掘削流体はゲル化し、掘削固形物および重晶石などの加重材料を保持するのに十分な強度であった。剪断速度実験は、流体の有用な粘度情報、および流体の剪断がゼロであるか、あるいはずり減粘であるかを提供する。剪断速度実験はまた、掘削流体が変形する剪断速度も示した。
図1および表2を参照すると、比較例1および実施例2の両方は、それらの配合および試験時の温度に関係なくずり減粘挙動を呈した。しかしながら、50°Cでの10.22s−1の低剪断速度で同じ温度および剪断速度での比較例1よりも実施例2はより高粘度を有し、したがって、実施例2の掘削流体は、静止している間に固形物を比較例1の掘削流体よりも良好に保持することが可能である。逆に、50℃での実施例2は、170s−1の高剪断速度で同じ温度および剪断速度での比較例1よりも低粘度を有した。より低粘度の実施例2は、掘削作業中に掘削流体を循環させるためのエネルギーが、比較例1で必要であろうエネルギーよりも少ないという要件を意味する。実施例2の掘削流体の粘度は、およそ95〜100s−1で比較例1の掘削流体の粘度よりも低くなり、実施例2および比較例1は、80s−1の剪断速度付近で同様の粘度を有する。実施例2および比較例1の50°Cでの相対粘度は、低剪断速度でより高粘度であるという結果として実施例2が静止している間固形物を保持するのにより良好でありながら、比較例1と比較すると高剪断速度でより低粘度であるという結果として掘削流体循環中により少ない力を必要とすることを同時に呈することを示している。
実施例2の掘削流体は、応力が除去されるとすぐにゲル化するであろうようなゲル特徴を示した。これは、掘削が停止されるとすぐに掘削流体がザクを効果的に支持するようにゲル化するであろう掘削流体と相関関係がある。
実施例2および比較例1の両方は、垂れを示さず、調製後17時間静置した後、微量の分離のみを実証した。実施例2および比較例1の両方は、表および図2〜3に示されるように、50℃でほぼ同じひずみで変形し、したがって両方が循環を開始するのに同様の力を必要とするであろう。加えて、図2に示されるように、実施例2は、比較例1よりも低いひずみでより流動的(G”>G’)になり、それにより、循環中により少ない力を必要とした。図3では、実施例2および比較例1の位相角は、50°Cで比較例1よりも低いひずみで実施例2がより流動的になることも確認した。
図2および図3では、線形粘弾性領域を特定するために、0.01〜10000のひずみ%から、ひずみ%に相関する貯蔵弾性率(G’)、損失弾性率(G”)、および位相角測定を、毎秒1ラジアン(ラジアン秒−1)の一定周波数で、ならびに0℃および50℃の温度で監視した。試験では、小さな増分振動(時計回り、次いで反時計回り)の応力を泥に印加し、その結果生じるひずみ(すなわち変形)応答を監視することを含む。また、これらの測定値を使用して、分散構造の強度(沈殿安定性)および弾力性を同定することもできた。G’、G”、および位相角は、流体の粘弾性特性に関係する。G’は掘削流体の弾性特性を説明し、G”は掘削流体の粘性特性を説明する。したがって、G’がG”を超える場合、掘削流体は固形物材料のように挙動し、G”未満の場合、液体として挙動する。ゲル化した流体は、最初は低ひずみで線形粘弾性領域を示すが、ひずみ%が増加するとG’およびG”は減少し、G’は最終的にG”未満になり、結果として位相角が増加する。位相角は、G”/G’であり、水などのニュートン流体の位相角は90°である。ゲルが強いほど、ゲルを破壊するのに必要なひずみが大きくなり、したがって循環を開始するのにより多くの力を必要とすることに留意されたい。
熱安定性について、実施例2および比較例1を試験した。熱重量分析(TGA)を使用して、熱安定性を試験した。TGAは、実施例2が170℃まで熱安定性を保持することを実証したが、比較例1は100℃までのみ熱安定性を実証した。
油系流体組成物の様々な態様、その製造方法、およびそれを利用する地下井を掘削するための方法が記載されており、かかる態様は他の様々な態様と併せて利用することができることが理解されるべきである。
第1の態様では、本開示は、油系掘削流体組成物を提供する。油系掘削流体組成物は、基油を有する油相、水相、少なくとも1つの乳化剤、ならびに湿潤剤、レオロジー調整剤、流体損失制御添加剤、および加重添加剤から選択される1つ以上の添加剤を含む。少なくとも1つの乳化剤は、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミドを含み、式中、Rが、脂肪酸アルキルであり、R’およびR”が、アルキル基である。
第2の態様では、本開示は、第1の態様の掘削流体を提供し、その開示において、第1の態様の掘削流体を提供し、Rが、C15H31、C17H35、C21H43、またはC8H17CHCHC7H14から選択される。
第3の態様では、本開示は、R’が、C2H4、C6H12、またはC10H20から選択される、第1または第2の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第4の態様では、本開示は、R”が、C2H4、C6H12、またはC10H20から選択される、第1〜第3の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第5の態様では、本開示は、RがC17H35であり、R’がC2H4であり、R’がC2H4である、第1の態様の掘削流体を提供する。
第6の態様では、本開示は、油系掘削流体が、油系掘削流体の総重量に基づいて、10重量%〜20重量%の基油を含む、第1〜第5の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第7の態様では、本開示は、油系掘削流体が、油系掘削流体の総重量に基づいて、0.05重量%〜5.0重量%の乳化剤を含む、第1〜第6の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第8の態様では、本開示は、油系掘削流体が、油系掘削流体の総重量に基づいて、0.1重量%〜2.0重量%の湿潤剤を含む、第1〜第7の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第9の態様では、本開示は、油系掘削流体が、油系掘削流体の総重量に基づいて、0.1重量%〜2.0重量%のレオロジー調整剤を含む、第1〜第8の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第10の態様では、本開示は、油系掘削流体が、油系掘削流体の総重量に基づいて、0.5重量%〜2.0重量%の流体損失制御添加剤を含む、第1〜第9の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第11の態様では、本開示は、油系掘削流体が、油系掘削流体の総重量に基づいて、3.0重量%〜5.0重量%のブライン溶液を含む、第1〜第10の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第12の態様では、本開示は、油系掘削流体が、油系掘削流体の総重量に基づいて、64重量%〜85.3重量%の加重添加剤を含む、第1〜第11の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第13の態様では、本開示は、油系掘削流体が、油系掘削流体の総重量に基づいて、0.1重量%〜2.5重量%の乳化剤を含む、第1〜第12の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第14の態様では、本開示は、レオロジー調整剤が、親有機性粘土、ヘクトライト粘土、二量体脂肪酸、三量体脂肪酸、ポリアミン、海泡石、アタパルジャイトのうちの1つ以上を含む、第1〜第13の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第15の態様では、本開示は、加重添加剤が、重晶石、方解石、アラゴナイト、炭酸鉄、炭酸亜鉛、四酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、赤鉄鉱、イルメナイト、および炭酸鉛のうちの1つ以上を含む、第1〜第14の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第16の態様では、本開示は、50℃で測定される10.22s−1の剪断速度での粘度が、400cP超である、第1〜第15の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第17の態様では、本開示は、50℃で測定される170s−1の剪断速度での粘度が、125cP未満である、第1〜第16の態様のいずれかの掘削流体を提供する。
第18の態様では、本開示は、油系掘削流体組成物を作製するための方法を提供する。方法は、基油、少なくとも1つの乳化剤、少なくとも1つの乳化剤、および任意選択的に少なくとも1つの湿潤剤を混合して、第1の混合物を形成することであって、少なくとも1つの乳化剤が、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を有するアミノアミドを含み、式中、Rが、脂肪酸アルキルであり、R’およびR”が、アルキル基である、第1の混合物を形成することを含む。方法は、任意選択的に、少なくとも1つのレオロジー調整剤およびアルカリ度調節剤を第1の混合物に混合して第2の混合物を形成することと、任意選択的に、少なくとも1つの流体損失制御添加剤を第2の混合物に混合して第3の混合物を形成することと、ブライン溶液を第1の混合物または第3の混合物に混合して第4の混合物を形成することと、加重添加剤を第4の混合物に混合して油系掘削流体組成物を形成することと、をさらに含む。
第19の態様では、本開示は、Rが、C15H31、C17H35、C21H43、またはC8H17CHCHC7H14から選択される、第18の態様の方法を提供する。
第20の態様では、本開示は、R’が、C2H4、C6H12、またはC10H20から選択される、第18または第19の態様のいずれかの方法を提供する。
第21の態様では、本開示は、R”が、C2H4、C6H12、またはC10H20から選択される、第18〜第20の態様のいずれかの方法を提供する。
第22の態様では、本開示は、Rが、C17H35であり、R’が、C2H4であり、R’が、C2H4である、第18〜第21の態様のいずれかの方法を提供する。
第23の態様では、本開示は、油系掘削流体組成物が、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、10重量%〜20重量%の基油を含む、第18〜第22の態様のいずれかの方法を提供する。
第24の態様では、本開示は、油系掘削流体組成物が、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.05重量%〜5.0重量%の乳化剤を含む、第18〜第23の態様のいずれかの方法を提供する。
第25の態様では、本開示は、油系掘削流体組成物が、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.1重量%〜2.0重量%の湿潤剤を含む、第18〜第24の態様のいずれかの方法を提供する。
第26の態様では、本開示は、油系掘削流体組成物が、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.1重量%〜2.0重量%のレオロジー調整剤を含む、第18〜第25の態様のいずれかの方法を提供する。
第27の態様では、本開示は、油系掘削流体組成物が、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.5重量%〜2.0重量%の流体損失制御添加剤を含む、第18〜第26の態様のいずれかの方法を提供する。
第28の態様では、本開示は、油系掘削流体組成物が、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、3.0重量%〜5.0重量%のブライン溶液を含む、第18〜第27の態様のいずれかの方法を提供する。
第29の態様では、本開示は、油系掘削流体組成物が、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、64重量%〜85.3重量%の加重添加剤を含む、第18〜第28の態様のいずれかの方法を提供する。
第30の態様では、本開示は、油系掘削流体組成物が、油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.1重量%〜2.5重量%の乳化剤を含む、第18〜第29の態様のいずれかの方法を提供する。
第31の態様では、本開示は、レオロジー調整剤が、親有機性粘土およびヘクトライト粘土のうちの1つ以上を含む、第18〜第30の態様のいずれかの方法を提供する。
第32の態様では、本開示は、加重添加剤が、重晶石、赤鉄鉱、イルメナイト、方解石、アラゴナイト、炭酸鉄、炭酸亜鉛、四酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、および炭酸鉛のうちの1つ以上を含む、第18〜第31の態様のいずれかの方法を提供する。
第33の態様では、本開示は、50℃で測定される10.22s−1の剪断速度での油系掘削流体組成物の粘度が、400cP超である、第18〜第32の態様のいずれかの方法を提供する。
第34の態様では、本開示は、50℃で測定される170s−1の剪断速度での油系掘削流体組成物の粘度が、125cP未満である、第18〜第33の態様のいずれかの方法を提供する。
第35の態様では、本開示は、地下井を掘削するための方法を提供する。方法は、第1〜第17の態様のいずれか1つによる油系掘削流体組成物を提供することと、油系掘削流体組成物を坑井に導入することとを含む。
第36の態様では、本開示は、方法が、坑井内でドリルを操作することをさらに含む、第35の態様の方法を提供する。
第37の態様では、本開示は、坑井が、300°F(148.9℃)超の坑井温度を有する、第35または第36の態様のいずれかの方法を提供する。
第38の態様では、本開示は、坑井が、10,000psi(68,948kPa)超の坑井圧力を有する、第35〜第37の態様のいずれかの方法を提供する。
ある特性に割り当てられた任意の2つの定量値は、その特性の範囲を構成することができ、所与の特性の全ての述べられる定量値から形成される範囲の全ての組み合わせが、本開示において企図されることを理解されたい。組成物または配合物中の化学成分の組成範囲は、いくつかの実施形態では、その成分の異性体の混合物を含むと理解されるべきである。実施例は、様々な組成物の組成範囲を提供し、特定の化学組成物の異性体の総量が範囲を構成し得ることが理解されるべきである。
本開示の主題を詳細に、かつ特定の実施形態を参照して説明したが、本開示に記載された様々な詳細は、本明細書に付随する図面の各々に特定の要素が示されている場合であっても、これらの詳細が本開示に記載された様々な実施形態の必須構成要素であることを暗示するものととられるべきではないことに留意されたい。むしろ、本明細書に含まれる特許請求の範囲は、本開示の広さおよび本開示に記載の様々な実施形態の対応する範囲の単なる表現として解釈されるべきである。さらに、特許請求される主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、記載の実施形態に様々な変更および変形がなされ得ることは、当業者に明らかであるはずである。したがって、本明細書は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内に入るそのような変更および変形が提供される種々の記載された実施形態の変更および変形を網羅することを意図する。
Claims (15)
- 基油を含む油相と、
水を含む水相と、
少なくとも1つの乳化剤であって、前記少なくとも1つの乳化剤が、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミドを含み、式中、Rが、脂肪酸アルキルであり、R’およびR”が、アルキル基である、少なくとも1つの乳化剤と、
湿潤剤、レオロジー調整剤、流体損失制御添加剤、および加重添加剤(weighting additive)から選択される、1つ以上の添加剤と、
を含む、油系掘削流体組成物。 - Rが、C15H31、C17H35、C21H43、またはC8H17CHCHC7H14から選択される、請求項1に記載の油系掘削流体組成物。
- R’が、C2H4、C6H12、またはC10H20から選択される、請求項1に記載の油系掘削流体組成物。
- R”が、C2H4、C6H12、またはC10H20から選択される、請求項1に記載の油系掘削流体組成物。
- Rが、C17H35であり、R’が、C2H4であり、R’が、C2H4である、請求項1に記載の油系掘削流体組成物。
- 前記油系掘削流体が、前記油系掘削流体の総重量に基づいて、0.05重量%〜5.0重量%の乳化剤を含む、請求項1に記載の油系掘削流体組成物。
- 50℃で測定される10.22s−1の剪断速度での粘度が、400cP超である、請求項1に記載の油系掘削流体組成物。
- 50℃で測定される170s−1の剪断速度での粘度が、125cP未満である、請求項1に記載の油系掘削流体組成物。
- 油系掘削流体組成物を作製するための方法であって、
基油、少なくとも1つの乳化剤、少なくとも1つの乳化剤、および任意選択的に少なくとも1つの湿潤剤を混合して、第1の混合物を形成することであって、前記少なくとも1つの乳化剤が、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミドを含み、式中、Rが、脂肪酸アルキルであり、R’およびR”が、アルキル基である、第1の混合物を形成することと、
任意選択的に、少なくとも1つのレオロジー調整剤、およびアルカリ度調節剤を前記第1の混合物に混合して、第2の混合物を形成することと、
任意選択的に、少なくとも1つの流体損失制御添加剤を前記第2の混合物に混合して、第3の混合物を形成することと、
ブライン溶液を前記第1の混合物または前記第3の混合物に混合して、第4の混合物を形成することと、
加重添加剤を前記第4の混合物に混合して、前記油系掘削流体組成物を形成することと、
を含む、方法。 - Rが、C15H31、C17H35、C21H43、またはC8H17CHCHC7H14から選択され、R’が、C2H4、C6H12、またはC10H20から選択され、R”が、C2H4、C6H12、またはC10H20から選択される、請求項9に記載の油系掘削流体組成物。
- Rが、C17H35であり、R’が、C2H4であり、R’が、C2H4である、請求項9に記載の油系掘削流体組成物。
- 前記油系掘削流体組成物が、前記油系掘削流体組成物の総重量に基づいて、0.05重量%〜5.0重量%の乳化剤を含む、請求項9に記載の方法。
- 地下井を掘削するための方法であって、
油系掘削流体組成物を提供することと、
前記油系掘削流体組成物を坑井に導入することと、
を含み、
前記油系掘削流体組成物が、
基油を含む油相と、
水を含む水相と、
少なくとも1つの乳化剤であって、前記少なくとも1つの乳化剤が、式R−CO−NH−R’−NH−R”−NH2を含むアミノアミドを含み、式中、Rが、脂肪酸アルキルであり、RおよびR”が、アルキル基である、少なくとも1つの乳化剤と、
湿潤剤、レオロジー調整剤、流体損失制御添加剤、および加重添加剤から選択される、1つ以上の添加剤と、
を含む、方法。 - 前記坑井が、300°F超の坑井温度を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記坑井が、10,000psi超の坑井圧力を含む、請求項13に記載の方法。
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