JP2896200B2 - 新規な掘削用流動体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エステル油をベースとする新規な掘削用流
動体、特に、高い生態学的適合性、良好な安定性および
性能特性を有するエステル油をベースとするインバート
掘削用流動体に関する。新規な掘削用流動体の１つの重
要な用途は、原油および／またはガス源の開発のための
沖合掘削である。この点に関する本発明の特別な目的
は、高い生態学的適合性を有する技術的に有用な掘削用
流動体を提供することにある。新規な掘削用流動体の使
用は、限定されるものではないが、沖合地域において特
に重要である。新規な掘削流動体は、地熱用掘削、水用
掘削、地球化学用掘削および鉱物用掘削などを包含する
陸地掘削においても使用してよい。この場合、本発明に
したがって選択されたエステル系掘削用流動体は、生態
毒問題をかなりの程度まで基本的に解消している。

［発明の背景］ 岩に穴をあけ、岩を切断する液状掘削用流動体は、僅
かに濃厚にされた水系または油系流動体システムであ
る。油系システムは、特に沖合掘削においてまたは水感
応性層の貫通において実際に使用される機会が多くなっ
ている。

油系掘削用流動体は、一般に、三相システム、即ち、
油、水および微分散固形物から成るいわゆるインバート
エマルジョン泥の形態で一般に使用される。このエマル
ジョンは水／油エマルジョンである、即ち、水相が連続
油相において微分散物として存在する。全体としてシス
テムを安定化し、好ましい性能特性を確定するための、
乳化剤、乳化剤システム、増量剤、流動損失添加剤、ア
ルカリリザーブ、粘度調節剤などを包含する広い範囲の
添加剤が存在する。詳細な事項は、例えば、ジャーナル
・オブ・ペトロリアム・テクノロジー（Journal of Pet
roleum Technology）、1985年、137-142頁におけるボイ
ド（P.A.Boyd）らによる「ニュー・ベース・オイル・ユ
ーズド・イン・ロートキシシティ・オイル・マッズ（Ne
w Base Oil Used in Low-Toxicity Oil Muds）」なる論
文、およびジャーナル・オブ・ペトロリアム・テクノロ
ジー、1984年、975-981頁におけるベネット（R.B.Benne
t）による「ニュー・ドリリング・フルイド・テクノロ
ジー−ミネラル・オイル・マッド（New Drilling Fluid
Technology-Mineral Oil Mud）」なる論文、およびそ
こに引用された文献に記載されている。

油系掘削用流動体は、初期には、芳香族成分を含有す
るディーゼル油画分からできていた。次いで、無毒化の
ためおよび生態学的問題を解消するために、連続油相と
して、芳香族化合物を実質的に含まない炭化水素画分、
「非汚染油」として現在知られているものを使用するこ
とが提案された（前記文献を参照のこと）。このように
芳香族化合物を使用しないことによって幾つかの利点は
達成されたが、この種の掘削用流動体によって生じる環
境的問題を更に減少することが緊急に必要である。この
ことは、原油およびガス源の開発のために沖合井を掘る
ことにおいて特にあてはまる。海洋生態系は毒性物質お
よび容易に分解しない物質の導入に対して特に感応性で
あるからである。

関連技術は、これら問題を解決するためにエステル系
油相の重要性を認識していた。アメリカ合衆国特許第4,
374,737号および第4,481,121号は、非汚染油を使用する
油系掘削用流動体を記載している。非芳香族の鉱油画分
およびピーナッツ油、大豆油、アマニ油、コーン油、稲
油などの植物油、および鯨油などの動物油さえ、非汚染
油として記載されている。ここで挙げられている植物お
よび動物由来のエステル油全ては、環境的に安全である
と知られており、脱芳香族化されていたとしても炭化水
素画分よりも顕著に生態学的に優れている天然の脂肪酸
のトリグリセリドである。

しかし、前記アメリカ合衆国特許における実施例は、
インバート掘削用泥におけるそのような天然エステル油
の使用を記載していない。全体にわたって、鉱油画分が
連続油相として使用されている。

本発明の基礎となる研究によれば、従来技術において
検討された、植物および／または動物由来の容易に分解
する油の使用は実際的理由から可能ではない。そのよう
な油相のレオロジー的性質は、一方で０〜５℃、他方で
250℃およびそれ以上までの広い温度範囲において制御
できない。

アメリカ合衆国特許第4,481,121号は、一般的記載部
分においてトリグリセリドだけを挙げるだけではなく、
高純度トール油脂肪酸の精製イソオクチル−モノアルコ
ールエステルである、ジ・アリゾナ・ケミカル・カンパ
ニー（ウェイン、ニュージャージー在）の市販製品「ア
リゾナ208」をも挙げている。ここにおいて初めて挙げ
られた一官能性アルコールと一官能性カルボン酸のエス
テルは、天然のトリグリセリドおよび／または脱芳香族
化炭化水素画分の同等物として記載されている。

該アメリカ合衆国特許には、一官能性成分のそのよう
なエステルの使用に関して実施可能な実施例を含んでい
ない。

本発明は、従来既知の油系掘削用流動体の最高のもの
に貯蔵時および使用時挙動において相当するが、増加さ
れた環境的適合性の付加的な利点を有する、エステル油
をベースとする油系インバート掘削用流動体を製造する
ことが実際に可能であるという発見に基づくものであ
る。この点に関して２つの重要な発見が、本発明におい
て優勢である。

第１の重要な発見において、天然油の形態で存在する
トリグリセリドは、鉱油無含有の油系インバート掘削用
流動体の製造に適していないが、これら油脂から誘導さ
れた一官能性カルボン酸と一官能性アルコールのエステ
ルは、そのような掘削用流動体の製造に適している。第
２の重要な発見は、この種のエステル油が、炭化水素に
純粋に基づく従来使用されていた鉱油画分と同様の使用
時挙動を実際に示さないということである。現実用途に
おいて、一官能性成分のエステル油は部分的加水分解を
行い、遊離脂肪酸を形成する。これら遊離脂肪酸は、掘
削用流動体に常に存在するアルカリ成分と、例えば、腐
食を防止するために使用されるアルカリリザーブと反応
して、対応塩を形成する。天然油脂に共通に見られる約
C₂₄までの鎖長を有する酸、特に約C₁₆〜C₂₂の範囲のか
なり長鎖の酸と高度に親水性の塩基との塩は、油／水エ
マルジョンの形成および安定化につながるかなり高いHL
B価を有する化合物であると知られている。これは、洗
浄剤および清浄剤の分野においてかなりの程度で使用さ
れている。しかし、好ましくなく大量のそのような油／
水乳化剤システムの形成は、本発明が課題とする問題を
解決するために必要な水／油エマルジョンを妨げ、した
がって問題になる。以下に記載されるような本発明の教
示は、エステル油をベースとするインバート掘削用流動
体が、システムに固有であるこれら困難に関係なく、実
際に有効に使用され得ることを示す。

［発明の開示］ 従って、第１の要旨において、本発明は、２〜12個、
特に４〜12個の炭素原子を有する一官能性アルコールと
12〜16個の炭素原子を有する脂肪族飽和モノカルボン酸
とまたは該モノカルボン酸と多くとも等量の他のモノカ
ルボン酸との混合物との、０〜５℃の温度において流動
性でありかつポンプ輸送可能であるエステルを含んでな
る、インバート掘削用泥における油相であって、 該泥は、原油およびガス源の環境的に安全な沖合開発
に適しており、連続油相中に分散水相を乳化剤、増量
剤、流動損失添加剤および、要すれば、他の標準添加剤
とともに含有する油相。に関する。

他の要旨において、本発明は、原油およびガス源の沖
合開発に適しており、エステル油をベースとする連続油
相において、分散水相を、乳化剤、粘度調節剤、増量
剤、流動損失添加剤および、要すれば、他の標準添加剤
とともに含有する鉱油無含有インバート掘削用流動体で
あって、 油相が、２〜12個の炭素原子を有する一官能性アルコ
ールと12〜16個の炭素原子を有する脂肪族飽和モノカル
ボン酸とのエステルを含んでなり、油相のエステルが０
〜５℃で50mPa.s以下のブルックフィールド（RVT）粘度
を有する掘削用流動体に関する。本発明の好ましい態様
によれば、連続油相のエステル油が０〜５℃の温度で50
mPa.s以下のブルックフィールド（RVT）粘度を有する。

特に好ましい態様において、使用エステル油の少なく
とも主要部分、即ち少なくとも約50〜51％は脂肪族C₁₂
〜C₁₄モノカルボン酸から成り、存在カルボン酸混合物
に対して少なくとも約60重量％がそのような脂肪族C₁₂
〜C₁₄モノカルボン酸からなるエステルであるエステル
油が特に適している。

１つの重要な態様において、エステル油は、前記C₁₂
〜C₁₆範囲、特にC₁₂〜C₁₄範囲の飽和脂肪族モノカルボ
ン酸のみを含有する。しかし、本発明はこの範囲に限定
されるものではない。多くとも実質的に同量で、好まし
くは少量で他のカルボン酸のエステルを使用することが
有利であることがある。この場合、かなり短鎖の脂肪族
モノカルボン酸またはこれのエステルおよび／またはか
なり長鎖のカルボン酸のエステルが考えられる。しか
し、かなり長鎖のカルボン酸のエステルを使用する場合
に、少なくとも部分的に、対応モノ−および／またはポ
リオレフィン的に不飽和のかなり長鎖のカルボン酸誘導
体を使用することが好ましい。この態様において、適し
た混合成分は、とりわけ、モノ−および／またはポリオ
レフィン的に不飽和のC₁₆〜C₂₄、特にC₁₈〜C₂₂のモノカ
ルボン酸エステルである。

以下に詳細に説明する本発明の他の重要かつ好ましい
態様において、本明細書において規定するエステル油が
存在するインバート掘削用泥において、かなりの量の親
水性強塩基、例えば、水酸化アルカリおよび／またはジ
エタノールアミンは使用しない。

連続油相を有するインバート掘削用泥は、常にアルカ
リリザーブを含有する。アルカリリザーブは、掘削用泥
へのCO₂および／またはH₂Sの侵入に対する保護を与え、
掘削用パイプの金属部分を腐食から保護する。本発明に
おいて有用なアルカリリザーブとしては、石灰（水酸化
カルシウム）またはより弱塩基性の金属酸化物、例えば
酸化亜鉛および／または他の亜鉛化合物が挙げられる。
本発明の教示のこれらの詳細については後に説明する。
インバート掘削用泥の連続油相の全体または少なくとも
主要部分を形成するように本発明において選択されたエ
ステル油を次に説明する。

本発明において使用する一官能性アルコールとモノカ
ルボン酸のエステル油は、非分岐または分岐の炭化水素
鎖から誘導できる。対応直鎖酸のエステルが好ましい。
飽和のC₁₂〜C₁₆、特にC₁₂〜C₁₄モノカルボン酸、および
本発明で規定した炭素鎖長を有する一官能性アルコール
は、０〜５℃の温度でさえ、適切なレオロジー的性質を
示し、特に該温度で流動性でありポンプ輸送可能である
エステル油を形成できる。本発明において、掘削用泥の
油相として好ましいエステルは、０〜５℃の温度で50mP
a.s以下、好ましくは40mPa.s以下のブルックフィールド
（RVT）粘度を有する飽和成分である。エステル形成反
応に適した成分を選択することによって、前記温度範囲
における粘度を、約30mPa.s以下、例えば約10〜20mPa.s
の範囲の値に調節することが可能である。これは、包囲
水が非常に低温である沖合掘削において重要な利点とな
る。

好ましい態様において、選択した個々の成分またはエ
ステル混合物をベースとする本発明において使用される
エステル油は、好ましい態様において−10℃以下、特に
−15℃以下の固化温度（流動点および硬化点）を有す
る。低温での高い流動性にかかわらず、本発明のエステ
ル油の分子寸法によって、エステル油の引火点が充分に
高くなる、少なくとも80℃である、約100℃の温度を一
般に越えることが確実になる。150〜160℃以上の引火点
を有するエステル油が好ましい。185℃またはそれ以上
の引火点を有するこの種のエステル油を製造できる。

他の重要な態様において、飽和C₁₂〜C₁₆モノカルボン
酸を含有する本発明に必要なエステル油は、主として植
物由来の物質から誘導される。上記範囲内の飽和モノカ
ルボン酸を主として含有するカルボン酸混合物またはカ
ルボン酸は例えば、トリグリセリド、例えば、ヤシ油、
パーム油および／またはババスーヤシ油から得られる。
この由来の脂肪酸混合物は、限定された量の、一般に多
くとも約15％の低級脂肪酸（C₆〜C₁₀）を通常含有す
る。C₁₂〜C₁₄酸の含量は、カルボン酸混合物の主要であ
り、一般に少なくとも50％であり、通常、60％またはそ
れ以上である。少量の残りは、不飽和成分がかなりの役
割を果たす高級脂肪酸である。従って、この種のカルボ
ン酸混合物は、その構造のため、満足なレオロジー的性
質を有する物質を容易に与える。

本発明の１つの態様において、天然の適切な混合成分
は、特に、同日付の特許願（１）に記載されている一官
能性エステル油である。しかし、本発明において、これ
ら混合成分は少量（エステル油混合物に対して多くとも
約49％）で使用することが好ましい。本発明の開示を完
全にするため、この種の可能な混合成分を以下に簡単に
説明する。詳細については、同日付の特許願（１）を参
照できる。

可能な混合成分は、一官能性C₂〜C₁₂アルコールとモ
ノ−および／またはポリオレフィン的に不飽和のC₁₆〜C
₂₄モノカルボン酸とのエステルである。この場合にも、
カルボン酸は非分岐または分岐の炭化水素鎖から誘導さ
れてよく、特に直鎖酸が重要である。適切な量のオレフ
ィン性不飽和エステル成分が保たれるならば、長い鎖長
のエステルが０〜５℃の温度において流動性であり、ポ
ンプ輸送可能である。従って、本発明の好ましい態様に
おいて、70重量％以上、好ましくは80重量％以上がオレ
フィン的に不飽和のC₁₆〜C₂₄カルボン酸から誘導されて
いるこの種のエステルを使用する。重要な天然物質は、
前記炭素数範囲のオレフィン的に不飽和のカルボン酸を
少なくとも90重量％含有するカルボン酸混合物である。
不飽和カルボン酸はモノ−および／またはポリオレフィ
ン的に不飽和であってよい。天然のカルボン酸またはカ
ルボン酸混合物を使用する場合、分子中に１つのエチレ
ン性二重結合に加えて、カルボン酸分子当たり２つのエ
チレン性二重結合および少ない程度で３つのエチレン性
二重結合さえが或る役割を果たす。

混合成分として使用されている不飽和のかなり長鎖の
モノカルボン酸のこれらエステルは、−10℃以下、より
好ましくは−15℃以下の固化温度温度（流動点および硬
化点）を有することが好ましい。これら分子の寸法のた
め、これら混合成分は、好ましい範囲の引火点、即ち、
少なくとも80℃、好ましくは100℃以上、特に好ましく
は160℃以上の引火点を有する。好ましい態様におい
て、この種の混合成分は、０〜５℃において、55mPa.s
以下、好ましくは45mPa.s以下のブルックフィールド（R
VT）粘度を有する。

これら高度に不飽和の混合成分の中で、特に重要な２
つの種類がある。

これら種類の第１のものは、その約35重量％以下がジ
オレフィン的に、および要すればポリオレフィン的に不
飽和である不飽和C₁₆〜C₂₄モノカルボン酸をベースとす
るものである。したがって、この場合に、エステル油に
おけるポリ不飽和カルボン酸残基の含量はかなり限定さ
れている。しかし、この種類の中で、カルボン酸残基の
少なくとも約60重量％がモノオレフィン的に不飽和であ
ることが好ましい。

前記第１の種類と対照的に、実用上の重要性を有する
第２の種類のエステル油は、45重量％以上、好ましくは
55重量％以上が、前記炭素数を有するジオレフィン的に
および／またはポリオレフィン的に不飽和の酸から誘導
されたものであるC₁₆〜C₂₄モノカルボン酸混合物から誘
導されている。

最も重要なモノエチレン性不飽和カルボン酸は、ヘキ
サデセン酸（パルミトレイン酸）（C₁₆）、オレイン酸
（C₁₈）、関連リシノール酸（C₁₈）およびエルカ酸（C
₂₂）である。最も重要なジエチレン性不飽和カルボン酸
はリノール酸（C₁₈）であり、最も重要なトリエチレン
性不飽和カルボン酸はリノレン酸（C₁₈）である。

不飽和モノカルボン酸およびモノアルコールから形成
されたエステルのそれぞれを、混合成分として使用して
よい。そのようなエステルの１つの例は、オレイン酸の
エステル、例えば、オレイン酸イソブチルエステルであ
る。系のレオロジーに関する限り、および／または入手
の理由から、酸混合物を使用することが好ましい。

その加水分解またはエステル交換が前記第１の種類の
カルボン酸またはカルボン酸エステルの混合物を与える
天然の植物油は、例えば、パーム油、ピーナッツ油、ひ
まし油および特にナタネ油である。適したナタネ油は、
高いエルカ酸含量の従来の種類のもの、および減少した
エルカ酸含量および増加したオレイン酸含量を有する最
近の種類のものである。

前記第２の種類のカルボン酸混合物も、動物および／
または植物由来の天然脂肪から広く入手できる。高含量
のC₁₆〜C₁₈またはC₁₆〜C₂₂カルボン酸を含有し、同時に
少なくとも約45％の少なくともジエチレン的に不飽和の
カルボン酸を含有する油の例は、綿実油、大豆油、ひま
わり油およびアマニ油である。セルロースの回収時に単
離されるトール油酸もこの範囲にはいる。対応カルボン
酸混合物を製造するための典型的な動物由来物質は、魚
油、特に、にしん油である。

本発明において使用する飽和エステル油、特に前記エ
ステル油混合物の選択における考慮すべき他の因子は、
16個またそれ以上の炭素原子を有する飽和カルボン酸エ
ステルがかなり高い融点を有し、従ってレオロジー的困
難性を容易に生じさせるということである。本発明によ
れば、16〜18個またはそれ以上の炭素原子を有する飽和
カルボン酸は、エステル油の約20重量％以下、特に約10
重量％以下であることが好ましい。

対照的に、12個よりも少ない炭素原子を有する飽和カル
ボン酸の存在はより許容できる。これらは、本発明にお
いて選択されるエステル油相のために重要な混合成分に
なり得る。これらエステルは、本発明に従った飽和主要
成分（特にC₁₂〜C₁₄範囲において）と同様に、実際の使
用条件において酸化に対して抵抗性を有する。低級脂肪
酸エステルのレオロジー的性質は、本発明の目的を促進
し、即ち、従来実際に唯一に使用されていた純粋な炭化
水素油を、少なくとも部分的に、好ましくは主要部的に
または完全に、エステル油またはエステル油画分に置き
換える。

本発明のエステルまたはエステル混合物のアルコール
基は、直鎖および／または分岐鎖の飽和アルコールから
誘導されることが好ましい。少なくとも４個の炭素原子
を有するアルコール、好ましくは約10個までの炭素原子
を有するアルコールが重要である。アルコールは天然由
来であってよく、その場合に、アルコールは、水素添加
還元によって対応カルボン酸またはそれらエステルから
一般に得られる。

しかし、本発明は天然由来の出発物質に限定されるも
のではない。モノアルコール残基およびモノカルボン酸
残基の両方において、天然由来の出発物質を、合成由来
の対応成分によって部分的にまたは完全に置き換えてよ
い。アルコールの典型的な例は、チーグラー法によって
得られる線状アルコールおよび対応オキソアルコール
（分岐アルコール）である。同様に、特にカルボン酸混
合物中に存在するモノカルボン酸成分は、石油化学的合
成から誘導してよい。しかし、天然由来の出発物質の利
点は、その低い毒性値、容易な分解性およびその入手容
易性にある。使用油泥の自然的破壊は、前記種類のエス
テル油が好気的におよび嫌気的に分解性であることを必
要とする。

しかし、本種類のエステル油を本発明のインバート油
泥において唯一のまたは主要成分として使用することが
考慮されるべきである。これは、主として、カルボン酸
エステルが加水分解を受けやすく、従来使用されていた
純粋な加水分解安定な炭化水素油とは異なった挙動を示
すという初めに述べた難しさに関する。

本発明のインバート掘削用泥は、連続油相とともに、
約５〜45重量％、好ましくは約５〜25重量％の量で、微
分散水相を含有する。約10〜25重量％の分散水相が特に
重要である。従来の掘削用泥の構成からのこの条件は、
本発明におけるエステル系インバート掘削用泥にも適用
される。実際の連続操作において平衡の妨害が、部分エ
ステル加水分解の結果として多相系において生じ得るこ
とが明白である。

状況は、本発明における掘削用泥が常にアルカリリザ
ーブを含有するという事実によって複雑になる。このア
ルカリリザーブは、酸性ガス、特にCO₂および／またはH
₂Sの予想されない流入によって生じる腐食に対して保護
を与えるために特に重要である。掘削用パイプに対する
腐食の危険性のために、少なくとも穏やかなアルカリ範
囲、例えばpH8.5〜９およびそれ以上の範囲のpH値の安
全な確定を必要とする。

油相として純粋な炭化水素画分をベースとする油泥に
おいて、強いアルカリのおよび同時に高度に親水性の無
機または有機添加剤が何等困難なく実際に一般に使用さ
れる。水酸化アルカリ、特に水酸化ナトリウムがまたは
高度に親水性の有機塩基、例えばジエタノールアミンお
よび／またはトリエタノールアミンが重要であり、これ
らはH₂S不純物と結合するために特に典型的な添加剤で
ある。前記高度に親水性の無機および有機の塩基に加え
ておよび／またはそれに代えて石灰またはより弱い塩基
性の金属酸化物さえ、特に酸化亜鉛または相当亜鉛化合
物がアルカリリザーブとして特に重要である。石灰が安
価なアルカリ化剤として広く使用される。５〜10ポンド
／バレル（石灰／油泥）またはそれ以上のようなかなり
高い含量が安全に使用される。

前記種類のエステル系油泥の使用は、これら変数が関
係する限り、標準実施からの出発を必要としてよい。こ
の場合に、掘削用泥のpH値を少なくとも穏やかなアルカ
リ範囲に保つこと、および酸性ガスの予期されない流入
のために充分な量のアルカリリザーブを用意しておくこ
とが必要である。しかし、同時に、エステルの加水分解
が、そのようなアルカリ含量によって望ましくなく促進
されてはならない。

したがって、本発明の好ましい態様において、多量の
高度に親水性の無機および／または有機塩基を油泥にお
いて使用しない。特に、本発明は、水酸化アルカリまた
は高度に親水性のアミン、例えば、ジエタノールアミン
および／またはトリエタノールアミンを使用しない。石
灰がアルカリリザーブとして有効に使用される。その場
合に、掘削用泥において使用する石灰の最大量を約２ポ
ンド／バレルまたは僅かにそれ以下、例えば、約１〜1.
8ポンド／バレル（石灰／掘削用泥）に限定することが
最良である。石灰に加えてまたは石灰に代えて、塩基性
金属酸化物、例えば酸化亜鉛を包含する、他の既知のア
ルカリリザーブを使用することも可能である。しかし、
これらのような酸結合剤を使用する場合にさえ、粘度の
増加、即ちレオロジー的性質の劣化を伴った掘削用泥の
好ましくない尚早なエージングを防止するため過剰量を
使用しないことは重要である。本発明の特別な要旨は、
使用時に、熱的エージングにさらされる場合にさえ充分
に長い時間にわたって好ましいレオロジー性質が保持さ
れる程度にまで好ましくない量の高度に活性な油／水乳
化剤の形成を妨げるまたは少なくとも限定することにあ
る。理論的考慮の範囲において従来保たれていた従来技
術の教示に関連して、この種類のエステル油の低毒性を
初めて実際に使用することが可能になる。

本発明において規定される飽和のC₁₂〜C₁₆モノカルボ
ン酸をベースとするエステルは、０〜５℃の範囲の温度
において流動しポンプ輸送でき、掘削用泥の連続油相の
少なくとも約半分を形成する。しかし、好ましい油相
は、本発明にしたがった種類のエステルが非常に優勢的
に存在する油相である。本発明の１つの特に重要な態様
において、油相はそのようなエステル油からほとんど完
全に成る。本発明において規定されるエステル油と混合
するのに適した成分は、特に同日付け出願の特許願
（１）に記載されている化合物である。本発明は、その
ような他の選択されたエステル油との混合物をも包含す
る。

以下のレオロジー的データーは、本発明の好ましいイ
ンバート掘削用泥のレオロジーに適用される： 50℃で測定して、約５〜40ポンド/100（フィー
ト）^２、好ましくは約10〜25ポンド/100（フィート）^２
の範囲の降伏点（YP）、および約10〜60mPa.s、好まし
くは約15〜40mPa.sの範囲の塑性粘度（PV）。これらパ
ラメーターの決定に関する、使用測定法に関するおよび
前記インバート油泥の他の標準的な組成に関する充分な
情報は、前記従来技術、例えば、バロイド・ドリリング
・フルイズ・インクによって出版された「マニュアル・
オブ・ドリリング・フルイズ・テクノロジー（Manual o
f Drilling Fluids Technology）」（特に「マッド・テ
スティング−トゥールズ・アンド・テクニックス（Mud
Testing−Tools and Techniques）」および「オイル・
マッド・テクノロジー（Oil Mud Technology）」なる標
題の章を参照）において見られる。開示から以下のよう
な要約がなされる： 実際の使用に適した乳化剤は、必要な水／油エマルジ
ョンを形成できる系である。選択された親油性脂肪酸
塩、例えば、アミドアミン化合物をベースとするものは
特に適している。例が、すでに引用したアメリカ合衆国
特許第4,374,737号およびその中で引用された文献に記
載されている。特に適した乳化剤はバロイド・ドリリン
グ・フルイズ・インクによって商品名「EZ-MUL」として
市販されている製品である。この種の乳化剤は、濃縮物
の形態で市販されており、例えば、それぞれの場合にエ
ステル油相に対して約2.5〜５重量％、特に約３〜４重
量％の量で使用できる。

実際、親有機性亜炭が、流動損失添加剤として、特
に、井戸の壁の上に実質的に水非透過性のフイルムの形
態で非透過性被覆を形成するために使用される。適した
量は、例えば、エステル油相に対して約５〜７重量％ま
たは約15〜20ポンド／バレルである。

本発明の掘削用泥において、粘度を増加させるために
使用される増粘剤は、エステル油相に対して約２〜４重
量％の範囲でまたは約８〜10ポンド／バレルの量で使用
する、カチオン的に変性され、微細に分散された親有機
性ベントナイトである。実際に通常使用される増量剤
は、井の中で予想される特定条件に対して用いられる量
で添加される重晶石である。例えば、重晶石の添加によ
って、掘削用泥の比重を約2.5までの値、好ましくは約
1.3〜1.6の範囲に増加することができる。

本発明のインバート掘削用泥において、分散水相に
は、溶解性塩、一般に塩化カルシウムおよび／または塩
化カリウムを添加してよい。水相は、室温において溶解
性塩によって飽和されていることが好ましい。

前記乳化剤および乳化剤システムを、無機増量物質の
油漏れ性を改良するために使用してもよい。前記アミノ
アミドに加えて、アルキルベンゼンスルホネートおよび
イミダゾリン化合物が別の例として挙げられる。対応す
る従来技術に関する付加的な情報は、イギリス国特許第
2,158,437号、ヨーロッパ特許出願公開第229,912号およ
び西ドイツ国特許第32 47 123号に記載されている。

前記利点に加えて、本発明の掘削用流動体は、前記エ
ステル油の使用時に、顕著に改良された潤滑性をも有す
る。これは、掘削パイプの経路および井が、掘削時に、
例えばかなりの深さにおいて垂直線からずれている場合
に特に重要である。そのような場合において、回転掘削
パイプは井壁に接触し、その中に留まる。本発明におい
て油相として使用される種類のエステル油は、従来使用
されていた鉱油よりも顕著に良好な潤滑効果を有してお
り、これは、本発明の重要な利点である。

［実施例］ 以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。

以下の実施例および比較例において、連続油相を形成
するためのエステル油として蒸留ラウリン酸/n−ヘキシ
ルエステルを使用した。これは、165℃以上の引火点、
−５℃以下の流動点、0.857〜0.861の密度（20℃）、１
以下のヨウ素価および酸価、0.3以下の水含量および次
の粘度データー（ブルックフィールド、mPa.s）：−５
℃で22.5〜22.5;＋２℃で15〜18;＋５℃で15〜18;＋10
℃で約15;20℃で12〜14を有する黄白色液体であった。

実施例１ 以下の成分から既知方法によって油中水型インバート
掘削用泥を調製した。次いでエージング前後の粘度デー
ターを以下のようにして測定した。

粘度の測定は、NLバロイド・ファン（Baroid Fann）3
5粘度計を用いて50℃で行った。塑性粘度（PV）、降伏
点（YP）ならびに10秒後および10分後のゲル強度（ポン
ド/100（フィート）^２）を既知方法で測定した。

エージング前および後に測定を行った。エージング
は、オートクレーブにおいて、いわゆるローラー・オー
ブンにおいて125℃で16時間行った。

以下の組成を掘削用泥のために選択した。

エステル油 230ml 水 26ml 親有機性ベントナイト 6g （ジェルトン（GELTONE）II、バロイド・ドリリング・
フルイズ・インクの製品） 親有機性亜炭 6g （デュラトン（DURATONE）、バロイド・ドリリング・フ
ルイズ・インクの製品） 石灰 1g 油中水乳化剤 6g （EZ-MUL、バロイド・ドリリング・フルイズ・インクの
製品） 重晶石 346g CaCl₂x 2H₂O 9.2g この配合において、石灰約1.35gが２ポンド／バレル
の限界に対応する。

前記のようなエージング前後の材料について測定して
得られた特性データーを次表に示す： 比較例１ 石灰の量を３倍（3g）に増加する以外は、実施例１と
同様にして、インバート掘削用泥を調製した。

エージングの前後の材料について測定して得られた特
性データーを次表に示す： 実施例２ 以下の配合によって高重量インバート掘削用泥を調製
した： エステル油 184ml 水 10ml 親有機性ベントナイト 2g （ジェルトン（GELTONE）II、バロイド・ドリリング・
フルイズ・インクの製品） 親有機性亜炭 20g （デュラトン（DURATONE）、バロイド・ドリリング・フ
ルイズ・インクの製品） 石灰 1g 油中水乳化剤 10g （EZ-MUL、バロイド・ドリリング・フルイズ・インクの
製品） 重晶石 568g CaCl₂x 2H₂O 4.8g 実施例１と同様にして、エージング前後の特性データ
ーを測定した。次表のような結果を得た： この実施例において、石灰約1.04gが２ポンド／バレ
ルの限界に対応する。

比較例２ 石灰の量を２倍（2g）に増加する以外は、実施例２と
同様にして掘削用泥を調製した。エージングの前後にお
いて特性データーを測定した。次表のような結果を得
た： 本発明の好ましい態様は次のとおりである。

A.カルボン酸混合物に対して少なくとも約60重量％が脂
肪族C₁₂〜C₁₄モノカルボン酸からなるエステルであるエ
ステル油を使用し、要すれば、残りがかなり短鎖の脂肪
族および／またはかなり長鎖のモノカルボン酸、特にモ
ノ−および／またはポリオレフィン性の不飽和のモノカ
ルボン酸である請求項１記載の油相。

B.エステル油が、アルカリリザーブとともに、アルカリ
化された掘削用泥において使用されており、石灰および
／または酸化亜鉛タイプの金属酸化物がアルカリリザー
ブとして存在する請求項１記載の油相。

C.アルカリリザーブとして約２ポンド／バレル（石灰／
掘削用泥）以下の量で石灰を含有する掘削用泥において
エステル油が使用されている請求項１記載の油相。

D.掘削用泥の油相において使用されているエステルが０
〜５℃において50mPa.s以下、好ましくは40mPa.s以下、
特に約30mPa.s以下のブルックフィールド（RVT）粘度を
有する請求項１記載の油相。

E.掘削用泥において使用されているエステルが−10℃以
下、好ましくは−15℃以下の固化温度（流動点および硬
化点）および100℃以上、好ましくは150℃以上の引火点
を有する請求項１記載の油相。

F.エステルまたはエステル混合物において存在するカル
ボン酸が少なくとも主として線状であり、好ましくは植
物由来のものであり、ココナツ油、パーム油、ババスー
ヤシ油のような、対応トリグリセリドから誘導されたも
のである請求項１記載の油相。

G.連続エステル系油相とともに、約５〜45重量％、好ま
しくは約５〜25重量％の量で微分散水相を含有する掘削
用泥においてエステルが使用されている請求項１記載の
油相。

H.使用されているエステルのアルコール基が、４〜10個
の炭素原子を含有することが好ましい線状および／また
は分岐の飽和アルコールから誘導されている請求項１記
載の油相。

I.使用されているエステル油のアルコール成分が、植物
および／または動物由来のものであり、対応カルボン酸
エステルの還元的水素添加によって得られている請求項
１記載の油相。

J.インバート掘削用流動体が穏やかにアルカリ化されて
おり、アルカリリザーブを含有するが、水酸化アルカリ
のような強親水性塩基またはジエタノールアミンのよう
な強親水性アミンを含有しないことが好ましい請求項２
記載の掘削用流動体。

K.石灰および／または酸化亜鉛タイプの金属酸化物がア
ルカリリザーブとして存在し、石灰の添加量は約２ポン
ド／バレル（石灰／掘削用流動体）までであることが好
ましい請求項２記載の掘削用流動体。

L.50℃で測定して、約５〜40ポンド／（フィート）^２の
降伏点（YP）および約10〜60mPa.sの塑性粘度（PV）を
有する請求項２記載の掘削用流動体。

M.分散水の含量が約５〜45重量％、好ましくは約５〜25
重量％であり、CaCl₂および／またはKClタイプの溶解塩
が含有されている請求項２記載の掘削用流動体。

N.12〜16個の炭素原子を含有する飽和モノカルボン酸
が、インバート掘削用流動体の連続油相の少なくとも主
要な部分を占める請求項２記載の掘削用流動体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス―ペーター・ヘロルト ドイツ連邦共和国 4020 メットマン、 オストプロイセンシュトラーセ 26番 (72)発明者 ステファン・フォン・タパヴィッツァ ドイツ連邦共和国 4006 エアクラト ２、トーマス‐マン‐シュトラーセ 12 番 (72)発明者 ダグラス・ジョン・グライムズ イギリス国 ビーコンズフィールド・エ イチピー９・２ピーゼット、レッドボロ ウ・レーン 12番 (72)発明者 ジーン―マルク・ブラウン ドイツ連邦共和国 3100 ツェーレ、ベ ルンシュトルフシュトラーセ 34エー番 (72)発明者 スチュアート・ピー・ティー・スミス イギリス国 スコットランド、キンカー ジンシャー、バンコリー、クリーグ・グ ラフ・ドラモーク（番地の表示なし) (56)参考文献 特開 昭57−164185（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−45190（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−503221（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−503966（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−503965（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 7/00 - 7/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２〜12個の炭素原子を有する一官能性アル
   コールと、12〜16個の炭素原子を有する脂肪族飽和モノ
   カルボン酸とまたは該モノカルボン酸と多くとも等量の
   他のモノカルボン酸との混合物との、０〜５℃の温度に
   おいて流動性でありかつポンプ輸送可能であるエステル
   を含んでなる、インバート掘削用泥における油相であっ
   て、 該泥は、原油およびガス源の環境的に安全な沖合開発に
   適しており、連続油相中に分散水相を乳化剤、増量剤お
   よび流動損失添加剤とともに含有する油相。
2. 【請求項２】原油およびガス源の沖合開発に適してお
   り、エステル油をベースとする連続油相において、分散
   水相を、乳化剤、粘度調節剤、増量剤および流動損失添
   加剤とともに含有する鉱油無含有インバート掘削用流動
   体であって、 油相が、２〜12個の炭素原子を有する一官能性アルコー
   ルと12〜16個の炭素原子を有する脂肪族飽和モノカルボ
   ン酸とのエステルを含んでなり、油相のエステルが０〜
   ５℃で50mPa.s以下のブルックフィールド（RVT）粘度を
   有する掘削用流動体。