使用生物衍生的单酯作为钻井液的方法
【专利说明】使用生物衍生的单醋作为钻井液的方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是2012年11月20日提交的待审美国专利申请号13/682，542的部分继续申 请。 发明领域
[0003] 本发明设及单醋基钻井液组合物、其制备方法和应用于地层油气回收操作中的方 法，其中它们是由至少一种生物衍生的前体和/或费-托产物制成。
[0004] 背景
[0005] 采用合成型液体（即单醋基钻井液)作为基础液体的钻井液能够达到96个小时LC 50慷邮(Mysidopsisb址ia)生物试验结果大于lOOOOOppm。但是，即使有运些生物测定结果它 们的工业应用也受到严格限制。
[0006] 因此，需要一种使用廉价无毒的合成液体作为基础液体的钻井液。本发明通过提 供包括W下组分的钻井液得W满足此需求：（a)至少一种钻井液添加剂(例如乳化剂、增粘 剂、增重剂和油-润湿剂)和(b)由单醋组成的廉价无毒的基础液体(多种）。
[0007] 先前已有报道，仲醋可与反相钻井液一起使用，其中所述醋是由Ci-Cs簇酸与一或 多种C3-C22締控制成的（参见美国专利号6100223和6191076)。此外，2012年11月20日提交的 且全文并入本发明的相关美国专利申请号13/682,542(单醋基润滑剂及其制造方法)提供 了更简单有效地制备单醋的方法。
[000引因此，采用W可生物降解和无毒的单醋基钻井液在地层中钻孔的方法，特别是该 方法利用了可再生原料且合并有将低值费托(FT)締控和醇转化为高值单醋基钻井液时，将 是非常有用和所期望的。
[0009]在运方面，已发现本发明的由C6-C 41簇酸与C8-C84締控制备的单醋能为钻井液提 供优异性能。特别是，本发明的单醋在高溫和高压下比现今市场普遍商售的醋具有更低粘 度和极佳静切力。
[001日]发明概述
[0011] 在一个实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，包括W下步骤:a)使钻头 在所述井孔的底部旋转和b)将钻井液引入所述井孔来拾取钻屑并将至少一部分钻屑带出 所述井孔，其中所述钻井液包括:i)至少一种选自乳化剂、润湿剂、增粘剂、增重剂和降滤失 剂的添加剂，和ii) 一定量的至少一种式I单醋：
[0012]
[0013] 其中，Ri和R2独立选自C广C8且R3为C5-C13。 附图简介
[0014] 图1示出引入单醋基钻井液组合物的单醋的制备方法流程图。
[0015] 图2(a)示出了单醋的通式，图2(b)示出了己酸辛醋单醋和图2(c)示出了己酸癸醋 单醋。
[0016] 发明详述
[0017] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，包括W下步骤:a)使钻头 在所述井孔的底部旋转和b)将钻井液引入所述井孔来拾取钻屑并将至少一部分钻屑带出 所述井孔，其中所述钻井液包括:i)至少一种选自乳化剂、润湿剂、增粘剂、增重剂和降滤失 剂的添加剂，和ii) 一定量的至少一种式I单醋，其中所述步骤优选是连续进行的。
[0018] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中式I单醋是可生物降 解和无毒的。
[0019] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中式I单醋衍生自异构 化締控。
[0020] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中Ri和R2独立选自扣- Cs 且 Rs 为 C日-Ci2。
[0021] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中Ri和R2独立选自扣- C已且化为C日-C8。
[0022] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中Ri和R2独立选自扣- C3且化为C日-C6。
[0023] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中式I单醋在10(TC溫 度下的运动粘度为约0.5-2厘拖、40°C溫度下为约2-4厘拖和(TC溫度下为约4-12厘拖。
[0024] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中式I单醋的氧化器BN 值大于30小时。
[0025] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中式I单醋的氧化器BN 值大于50小时。
[0026] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中式I单醋的氧化器BN 值大于60小时。
[0027] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中式I单醋的倾点低于 约-2(TC。
[0028] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中式I单醋的倾点低于 约-60°C。
[0029] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中钻井液的倾点低于 约10°C且40°C下粘度为约1-10厘拖。
[0030] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中钻井液的10秒静切 力为约2磅/100平方英尺-约15磅/100平方英尺。
[0031] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中钻井液在约93.3Γ 和约lOOOpsig下的10秒静切力约为2磅/100平方英尺。
[0032] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中钻井液在约121，rC 和约150(K)psig下的10秒静切力约为1磅/100平方英尺。
[0033] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中钻井液在化nn 77中 呈现表2A所示的流变性能曲线。
[0034] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中钻井液在化nn 77中 呈现表2B所示的流变性能曲线。
[0035] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中钻井液的10分钟静 切力为约1磅/100平方英尺-约17磅/100平方英尺。
[0036] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中R3是C5。
[0037] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中R3是C5且Ri和R2是C2。
[0038] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中R3是C5且Ri和R2是C3。
[0039] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中至少一种式I单醋是 己酸辛醋、其异构体和它们的混合物混合物。
[0040] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中至少一种式I单醋是 己酸癸醋、其异构体和它们的混合物混合物。
[0041] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中至少一种式I单醋是 己酸辛醋、其异构体和己酸癸醋、其异构体的混合物W及它们的混合物。
[0042] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中步骤(b)的钻井液包 括约20-40wt%的式I单醋。
[0043] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中钻井液进一步包括：
[0044] a.约1.0-约3.0wt%的乳化剂和润湿剂；
[0045] b.约 0.1-约 1.5wt% 的有机粘±;
[0046] C.约5-约 12wt% 的水；
[0047] d.约 1.0-约 4.0wt% 的盐；
[004引 e.约0.1-约1. Owt %的胶乳降滤失剂；
[0049] f.约40-约60wt%的增重剂;和
[0050] g.约3.0-约9. Owt %的模拟钻井固体物。
[0051] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中所述钻井液包括选 自W下的单醋：己酸己醋和异构体、辛酸己醋和异构体、癸酸己醋和异构体、月桂酸己醋和 异构体、栋桐酸己醋和异构体、十六烧酸己醋和异构体、硬脂酸己醋和异构体、己酸辛醋和 异构体、辛酸辛醋和异构体，癸酸辛醋和异构体、月桂酸辛醋和异构体、栋桐酸辛醋和异构 体，十六烧酸辛醋和异构体、硬脂酸辛醋和异构体、己酸癸醋和异构体、辛酸癸醋和异构体、 癸酸癸醋和异构体、月桂酸癸醋和异构体、栋桐酸癸醋和异构体、十六烧酸癸醋和异构体、 硬脂酸癸醋和异构体、己酸十二烧醋和异构体、辛酸十二烧醋和异构体、癸酸十二烧醋和异 构体、月桂酸十二烧醋和异构体、栋桐酸十二烧醋和异构体、十六烧酸十二烧醋和异构体， 硬脂酸十二烧醋和异构体、己酸十四烧醋和异构体、辛酸十四烧醋和异构体、癸酸十四烧醋 和异构体、月桂酸十四烧醋和异构体、栋桐酸十四烧醋和异构体、十六烧酸十四烧醋和异构 体、硬脂酸十四烧醋和异构体、己酸十六烧醋和异构体、辛酸十六烧醋和异构体、癸酸十六 烧醋和异构体、月桂酸十六烧醋和异构体、栋桐酸十六烧醋和异构体、十六烧酸十六烧醋和 异构体、硬脂酸十六烧醋和异构体、己酸十八烧醋和异构体、辛酸十八烧醋和异构体、癸酸 十八烧醋和异构体、月桂酸十八烧醋和异构体、栋桐酸十八烧醋和异构体、十六烧酸十八烧 醋和异构体、硬脂酸十八烧醋和异构体、己酸二十烧醋和异构体、辛酸二十烧醋和异构体、 癸酸二十烧醋和异构体、月桂酸二十烧醋和异构体、栋桐酸二十烧醋和异构体、十六烧酸二 十烧醋和异构体、硬脂酸二十烧醋和异构体、己酸二十二烧醋异构体、辛酸二十二烧醋和异 构体，癸酸二十二烧醋和异构体、月桂酸二十二烧醋和异构体、栋桐酸二十二烧醋和异构 体、十六烧酸二十二烧醋和异构体和硬脂酸二十二烧醋和异构体W及它们的混合物。
[0052] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中所述钻井液进一步 包括W下组分：（a)石灰、（b)降滤失剂、（C)包括水和页岩抑制盐的水溶液、（d)油润湿剂、 (e)非横化聚合物、（f)横化聚合物和(g)非有机粘±。
[0053] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中至少一种式I单醋的 分子质量为从至少约144a.m. U至最多约592a.m. U。
[0054] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中所述式I单醋衍生自 内締控。
[0055] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中所述式I单醋衍生自 仲醇。
[0056] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中所述式I单醋是仲醇 单醋。
[0057] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中所述式I的了 0(C0) R3基团是不与化或化的末端键合的。
[0058] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其所述式I单醋不包括衍 生自低聚反应的产物。
[0059] 在一些实施方案中，本发明设及在地层中钻井孔的方法，其中所述式I单醋不包括 衍生自α-締控的产物。
[0060] 在一个实施方案中，本发明设及包括一定量的至少一种式I单醋的钻井液组合物：