(57)【要約】      （修正有）【課題】広い温度範囲に亘って比較的一貫した流動学的性質を維持することのできるインバートエマルジョン泥水を含有する油基材の掘削泥水用組成物及びこれを含有する掘削泥水を提供する。【解決手段】約40°Fより低い温度から約250°Fを越える温度に亘って、従来の泥水に比べて、その粘度が温度に影響されにくい掘削泥水の調製を可能にする新しい添加剤として、アルコキシル化アミン及び脂肪酸アミドと結びつけられた、ポリアミンと少なくとも２つのカルボキシル基部分を有するカルボン酸との反応生成物に基づいている。これによって、掘削泥水中における有機粘土流動学的添加剤の使用量を低減することができる。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)(i)少なくとも２つのカルボキシル基部分を有するカルボン酸と(ii)２以上のアミン官能性を有するポリアミンとの反応生成物、並びに
b)(i)アルコキシル化アルキルアミン、(ii)脂肪酸アミド及び(iii)その混合物よりなる群から選択される薬剤
を有することを特徴とする組成物。
【請求項２】
前記カルボン酸が二量体脂肪酸であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記二量体脂肪酸が、約20〜約40の炭素原子を有する、水素添加された二量体酸、部分的に水素添加された二量体酸、及び水素添加されていない二量体酸よりなる群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の組成物。
【請求項４】
前記ポリアミンがポリエチレンポリアミンであることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記ポリアミンが、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン及びテトラエチレンペンタアミンよりなる群から選択されることを特徴とする請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
前記ポリアミンがジエチレンテトラアミンであることを特徴とする請求項４に記載の組成物。
【請求項７】
前記アルコキシル化アルキルアミンがエポキシ化脂肪アミンであることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記エポキシ化脂肪アミンがエトキシル化(5)ヤシ油アルキルアミンであることを特徴とする請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
更に有機粘土を有することを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
請求項１の組成物を有することを特徴とする油基材の掘削泥水。
【請求項１１】
更に有機粘土を有することを特徴とする請求項１０に記載の掘削泥水。
【請求項１２】
更に一種以上の乳化剤を有することを特徴とする請求項１０に記載の掘削泥水。
【請求項１３】
(a)２以上のアミン官能性を有するポリアミンと、(b)少なくとも２つのカルボキシル基部分を有するカルボン酸と、(c)アルコキシル化アルキルアミンとの反応生成物を有することを特徴とする組成物。
【請求項１４】
請求項１３に記載の反応生成物を有することを特徴とする油基材の掘削泥水。
【請求項１５】
(a)２以上のアミン官能性を有するポリアミンと、(b)少なくとも２つのカルボキシル基部分を有するカルボン酸と、(c)アルコキシル化アルキルアミンと、(d)脂肪酸アミドとの反応生成物を有することを特徴とする組成物。
【請求項１６】
請求項１５に記載の反応生成物を有することを特徴とする油基材の掘削泥水。
【請求項１７】
更に有機粘土を有することを特徴とする請求項１６に記載の掘削泥水。
【請求項１８】
更に一種以上の乳化剤を含有することを特徴とする請求項１５に記載の掘削泥水。
【請求項１９】
a)(i)少なくとも２つのカルボキシル基部分を有するカルボン酸と、(ii)２以上のアミン官能性を有するポリアミンと、(iii)アルコキシル化アルキルアミンとの反応生成物、及び
b)脂肪酸アミド
を有することを特徴とする組成物。
【請求項２０】
請求項１９に記載の組成物を有することを特徴とする油基材の掘削泥水。
【請求項２１】
更に有機粘土有することを特徴とする請求項２０に記載の掘削泥水。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削泥水用の添加剤として使用するのに適した組成物、及び流動学的性質が向上した前記組成物を有する掘削泥水に関する。本発明は、様々な深度での油井掘削操作、特に深水掘削において見られる温度変化の影響を比較的受けない流動学的性質を掘削泥水に与える添加剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削泥水は、米国における油井掘削操作の非常に初期の段階から使用されてきており、掘削泥水及びその化学は以来ずっと現在に至ってもなお科学的及び化学的研究にとって重要な分野である。掘削泥水の使用及び望ましい性質については、本願の譲受人に発行された最近の米国特許第6,339,048号及び第6,462,096号に包括的に記載されており、これらの全開示をこの参照によって本願明細書に取り入れる。
【０００３】
掘削泥水は、チキソトロープ性の組成物であり、地面に穴を掘っているとき、撹拌及び循環中に剪断力を受けた場合には低い粘度を示すが、このような剪断操作が停止された場合は、特に掘削孔から出る掘削屑を沈殿させることなくその場に保持するために急速に粘度を増さなくてはならない。したがって、泥水は急速に稠密化して、懸濁されているものが大きく落下する前に十分なゲル強度に達さなくてはならない。重要なことは、この挙動は試錐孔内で経験される全ての温度で完全に可逆的でなければならないということである。さらに、掘削泥水が易流動性であっても、孔の底から地表面に掘削屑や他の粒子状物を運び上げるために十分に高い粘度を維持していなければならない。
【０００４】
第二次世界大戦の終結以来、調査及び生産を目的とした井戸の炭化水素掘削は、水中の装置に配置されたプラットフォームから行われる（沖合掘削と称されることがよくある）ことが増えてきている。このような淡水及び塩水の掘削は、水面下の地面に何らかの方法で固定されることが多い、浮きはしけとさく井機械とを使用する。
【０００５】
近年、経済的・技術的進歩がこれらの掘削操作をより深い水中へと押しやった。設備とエンジニアリングとが進歩して、10,000フィート以上の深さの水中での掘削を可能にする技術を生み出したが、掘削泥水技術における必要な進歩が滞っていた。
【０００６】
深い水中での掘削における、油を基材とする掘削泥水の主要な問題点は、それが曝される温度範囲に亘る流動学的添加剤の温度への感受性である。循環する間、掘削泥水は、通常、温度が60〜80℃である掘削孔の底に達し、次いで、上方へ移動する間に（海表面よりもはるかに下の海水が本質的に低温であることから）立上り管中で５℃未満に冷却される。深い水中での掘削を成功裡に行うためには、泥水は、このような広い温度範囲に亘って、適切な粘度で固体を懸濁すると同時にポンプで扱うことができなければならない。
【０００７】
従来の親有機性粘土流動学的添加剤で増粘された掘削泥水は、例えば、60℃から５℃に冷却されると、特に深刻な粘度増加を生ずる。この粘度増加の結果として、低温に達すると、この掘削泥水はポンプで扱うのがより困難になり、等価循環泥水比重（ECD）が増大し、地層への損失（逸泥）が増大することが多い。
【０００８】
高温特性を有する掘削泥水に求められる条件は、井戸が垂直ではなく、傾斜を有して掘削される傾斜掘りの技術が変化した結果、過去20年間でより複雑になった。このような井戸は、傾斜井戸として広く知られている。
【０００９】
より強力で信頼性の高い孔内モーターの製造、そして音響装置やマイクロ波の伝播における改良を含む、高度にコンピュータ化された孔内検知マイクロリダクション機器と共にワイヤライン技術を用いたより正確な方法の発明に伴い、傾斜井戸を掘削する方法は、近年、大きく変わった。これらの技術は、ドリルストリングを除去する必要なく孔内の状態に関するデータを瞬間的に獲得することを可能にし、事実、掘削孔をより長くすることができることを意味している。
【００１０】
傾斜掘りの利点としては、例えば、(1) 垂直掘りでは効果的に到達することのできない埋蔵地帯を開発することを可能にし、(2) 海浜近くの環境を開発するのにはより経済的な地面に基台を置いた機器の使用が可能になり、(3) 相互に数マイル離れた複数の井戸を、単一井戸の経費で掘削することを可能にする、等が挙げられる。さらに、ある地層においては、地面に穴を掘ることと狭い生産領域の開発とを容易にし、または減耗した地層の再開発を容易にするように垂直方向から外して井戸を傾斜採掘することによって、増産を達成することもできる。
【００１１】
孔内モーターを使用すると、ドリルビットのすぐ上部をオフセットにして固定するか屈曲させて固定することによって、掘削孔を傾斜させることができる。このオフセット又は屈曲は、現在のビットと工具面の孔内角度と方位角（即ち、孔の上部に関する方向）とを正確に報告することのできる現在のMWDシステムによって、方向付けることができる。したがって、工具面が所望の傾斜方向になるまでドリルストリングを回転し、次いで、ドリルストリングを所定の位置に固定し、所望の傾斜方向に孔を延ばすためにモーターの回転をスタートさせて傾斜掘りを開始することができる。
【００１２】
しかしながら、方向性掘削法の採用に当たっては以下のような数多くの固有の問題があり、それらが掘削泥の要件に影響を与えている。
・深水掘削のように、掘削泥が通過する場所の温度範囲が広くなる。
・掘削泥を地表に戻す管はもはや垂直ではなく、垂直井戸に比べてはるかに長距離に亘って延在することになる。
・水平孔にかかる重力が、掘削泥水によって制御されない掘削屑、重い物質や粒子状物を孔の側底部（伝統的な掘削におけるような孔の底部ではない）へと引っ張り、孔壁に堆積して障害物となる。
・距離が長いので必要な掘削泥の量が増え、掘削泥が地表面に戻るまでに必要な時間も長くなる。
・孔の延在方向において、カーブや湾曲があると掘削屑や添加剤がそこに集まってしまう。
【００１３】
石油会社及びガス会社に孔当たり何百万ドルもの経費を発生させる場合があるこれらの問題を除去又は軽減するために、本発明の目的は、先に議論した温度変化による粘度の安定性が向上した、傾斜掘削に特に適した流動学的性質を有する掘削泥水を提供することである。
【００１４】
背景として、有機粘土（親有機性粘土とも称される）は掘削泥水を増粘するのに使用することができるのは長く知られていることである。本願の譲受人が雇用していたジェイ・ダブリュ・ジョーダン（J. W. Jordan）による、有機粘土を極性の高い液体から極性の低い液体まで広範に亘る掘削に使用することについて検討した、非常に初期の論文「粘土及び粘土鉱物に関する第10回全国会議の報告書（Proceedings of the 10th National Conference on Clays and Clay Minerals）（1963）」を参照されたい。
【００１５】
先に記載した米国特許第6,462,096号は、有機粘土を含有する従来の泥水と比べて様々な温度でより安定した掘削泥水粘度及び抗沈降性能を与える、油を基材とするインバートエマルジョン掘削泥水を開示している。
【００１６】
掘削泥水又は添加剤の化学のいずれかに関する開発を示す従来技術の特許としては、以下のようなものがある。
【００１７】
米国特許第3,514,399号は、掘削泥水中で二量体酸とイミダゾリンのモノカルボン酸塩との混合物を使用することを教示している。
【００１８】
米国特許第5,260,268号は、油井孔に導入される、水を基材とする掘削泥水を包含する製造物について記載し、平均分子量が600〜10,000である、末端にアミンを有するポリエチレンと反応させたポリカルボキシルアクリル化剤を含有する組成物を示している。この組成物と共に使用することのできる界面活性剤としてエトキシル化アミンについても記載されているが、油基材のインバートエマルジョン掘削泥水にそれを使用するという教示はない。
【００１９】
米国特許出願第2001/0009890は、地下の井戸を掘削するのに適したインバートエマルジョンを示しており、該インバートエマルジョンは、Ｃ１〜Ｃ１２アルコールとＣ８〜Ｃ２４モノカルボン酸とのエステルを使用する。Ethomeen C/15をこの出願に記載されている発明における添加剤として使用することができる。
【００２０】
本願譲受人に発行された米国特許第5,536,871号は、ポリオキシエチレン(5)ヤシ油アルキルアミンなどのポリアルコキシル化窒素含有化合物、二量体酸を含むポリカルボン酸及び液体ジアミンの反応生成物を有する流動学的添加剤を記載している。
【００２１】
本願の譲受人にやはり発行された米国特許第5,610,110号は、アルコキシル化脂肪族アミノ化合物、有機ポリカルボン酸及び粘土を基材とする有機粘土の反応生成物を含有する、性能が向上した掘削泥水を開示している。
【００２２】
米国特許第5,909,779号の第４欄第55行〜第５欄第15行には、ポリアミン、イミダゾリン誘導体、ポリカルボン酸及び脂肪酸石けんを有する油基材の掘削泥水に従来から使用されている界面活性剤、湿潤剤及び増粘剤の巨大なリストが示されている。
【００２３】
最近の、ダウ・ケミカル社の米国特許第6,291,406号は、十分に安定なエマルジョンを提供するために、アミン系界面活性剤を用いた井戸処理用泥水を記載している。Ethomeens、特に、ビス（2-ヒドロキシエチル）ヤシ油アミン及びオレイルアミンについての検討がなされている。
【００２４】
しかしながら、現在市販されている流動学的添加剤は、泥水温度が低いときは大きな粘度を有する傾向があり、それによって、ポンプ圧を増大させ、掘削装置の摩耗を増大させる。ポンプを用いて掘削泥を長距離搬送するためには、ポンプ馬力を増大させる必要があり、ポンプの使用条件下で掘削孔圧が高いと、泥水の損失、地層の破断及び損傷を増大させる。例えば、掘削孔の環境で泥水温度が変化すると、十分な懸濁性が維持できなくなるので、従来技術の掘削泥水の粘度を低減させる方法は満足の行くものではなかった。
【００２５】
広い温度範囲に亘って比較的一定の流動学的性質を維持することができる掘削泥水への必要性がこの十年で大きくなってきた。以下記載されている、当業者によって予期されなかったであろう本発明がこの必要性を満たすものと信じる。
【発明の開示】
【発明の要約】
【００２６】
ここに開示されている発明は、約40°Fより低い温度から約250°Fを越える温度に亘って、従来の泥水に比べて、その粘度が温度に影響されにくい掘削泥水の調製を可能にする新しい添加剤に関する。さらに、本発明は、有機粘土流動学的添加物の使用量を低減し、経費節減を行うこともできる。事実、有機粘土を完全に除去することができる場合もある。
【００２７】
一面において、本発明は、第一の成分として、ポリアミドを形成するための、ジアミン、トリアミン又はポリアミンと少なくとも２つのカルボキシル官能基を有する酸との反応生成物、及び第二の混合成分としてアルコキル化アルキルアミンを有する混合組成物を提供する。アルコキル化アミンは、その合成前、合成中又は合成後にポリアミドに添加することができる。また、別成分として掘削泥に直接添加することもできる。
【００２８】
他の面によると、本発明は、第一の成分として、ポリアミドを形成するための、ジアミン、トリアミン又はポリアミンと少なくとも２つのカルボキシル官能基を有する酸との反応生成物、及び第二の成分として、(a) 脂肪酸アミド又は(b) 脂肪酸アミドと、その合成前、合成中又は合成後にポリアミドに添加することができ、また、別成分として掘削泥に直接添加することもできるアルコキシル化アルキルアミンとの混合物のいずれかを有する混合組成物を提供する。
【００２９】
また別の面においては、本発明は、ジアミン、トリアミン又はポリアミンと、少なくとも２つのカルボキシル官能基を有する酸と、アルコキシル化アルキルアミンとの反応生成物を提供する。
【００３０】
他の面においては、本発明は、ジアミン、トリアミン又はポリアミンと、少なくとも２つのカルボキシル官能基を有する酸と、アルコキシル化アルキルアミンと、脂肪酸アミドとの反応生成物を提供する。脂肪酸アミドは、反応前、反応中又は反応後に添加することができ、また、別成分として掘削泥に直接添加することもできる。
【００３１】
本発明の更なる態様は、前記本発明の反応生成物が独立して、又は組み合わされて存在する油を基材とする泥を有する掘削泥水を提供する。
【好ましい態様の詳細な記述】
【００３２】
本発明は、インバートエマルジョン型掘削泥水の粘度への温度の影響を低減する組成物を提供する。温度に対する粘度のプロファイルは、約40°F未満から約250°Fを越える温度に至るまで長時間に亘ってより均一に維持される。親有機性粘土と組み合わせて使用すると、本発明の組成物は、油及び合成樹脂基材の掘削泥水における有機粘土に関連する性質を維持する。
【００３３】
さらに、本発明の添加剤は、深い水中で掘削に強力な価値を有する。主要な効果の１つとして、周囲温度で流動学的調節剤として有機粘土単独のみに類似する流動学的性質を示す掘削泥と比べると、周囲温度よりも低い温度で高剪断粘度及び低剪断粘度が低減されることを挙げることができる。低温で粘度が低いことによって、逸泥の危険性を最小にしながら、地層圧力を制御する能力を大きくすることができる。
【００３４】
「掘削泥水」という用語は、地球に掘削孔を掘る操作において使用される、数多くの液体、ガス状流体及び流体と固体との混合物（固体懸濁液、液体とガスと固体との混合物及びエマルジョンとして）のいずれをも意味する。一般的な使用において、これは「掘削泥」と同義語である。
【００３５】
本発明は、我々が油を基材とする掘削泥水と呼ぶ、一般に石油又は合成油を基材とする掘削泥水を特に包含する。より詳しくは、本発明は、その連続相が油である油中水型のエマルジョンであるインバートエマルジョン掘削泥水と呼ばれることも多い、油を基材とする掘削泥水に関する。水相又は不連続相は、通常、例えば25％塩化カルシウムのブラインである。この水相又はブライン相の量は、全油泥中における０％からインバートエマルジョン掘削泥水における50％を越える量までの範囲に亘ることができる。
【００３６】
本発明の重要な態様は、(1) 特定のポリアミンと少なくとも２つのカルボキシル基部分を有するカルボン酸との反応生成物と、(2) アルコキシル化アミンとの混合物又はブレンド物である組成物を有する掘削泥水に関する。この特定の混合物をインバートエマルジョン掘削泥水用の添加剤として使用することにより、泥水の流動学的性質が驚くほど改善される。結果として得られる掘削泥水は、広い温度範囲に亘って、比較的一定の粘度を有する。より驚くべきことには、本発明の掘削泥水の粘度は、掘削孔内の温度で十分な粘度を与えて重晶石の垂れ下がりを低減すると共に掘削屑を懸濁させることができる一方で、低温において比較的低い。
【００３７】
このような添加剤は以下のように構成される。最初に、反応生成物の成分とその製造について述べる。
【００３８】
（脂肪酸）
少なくとも２つのカルボキシル基部分を有するカルボン酸であれば、どのようなものでも本発明の反応生成物成分を製造するのに使用することができる。二量体酸が好ましく、特に、Ｃ１６脂肪酸及びＣ１８脂肪酸が好ましい。このような脂肪酸は、完全に水素添加されたものであっても、部分的に水素添加されたものであっても、また、全く水素添加されていないものであってもよい。使用に適する二量体酸としては、Ｃ１６〜Ｃ１８の不飽和脂肪酸の二量体化から得られた生成物も含むことができる。
【００３９】
使用されるときには、一般に、二量体酸は平均して約18、好ましくは約28から約48、好ましくは約40までの炭素原子を有すると好適である。より好適な二量体酸は36の炭素原子を有している。
【００４０】
使用に適した二量体酸は、好ましくは、オレイン酸などのＣ１８脂肪酸から調製される。好適な二量体酸は米国特許第2,482,760号、第2,482,761号、第2,731,481号、第2,793,219号、第2,964,545号、第2,978,4681号、第3,517,681号及び第3,256,304号に記載されており、この参照によってこれらの全開示を本願明細書中に取り入れる。
【００４１】
最も好ましい二量体酸の例としては、コグニス社（Cognis, Inc.）より入手することのできるEmpol(R)系製品、ユニケマ（Uniqema）から入手することのできるPripol（登録商標）二量体酸、及び以前はハムコ・ケミカル（Humko Chemical）から入手することのできたHYSTRENE(R)二量体酸を挙げることができる。
【００４２】
市販の二量体脂肪酸は、単量体酸、二量体酸及び三量体酸の混合物を含有している。単量体酸や三量体酸の濃度が大きくなると添加剤の効力が阻害されるので、最適の結果を得るためには、使用される二量体脂肪酸は特定の二量体酸濃度を有するのが好ましい。当業者であれば、市販の製品を蒸留又は他の方法で処理して一定量の二量体酸を有するようにすればよいことがわかるであろう。好適な二量体酸としては少なくとも80％の二量体を有するのが好ましく、90％を越える二量体を有するとより好ましい。
【００４３】
二量体酸の量が92〜96％であるEmpol(R)1061が、本発明の好ましい二量体酸である。
【００４４】
（ポリアミン）
２以上のアミン官能基を有するポリアミンが本発明の反応生成物を調製するのに使用される。最も好ましくは、２以上のアミン官能性を有するポリエチレンポリアミンの系列から得られたポリアミンを使用する。
【００４５】
ジアミン、トリアミン、ポリアミン及びそれらの組み合わせが本発明で使用するのに最も適している。このようなアミンの代表的な例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン及びこの系列の他の化合物を挙げることができる。分岐ポリアミン及び異なるアルキル基を有して作られたポリアミンを使用することもできる。
【００４６】
トリアミンが最も好ましく、特にジエチレントリアミン（DETA）が好ましい。DETAは111-40-0のCASナンバーを付されている。これはハンツマン・インターナショナル（Huntsman International）から市販されている。
【００４７】
（反応生成物の調製）
ポリアミンとカルボン酸との処理に関する詳細はよく知られており、本発明の反応生成物を調製するのに使用することができる。好ましくは、アミン官能基とカルボキシル官能基とのモル比は４：１〜１：１である。好ましい範囲は1.5：1.0〜３：１であり、最も好ましいのは約２：１である。例えば、二種以上の二量体酸及び／又は二種以上のポリアミンを使用することができる。代表的な製造プロセスはこの記載に続く実施例に示されている。これらの反応はイミダゾリンや他の副生成物を生じる場合があることに注意されたい。
【００４８】
（アルコキシル化アミン）
本発明の重要な態様において重要であるのは、先に記載したカルボン酸とポリアミンとの反応によって生成する反応生成物に好適なアルコキシル化アルキルアミンを混合若しくはブレンドすること、又はそのようなアルコキシル化アルキルアミンを掘削泥に直接添加することである。
【００４９】
本発明には、数多くのアルキルアルコキシル化アミンを好適に使用することができる。
【００５０】
あらゆるアルコキシル化アミン、又は同様に得られたアミンを使用することができる。好適なアルコキシル化アミンは、様々なアルコキシル化度のアミンを含む。体表的な使用に適した薬剤としては、アクゾ・ノーベル（Akzo Nobel）のEthomeen(R)、Propomeen(R)及びEthoduomeen(R)系列の全製品を挙げることができる。
【００５１】
好適なのは、１分子当たりアルコキシル化が約50単位迄のアミンである（例えば、Ethomeen(R) 18/60）。より好適であるのは、１分子当たりアルコキシル化が約15〜25単位迄のアミンである（例えば、Ethomeen(R) C/25、T/25、S/25、18/25；Ethoduomeen(R) T/25）。最も好ましいのは、１分子当たりアルコキシル化が約10単位迄のアミンである（例えば、Propomeen(R) C/12、O/12、T/12；Ethoduomeen(R) T/13、T/20；Ethomeen(R) C/12、C/15、C/20、O/12、O/15、T/12、T/15、S/12、S/15、S/20、18/12、18/15及び18/20）。
【００５２】
最も好ましいアミンはポリオキシエチレン(5)ヤシ油アルキルアミンであり、例えば、アクゾ・ノーベル（ニュージャージー州、ニュー・ブランズウィック）からEthomeen(R) C/15という商品名で販売されている。Ethomeen(R) C/15はRN[(CH２CH２O)ｍ(CH２CH２O)ｎH]（ここにおいて、Ｒはヤシ油アルキルであり、ｍ＋ｎは５である。）という一般式を有する。
【００５３】
このアルコキシル化アミンを二量体酸とポリアミンとの反応よりも前に添加してもよいし、該反応の後にブレンドしてもよい。反応の前に添加するか、反応温度で添加すると、二量体酸カルボキシルとアルコキシル化アミンヒドロキシルとの間でエステルが形成される場合がある。
【００５４】
好ましい態様においては、これら２つの成分を95：５〜５：95の重量比範囲で混合又はブレンドする。好適な反応生成物対アルコキシル化アミンの比率の範囲は80：20〜30：70であり、最も好ましい範囲は55：45である。
【００５５】
（脂肪酸アミド）
任意に、脂肪酸アミド及び関連するアルコキシル化誘導体などの追加の成分をポリアミド反応生成物とブレンド又は反応させることができる。
【００５６】
アクゾ・ノーベルによるArmid(R)系列の商品のような好適な脂肪酸アミドは、掘削泥にわずかに溶解する脂肪酸の高温で溶融するアミドを含んでいる。さらに、アクゾ・ノーベルによるEthomid(R)系列の製品のようなアルコキシル化脂肪酸アミドも使用することができる。
【００５７】
前記のものは好ましい調合品であるが、様々なモル比の原料の他の組成物も使用することができる。さらに、また別の市販の二量体脂肪酸を様々なアミンと反応させて反応ポリマーを生成することもできる。しかしながら、アルコキシル化アミンと二量体酸／ジエチレントリアミンポリマーとを反応させて得られた組成物は、アミン誘導体（例えば、脂肪酸アミド）をブレンドすることによって更に変更することもでき、これも本発明に含まれることを意図することに注意されたい。
【００５８】
（掘削泥水の調製）
先に記載した本発明の組成物は油基材の掘削泥水への添加剤として主に使用され、特に、様々な掘削において使用される油基材のインバートエマルジョンに使用される。油基材の掘削泥水という用語は、連続相が炭化水素基材のものである掘削泥水として定義される。５％を越える水又はブラインを有して調合される油基材の泥水は、油基材のインバートエマルジョン掘削泥水に分類される。通常、油基材のインバートエマルジョン掘削泥水は不連続相としての水又はブラインを約50%までのあらゆる割合で含む。
【００５９】
インバートエマルジョン掘削泥水（油泥）を調製する方法では、個々の成分を組み合わせてそのような泥水を作る混合装置が使用される。第一及び第二の乳化剤と湿潤剤（界面活性剤混合物）とが、緩やかな攪拌下に、基材油（連続相）に添加される。水相、通常、ブラインはアルカリ性制御剤及び酸ガス掃去剤と共に基材油／界面活性剤混合物に添加される。流動学的添加剤と共に泥水損失制御材料、重量剤および腐食防止薬剤も含ませることができ、各成分が十分に分散して得られる流動混合物が均一になるまで撹拌を続ける。
【００６０】
（好適な油基材）
ディーゼル油、鉱物油、合成油、植物油、魚油、パラフィン系石油、及び／又はエステル基材の油を、単一成分として又はブレンド物として、全て使用することができる。
【００６１】
（好適なブライン量）
ブラインの形式の水が、このような型の泥水の不連続相を形成するのに使用されることが多い。水は、約10〜350,000の百万分率部の、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、セシウム塩又はカルシウム塩などの金属塩を含み得る水溶液として定義することができる。本発明の好適な泥水の不連続相を形成するのに使用される好適なブラインは、約５〜約35重量％の塩化カルシウムを含有することもでき、二炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、硼酸ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム又はホルメート（ナトリウム、カルシウム又はセシウム）等の、様々な量の他の溶解した塩を含むこともできる。
【００６２】
本発明のエマルジョンにおける油に対する水（ブライン）の割合は、安定なエマルジョンを維持しつつ、一般にできるだけブラインの量を多くするのがよい。個々の油及び泥の重量に応じて、約97：３〜約50：50の範囲に油／ブライン比があると、十分に機能することがわかっている。このように、本発明の教示に従って調製された通常の掘削泥水における水の量は、約０〜50容量％の水分（水）量になることになる。
【００６３】
（好適な乳化剤）
より安定なエマルジョンを形成するために、掘削泥水の連続相、不連続相又はその両方に乳化剤を添加することもできる。乳化剤は、炭素数が３〜20のモノカルボキシルアルカン脂肪酸、モノカルボキシルアルケン脂肪酸、若しくはモノカルボキシルアルキン脂肪酸及びこれらの混合物を含む、掘削泥水分野の当業者には馴染みの深い数多くの有機酸から選択するのが好ましい。このグループの酸の例としては、ステアリン酸、オレイン酸、カプロン酸、カプリン酸及び酪酸を挙げることができる。脂肪族ジカルボン酸の１つであるアジピン酸を使用することもできる。より好ましい界面活性剤又は乳化剤としては、脂肪酸カルシウム塩及びレシチンなどがある。最も好ましい界面活性剤又は乳化剤は、酸化タル油、ポリアミン化脂肪酸、及び脂肪酸の部分アミドなどである。
【００６４】
本発明による掘削泥の流動性を調節するのに役立つと考えられる、重要な複素環系の添加剤としては、イミダゾリン化合物がある。この複素環グループの他の重要な化合物としては、アルキルピリジンがある。
【００６５】
乳化剤として使用することのできる工業的に入手することのできるアミン化合物は、オレフィン性の不飽和炭化水素化合物をエポキシ化して、エポキシ基に付加してＮ官能基を引き続いて導入することによって得られることも多い。対応するアルカノールアミンを形成する、エポキシ化した中間成分と第一アミン又は第二アミンとの反応は、この点において重要である。ポリアミン、特に対応するアルキレンジアミン型の低級ポリアミンもまた、エポキシ環を開くのに適している。
【００６６】
乳化剤として使用することのできる他の親オレフィン性アミン化合物としては、好ましくは、長鎖カルボン酸と多官能性で特に低級の上記型のアミンとから得られるアミノアミドがある。この場合の鍵となる要素は、アミノ官能基の少なくとも１つはアミド形式に固定されず、塩を形成する可能性のある基本的なアミノ基としてそのままになっていることである。第二アミノ基又は第三アミノ基として形成されている基本的なアミノ基は、分子の親オレフィン性部分に加えて、ヒドロキシアルキル置換基を有していてもよく、特に、炭素数５迄の、好ましくは炭素数３迄の低級ヒドロキシアルキル置換基を有していてもよい。
【００６７】
長鎖親オレフィン性分子成分を含有するこのような付加物を調製するのに適した窒素基材の開始成分は、モノエタノールアミン又はジエタノールアミンである。
【００６８】
本発明の油井孔泥水を約８〜18ポンド／ガロン以上の好適な範囲の濃度に迄重くするのに、重量材もよく使用される。この分野でよく知られている重量材としては、重晶石、イルメナイト、炭酸カルシウム、酸化鉄及び硫化鉛などがある。好ましい重量材は市販の重晶石である。
【００６９】
有機粘土。ベントナイト、ヘクトライト及びアタパルガイト粘土を本発明の掘削泥水に添加することができる。エレメンティス・スペシャルティーズのBENTONE(R)系製品に加えて、ロックウッド・スペシャルティーズ株式会社（Rockwood Specialties, Inc.）やスット・ケミー（Sud Chemie GmbH）を含む数多くのそのような粘土の供給会社がある。有機粘土は有用な成分ではあるが、掘削泥水の必須の成分ではない。
【００７０】
（ブレンド工程）
掘削泥水の調合品は、泥水１バレル当たり1/4〜15ポンドの本発明の混合物を含むと好ましく、より好ましい濃度は１バレル当たり1/4〜10ポンド、最も好ましくは１バレル当たり1/4〜５ポンドである。
【００７１】
先に示したように、当業者であれば、追加的な添加剤、即ち、重量剤、乳化剤、湿潤剤、増粘剤、泥水損失制御剤、及び他の薬剤を本発明と共に使用することができるのは、容易に理解することができる。泥水においては、粘度を調整して抗沈降性を与える流動学的添加剤の外に、他の性質を与える数多くの他の添加剤を使用して、例えば、抗沈降剤及び泥水損失防止剤などの所望の応用的性質を得ることができる。
【００７２】
本発明の掘削泥水は、孔底温度で懸濁性を与えるのに十分な量の粘土を用いて調整された従来の泥よりも、40°Fでは、通常、低い粘度を有する。掘削操作に使用されると、本発明の掘削泥水は、長距離に亘って掘削泥をポンプで圧送するためのポンプ動力を低減することができ、これによって孔内の圧力を低下させることができる。結果として、泥水損失並びに地層の破壊及び損傷の全てが最小化される。本発明の掘削泥水は、より高い温度で、高濃度の有機粘土に典型的な懸濁性を維持することができるという利点を有する。本発明は、泥が立上り管中で冷却される深い水中での掘削に特に有用である。従来の流動学的添加剤を含有する掘削泥水に比べて、本発明を使用する泥は立上り管中での粘度増加を低減させることができる。
【実施例１】
【００７３】
（ポリアミド反応生成物の調製）
バレット蒸留受容器とフリードリックスコンデンサーとを備えた２リットルの４つ首反応器を予め秤量し、その中にEmpol(R)1061（792.9ｇ）を入れた。Empol(R)1061を100℃まで加熱し、ジエチレントリアミン（190.6ｇ）を添加した。300 RPMで撹拌しながら、窒素ガスシール下で内容物を240℃に加熱した。水の放出と共に反応が起こり、放出された水は受容器で濃縮された。酸価が≦2.0（mg KOH/gram）になるまで反応を続けた。反応を停止し、反応器を再秤量した。試料を取り出して、試料Ａとラベルを付け、更なる研究のためにロットナンバーを付した。
【実施例２】
【００７４】
（実施例１の生成物を使用した本発明の混合物の調製）
撹拌しながら、試料Ａを80℃にまで冷却した。500 RPMで撹拌しながら、Ethomeen(R) C/15（821.8 g）をゆっくりと添加した。組成物を15分間混合し、全Ethomeen(R) C/15を混合物中に取り込んだ。得られた生成物を適当な貯蔵容器に注いだ。
【実施例３】
【００７５】
（反応生成物２の調製）
バレット蒸留受容器とフリードリックスコンデンサーとを備えた２リットルの４つ首反応器を予め秤量し、その中にEmpol(R)1008（635.2ｇ）とEthomeen(R) C/15（692.1ｇ）とを入れた。300 RPMで撹拌しながら、窒素ガスシール下で内容物を240℃に加熱した。酸価が≦5.0（mg KOH/gram）になるまで反応を続けた。酸価が≦5.0（mg KOH/gram）になった時点で、ジエチレントリアミン（112.6ｇ）を反応器に仕込んだ。240℃で反応を更に２時間続けた。そして、Armid(R)HT（164.0ｇ）を反応器に入れ、240℃でさらに３時間加熱した。得られた生成物を貯蔵容器に注いだ。
【実施例４】
【００７６】
（掘削泥水の調製と様々な試験）
合成基材油（186ｇ）、第一乳化剤（４ｇ）、第二乳化剤（２ｇ）、30％塩化カルシウムブライン溶液（75ｇ）及び石灰（４ｇ）を有する一般的な試験泥を調製した。全ての成分を一緒に15分間混合した。試験添加剤を泥水に入れ、更に15分間混合した。次いで、重晶石（215ｇ）を添加し、泥水を更に15分間撹拌した。これで総撹拌時間は45分になった。得られた試験泥の性質を測定して評価した。
【００７７】
最初の掘削泥水（泥）の調製及び性質評価を終了した後（120°F）、掘削泥水（泥）を150°Fで６時間の熱処理に付した。API RP 13-B標準法に従って掘削泥水（泥）の性質を40°F、120°F及び180°Fで測定した。
【００７８】
（Ａ．表１まとめ）
【００７９】
【表１】
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【００８０】
（Ｂ．表２まとめ）
以下の表は、合成油基材インバートエマルジョン掘削泥水（泥）におけるBentone(R)155の濃度についての研究を示している。表２から、流動学的改質剤として有機粘土のみを導入した油基材の掘削泥が、温度が120°Fから40°Fに低下したときに、流動学的添加剤４ppbで高剪断速度粘度が190％を越える上昇を示すことが理解される。
【００８１】
低剪断速度粘度は、温度が120°Fから40°Fに低下したときに、４ppb流動学的添加剤で、160％よりも大きい上昇を示す。
【００８２】
【表２】
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【００８３】
（Ｃ．表３まとめ）
【００８４】
【表３】
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【００８５】
表３は実施例２の生成物による油基材掘削泥の粘度への影響を示している。0.5 ppbの添加剤を２ppbのBENTONE(R)155と組み合わせた場合、温度が120°Fから40°Fに低下すると、600rpmでファン示度がわずか75％（48から84）だけ上昇した。２ppbのBENTONEを使用しただけでは、比較し得る条件下で、135％もの上昇が見られた（表２）。温度が低下するにつれ、６rpmで測定した低剪断速度粘度は33.3％の粘度増加を示した。一方、BENTONE単独では115％の低剪断速度粘度の増加であった。
【００８６】
（Ｄ．表４まとめ）
以下の表４は、実施例３の生成物による油基材掘削泥の粘度への影響を示している。１ppbの添加剤を３ppbのBENTONE(R)155と組み合わせた場合、温度が120°Fから40°Fに低下すると、600rpmでファン示度がわずか56.9％（65から102）だけ上昇した。４ppbのBENTONEを使用しただけでは、190％もの上昇が見られた。温度が低下するにつれ、６rpmで測定した低剪断速度粘度は29.4％の粘度減少を示した。
【００８７】
【表４】
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【００８８】
前記記載及び実施例は本発明を説明するためのみに述べられたのであって、本発明を制限することを意図していない。当業者であれば、本発明の精神及び実質を組み入れた、開示されている態様の変更を思いつくであろうから、本発明は添付の請求項及びその均等物の範囲内に入る全ての変更を含むように広く解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、本発明に従って作られた添加剤を、油を基材とする掘削泥に添加すると、ファン（Fann）粘度計の目盛示度によって示される粘度の温度依存性が、有機粘土が単独で使用された場合に比べてはるかに小さいことを示している。２ ppbのBENTONE(R) 155と本発明の添加剤0.5 ppbとの組み合わせは、４ppbの有機粘土の180°Fでの粘度、及び２ppbの有機粘土の40°Fでの粘度に類似している。この現象の価値は、当業者には明らかであろう。
【図２】図２は、本発明に従って作られた添加剤を、油を基材とする掘削泥に添加すると、ファン（Fann）粘度計の目盛示度によって示される粘度の温度依存性が、有機粘土が単独で使用された場合に比べてはるかに小さいことを示している。２ ppbのBENTONE(R) 155と本発明の添加剤0.5 ppbとの組み合わせは、４ppbの有機粘土の180°Fでの粘度、及び２ppbの有機粘土の40°Fでの粘度に類似している。この現象の価値は、当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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