(57)【要約】  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。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
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。
【技術分野】
【０００２】
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。
【背景技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【発明の概要】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
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。
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
１つ以上の実施形態では、乳化剤は、式Ｒ−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ’−ＮＨ−Ｒ”−ＮＨ２（式１の乳化剤）を含むアミノアミドを含み、以下に反映される化学構造を有する。
【化１】
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【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【実施例】
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【表１】
2020532598.tif 000004
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
粘度試験、ひずみ％、垂れ、および流体分離試験の結果を、表２および３に提供する。 
【表２】
2020532598.tif 000005
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【表３】
2020532598.tif 000006
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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