钻探地下空穴的方法、包含烷基多糖苷的组合物以及其作为润滑剂在水性钻探泥浆的生产中的用途

摘要

本发明涉及一种钻探地层中的空穴的方法，所述的方法包含通过将一种水性组合物(C)注入钻井，以由所述的地层中排出钻屑的步骤，所述的水性组合物(C)包含就其100重量％而言，1至65重量％的至少一种盐(S)，0.05至2重量％的至少一种消泡剂，13至97.95重量％的水和1至20重量％的一种组合物(C

说明书

本发明涉及一种钻探地层中的空穴的方法，该方法采用通过注入包含 盐和烷基多糖苷的水性液体，以排出钻屑的一个步骤。本发明还涉及新颖 的组合物，以及其在制备所述的水性液体中作为润滑剂的用途。

在石油和天然气工业的活动中，使用钻探地层的技术，以用于勘探和 生产阶段。在这个技术领域中：

-“勘探”应理解为目的在于寻找和发现新的油田和天然气田的所有 活动。这些活动借助于勘探钻井作业，以确定烃的存在及评价钻井作业， 使对开采所发现的田的经济可行性的估计成为可能；

-“生产”应理解为目的在于由地下贮层中提取烃的所有活动，且其 特别地包含钻探油井的操作。

最广泛使用的钻探技术采用被称为“钻探液”的液体，其为不同液体 (水、油)和/或气体(空气或天然气)组分的复杂的混合物，通常以包含 其它无机和有机添加剂(例如粘土、聚合物、表面活性剂、钻屑(cuttings) 和/或水泥)的乳液和/或悬浮液的形式提供。

在钻探操作中，钻探液在岩石的压裂区域中以及在表面上连续循环。 其在泥浆(mud)罐中制备，其随后注入管道中，直至切削工具，且其满 载在工作面上形成的钻屑，在环形空间中再次上升。在井的出口处，所述 的钻探液接受各种处理(例如过筛、稀释或添加化学添加剂阶段)，以达 到在对其进行重新使用之前移除运送的钻屑和重新调整其物理化学特性 至它们的初始值的目的。所述的钻探液具有以下作用：

-通过在切削工具的环形空间中的循环，使钻屑由井底上升至表面，

-当钻探液的循环可能地停止时，为防止悬浮液中的钻屑沉降(在切 削工具重新启动时可能对其造成损坏)，将钻屑保持在悬浮液中，

-冷却和润滑切削工具，以防止构成切削工具的移动的金属部件的快 速磨损，和

-由于其密度和由于其在壁上形成起源于所穿过的岩层并朝向钻环的 限制其它液体的传输的屏障的能力，将井壁保持在稳定的状态。

此外，所述的钻探液必须是：

-对于与其相接触的钻具而言，是无腐蚀性和非磨蚀性的，

-对使用其的人而言，是无毒和不危险的；

-对环境不危险。

-钻探液为油基或水基的。

油基钻探液为流体，其连续相为矿物油(原油、燃料油、瓦斯油等)， 且其分散相为水。直至最近，瓦斯油为制备油基钻探液时最常使用的连续 相。目前的环境约束要求将其替换为缺乏芳香族化合物的矿物油或合成 油。此外，同样的限制正加速水性钻探液对油基钻探液的替代。

被称为水性钻探液的水基钻探液为连续相是水的钻探液。所述的水根 据使用条件，可为淡水、海水、盐水或其混合物，且水基钻探液的分散相 为油和/或矿物性质的一种或多种固体。水基钻探液还包含大量的无机和/ 或有机盐以及各种添加剂，其组分可贡献额外量的无机和/或有机盐至水基 钻探液。

然而，这些水性钻探液本质上并不是润滑的。为防止其导致钻具的过 早磨损或其阻塞，必须在其中添加润滑剂，例如脂肪类物质。

美国专利US 5 837 655因此公开了包含含有8至28个碳原子的直链 的和/或支化的和/或环状的链烷烃的水基钻探液。

以号WO 2007/146067 A2公布的国际申请公开了使用包含脂肪酸单烷 基酯的脂肪相，对应根据标准ASTM标准号No.D6751-07a的“B100生 物柴油”的定义，其用以制备水性钻探液，以尤其地赋予它们润滑性能。

美国专利申请号US 2005/0197255 A1公开了使用脂肪酸(例如硬脂酸) 的金属盐作为制备水性钻探液的润滑剂，所述的水性钻探液可包含盐水。

以号WO 00/29519 A1公布的国际申请中公开了为改善其润滑性质， 包含了基于油、基于非离子表面活性剂(例如聚烷氧基化二醇)、基于酯 和基于聚丙二醇的组合物的水性钻探液。

美国专利US 5 007 489公开了包含水或盐水、分子量为1200至 10000g·mol^-1的水不溶性聚乙二醇、至少一种乳化剂和一种水溶助长剂的 水性钻探液。

然而，上文所述的润滑剂不溶于或极微溶于水和盐水，致使难以在分 散液中使用它们，且导致所述的水性钻探液在储存过程中出现相分离的现 象。

为了改善这些用作制备水基钻探液的润滑剂的脂肪物质的分散，优选 地使用表面活性剂。以号US 5 807 811公布的美国专利因此公开了在磷酸 酯和衍生自琥珀酸的乳化剂的存在下，使用由甘油三酯、脂肪族羧酸和烯 烃的混合物组成的脂肪物质，其以水包油型的乳液形式提供，其储存的稳 定性在时间上有限。

以号US 2003/0232726 A1公布的美国专利申请公开了一种钻探地下岩 层的方法，所述的方法使用包含硅酸盐和润滑剂的水性钻探液，所述的润 滑剂包含作为脂肪物质的微溶于水的醇，优选地选自2-辛基十二烷醇、油 醇、硬脂醇或聚醚二醇(PEG)，以及烷基多糖苷，其优选地选自丁基葡 糖苷、己基葡糖苷或2-乙基己基葡糖苷。然而，无论是这些组合物还是包 含这些组合物的水性钻探液，在储存中都不是稳定的，只要停止搅拌它们， 便可观察到相分离。因此需要一种作为水性钻探液中的添加剂的组合物：

-其在一定时间的储存后仍保持为均质，

-其表现出优异的润滑性质，

-其具有抑制粘土的膨胀的性质。

因此，本发明的主题为一种钻探地层中的空穴的方法，所述的方法包 含通过将一种水性组合物(C)注入钻井，以由所述的地层中排出钻屑的 步骤，所述的水性组合物(C)包含就其100重量％而言：

-1至65重量％的至少一种盐(S)，由至少一种选自铵离子或金属 阳离子的阳离子和至少一种选自氯离子、溴离子、碳酸根离子、重碳酸根 离子(bicarbonate)、碳酸氢根离子(hydrogencarbonate)、硅酸根离子、 偏硅酸根离子(metasilicate)、硫酸根离子、硫酸氢根离子、硼酸根离子、 四硼酸根离子、硼酸二氢根离子(dihydrogenborate)、硼酸氢根离子 (hydrogenborate)或四硼酸氢根离子(hydrogentetraborate ions)或带 有羧酸根官能团的有机阴离子的阴离子组成；

-0.05至2重量％的至少一种消泡剂，

-13至97.95重量％的水和

-1至20重量％的一种组合物(C₂)，其包含就100重量％而言：

-任选地0.1至30重量％的选自赤藓醇(erythritol)、木糖醇、 山梨糖醇(sorbitol)、葡萄糖酸钠、葡萄糖或麦芽糖糊精的至少一种辅剂；

-50至100重量％的表面活性剂(Su)体系，其由组合物(C₁) 或由所述组合物(C₁)的混合物组成，所述的组合物(C₁)由通式(I)表 示：

R₁-O-(G₁)_p-H           (1)

其中R₁代表含有4至16个碳原子的、饱和或不饱和的直链或支化链脂族 基团，G₁代表还原糖的残基，p代表大于或等于1.05，且小于或等于5的 十进制数字，所述的组合物(C₁)由具有通式(I₁)、(I₂)、(I₃)、(I₄) 和(I₅)的化合物的混合物组成：

R₁-O-(G₁)₁-H          (I₁)；

R₁-O-(G1)₂-H          (I₂)；

R₁-O-(G1)₃-H          (I₃)；

R₁-O-(G1)₄-H          (I₄)；

R₁-O-(G1)₅-H          (I₅)；

其具有各自的摩尔比例a₁、a₂、a₃、a₄和a₅，使得：

a₁+a₂+a₃+a₄+a₅的和等于1，且a₁+2a₂+3a₃+4a₄+5a₅的和等于p；

-以及0至50重量％的至少一种具有通式(II)的醇：

R₁-OH           (II)

其中R₁代表含有4至16个碳原子的、饱和或不饱和的直链或支化链 脂族基团。

在如上文所定义的方法中，所述的水性组合物(C)通常在其使用前 制备，然后储存在罐中，随后通过管道和钻铤系统在井头注入。该组合物 (C)随后在钻管的末端出现，以落入井底(在此处钻头钻探地层)，随 后其通过包括在钻管和井壁之间的环形空间返回表面，携带着被钻具钻下 的来自地层的被称为“钻屑”的岩石碎片。随后将钻屑由组合物(C)中 分离，以将其排出。

根据上文所定义的方法中的一个具体方面，所述的水性组合物(C) 包含就其100重量％而言：

-1至50重量％的至少一种如上文所定义的盐(S)，

-0.1至2重量％的至少一种消泡剂，

-39.9至97.9重量％的水和

-1至10重量％的如上文所定义的组合物(C₂)。

根据上文所定义的方法中的一个更具体的方面，所述的水性组合物 (C)包含就其100重量％而言：

-5至40重量％的至少一种如上文所定义的盐(S)，

-0.1至2重量％的至少一种消泡剂，

-53至93.9重量％的水和

-1至5重量％的如上文所定义的组合物(C₂)。

根据上文所定义的方法中的一个具体方面，所述的水性组合物(C₂) 包含就其100重量％而言：

-重量比例为大于或等于90％且小于100％的所述的表面活性剂 (Su)体系，以及

-重量比例为大于0％且小于或等于10％的所述的具有通式(II)的 醇。

根据上文所定义的方法中的一个更具体的方面，所述的组合物(C₂) 包含就其100重量％而言：

-重量比例为大于或等于95％且小于100％的所述的表面活性剂 (Su)体系，以及

-重量比例为大于0％且小于或等于5％的所述的具有通式(II)的 醇。

根据上文所定义的方法中的另一个更具体的方面，所述的组合物(C₂) 包含就其100重量％而言：

-重量比例为大于或等于98％且小于100％的所述的表面活性剂 (Su)体系，以及

-重量比例为大于0％且小于或等于2％的所述的具有通式(II)的 醇。

在具有通式(I)的组合物(C₁)的定义中，还原糖是指在异头碳和缩 醛基的氧之间未建立糖苷键的糖类衍生物，如参考资料“Biochemistry”, Daniel Voet/Judith G.Voet,p.250,John Wiley&Sons,1990中所定义的。

低聚结构(G₁)_p可以以所有形式的异构现象提供，无论是光学异构、 几何异构或是位置异构；它也可以表示异构体的混合物。

在上文所定义的通式(I)中，R₁基团通过糖残基的异头碳键合至G₁， 以形成缩醛官能团。

根据上文所定义的方法中的一个具体方面，在通式(I)中，G₁表示 选自葡萄糖、右旋糖、蔗糖、果糖、艾杜糖、古洛糖、半乳糖、麦芽糖、 异麦芽糖、麦芽三糖、乳糖、纤维素二糖、甘露糖、核糖、木糖、阿拉伯 糖、来苏糖、阿洛糖、阿卓糖、糊精或妥尔糖(tallose)的残基的还原糖 的残基。

根据上文所定义的方法中的一个更具体的方面，在通式(I)中，G₁表示选自葡萄糖、木糖或阿拉伯糖的残基的还原糖的残基。

根据所述的方法中的另一个更具体的方面，在通式(I)中，p代表大 于或等于1.05且小于或等于2.5的十进制数字，更具体地大于或等于1.05 且小于或等于2.0，且又更具体地大于或等于1.25且小于或等于2.0。

在上文中所定义的方法中，且其为本发明的一个主题，含有4至16 个碳原子的饱和或不饱和、直链或支化链的脂族基团更具体地代表如上文 所定义的通式(I)和(II)中的R₁:

-直链烷基，例如丁基(n-C₄H₉-)、己基(n-C₆H₁₃-)、庚基(n-C₇H₁₅-)、 辛基(n-C₈H₁₇-)、癸基(n-C₁₀H₂₁-)、十二烷基(n-C₁₂H₂₅-)、十四烷基(n-C₁₄H₂₉-) 或正十六烷基(n-C₁₆H₃₂-)；

-支化烷基，其由通式(1)的异链烷醇所得：

(CH₃)(CH₃)CH-(CH₂)_r-CH2-OH  (1)

其中r代表0至12之间的整数，例如异辛基、异壬基、异癸基、异十一烷 基，异十二烷基，异十三烷基或异十四烷基；

-2-乙基己基(C₄H₉-CH(C₂H₅)-CH₂-)或支化链烷基，由其通式(2) 的格尔伯特醇得到：

CH(C_sH_2s+1)(C_tH_2t+1)-CH₂-OH    (2)

其中t为2至12之间的整数，s为2至12之间的整数，且s+t的和为 大于或等于4且小于或等于14，例如2-乙基癸基、2-丁基辛基、2-乙基十 二烷基，2-丁基癸基、2-己基辛基，2-丁基癸基、2-己基癸基或2-丁基癸基， 或由格尔伯特醇的同系物所得的基团，例如2-丙基庚基；

-直链烯基，例如十一碳烯基、十二碳烯基或十四碳烯基，更尤其地， 10-十一碳烯基、4-十二碳烯基或5-十二碳烯基。

根据上文所定义的方法中的一个具体方面，在通式(I)和(II)中， R₁代表选自丁基(n-C₄H₉-)、己基(n-C₆H₁₃-)、庚基(n-C₇H₁₅-)、2-乙基己 基[C₄H₉-CH(C₂H₅)-CH₂-]、辛基(n-C₈H₁₇-)、癸基(n-C₁₀H₂₁-)、十二烷基 (n-C₁₂H₂₅-)、十四烷基(n-C₁₄H₂₉-)或正十六烷基(n-C₁₆H₃₂-)的烷基。

根据上文所定义的方法中的一个具体方面，所述的表面活性剂(Su) 体系由就其100％重量而言的一种混合物组成：

-70至95重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表癸 基，

-2.5至20重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表十 二烷基，以及

-2.5至10重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表十 四烷基。

根据上文所定义的方法中的另一个具体方面，所述的表面活性剂(Su) 体系由就其100％重量而言的一种混合物组成：

-25至78重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表庚 基，

-20至50重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表癸 基，

-1至15重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表十二 烷基，以及

-1至10重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表十四 烷基。

根据上文所定义的方法中的另一个具体方面，所述的表面活性剂(Su) 体系由就其100％重量而言的一种混合物组成：

-25至78重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表2- 乙基己基，

-20至50重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表癸 基，

-1至15重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表十二 烷基，以及

-1至10重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表十四 烷基。

在任选地存在于组合物(C2)中的辅剂的定义中，麦芽糖糊精是指由 不同糖通过共价键彼此结合而组成的淀粉的水解产物，所述的糖例如葡萄 糖、麦芽糖或麦芽三糖，且其以取决于淀粉水解程度的相对比例存在。所 述的程度由右旋糖当量或D.E.(右旋糖为D-葡萄糖)测量和表示。D.E. 值越高，水解程度越大，组成麦芽糖糊精的单一糖的比例就越大。在为本 发明的主题的方法的具体方面的上下文中，优选的麦芽糖糊精为D.E.大于 或等于2且小于或等于20的麦芽糖糊精。

根据上文所定义的方法中的更一个具体方面，在组合物(C₂)中任选 地包括的辅剂为山梨糖醇。

在为本发明的主题的方法中使用的水性组合物(C)任选地包含通常 在钻探领域使用的成分，例如溶剂、流变改性剂、抑制粘土膨胀的试剂(其 旨在当粘土与水接触时抑制粘土的膨胀)、润滑剂、滤液还原剂(其作用 包括限制源自横穿的岩层并朝向钻环的其它流体的流入，如水的流入)、 增重剂(其具有为钻探液提供合适的密度的作用)、封孔剂或气体水合物 抑制剂。

作为在为本发明的主题的方法中使用的组合物(C)中任选地存在的 溶剂的例子，可提及，例如：甘油、二丙二醇、己二醇、1,2-丙二醇、1,3- 丙二醇、一丙二醇、DMSO或液体多糖。

作为在为本发明的主题的方法中使用的组合物(C)中任选地存在的 流变改性剂的例子，可提及：

-植物来源或生物合成来源的聚合物水胶体，例如黄原胶、刺梧桐树 胶、角叉菜胶(carrageenate)、藻酸盐、半乳甘露聚糖、纤维素及其衍生物， 或淀粉及其亲水衍生物；

-由丙烯酸和/或其衍生物制备的、由丙烯酰胺和/或其衍生物制备的、 由甲基丙烯酸和/或其衍生物制备的、由乙烯醇和/或其衍生物制备的或由 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸制备的合成均聚物；

-基于甲基丙烯酸或丙烯酸的，或基于甲基丙烯酸的酯或丙烯酸的酯 的、交联的合成阴离子共聚物，其任选为疏水改性的，由直接乳液聚合制 备。这些合成阴离子共聚物分别地以“碱性可膨胀乳液”(“Alkaline  Swellable Emulsion”,或“ASE”)和“疏水碱性可膨胀乳液” (“Hydrophobically Alkaline Swellable Emulsion”,或“HASE”)的名字 为本领域的技术人员所知。在2002年5月2日以号WO 02/347923 A2公 布的国际申请中描述了“HASE”类型的增稠剂；

-合成的、交联的或支化的阴离子聚电解质，其为交联的和/或支化 链均聚物或水溶性不饱和单体的共聚物，例如丙烯酸和/或其衍生物、甲基 丙烯酸和/或其衍生物、丙烯酰胺和/或其衍生物、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙 烷磺酸、或乙烯基醇和/或其衍生物。这些合成的、交联的或支化的阴离子 聚电解质以反相胶乳的形式提供，通过反相乳液自由基聚合而得，或以粉 末的形式提供，所述粉末通过沉淀聚合或反向乳胶的雾化而得；

-无机增稠剂，例如粘土、蒙脱石(或膨润土)、铬岭石(volkonskoite)、 蒙皂石(smectite)、绿脱石(nontronite)、贝得石(beidellite)、锂蒙脱石 (hectorite)、皂石(saponite)、锌蒙脱石(sauconite)或蛭石(vermiculite)。

作为本发明的一个主题的方法中使用的组合物(C)中任选地存在的 抑制粘土膨胀的试剂的例子，可以提及分子量在400g.mol^-1和10 000 g.mol^-1之间的聚乙二醇、聚甘油或烷氧基化醇，尤其是含有3至6个碳原 子的烷氧基化醇，例如由Uniqema公司以商品名Kemelix^TM 7423X出售的 乙氧基化丁醇或由Uniqema公司以商品名Kemelix^TM UG20WAN出售的 丙氧基化丁醇。

作为本发明的一个主题的方法中使用的组合物(C)中任选地存在的 滤液还原剂的例子，可以提及淀粉、羧甲基纤维素或聚阴离子纤维素 (PACs)。

作为本发明的一个主题的方法中使用的组合物(C)中任选地存在的 增重剂的例子，可以提及硫酸钡(或“重晶石(barite)”)或碳酸钙(或“方 解石(calcite)”)。

作为本发明的一个主题的方法中使用的组合物(C)中任选地存在的 润滑剂的例子，可以提及含有12至24个碳原子的烷氧基化脂肪酸，例如 以3至50mol环氧乙烷乙氧基化的菜籽油、乙氧基化脂肪酸的甲基酯、或 脂肪酸盐(例如硬脂酸钠)。

作为本发明的一个主题的方法中使用的组合物(C)中任选地存在的 气体水合物抑制剂的例子，可以提及基于乙烯基吡咯烷酮的共聚物、醇(例 如甲醇)或盐(例如季铵盐)。

根据上文所定义的具有通式(I)的组合物(C₁)由包括下列步骤的方 法制备：

-步骤a)：将还原糖与过量的上文所定义的具有通式(II)的醇，或 具有通式(II)的醇的混合物，通常在酸性催化体系的存在下，控制两种 反应物之间的化学计量量，以及在预定的温度条件和部分真空下(例如在 70℃至130℃之间的温度以及300mbar(3.10⁴Pa)和20mbar(2.10³Pa) 之间的部分真空下)，进行机械搅拌，进行反应以形成由上文所定义的通 式(I₁)、(I₂)、(I₃)、(I₄)和(I₅)代表的化合物的混合物，且如必要或需要的话， 任选地形成过量的具有通式(II)的醇或具有通式(II)的醇的混合物；

-步骤b)：如果必要或需要的话，将已在/未在步骤a)中反应的、具 有通式(II)的醇或具有通式(II)的醇的混合物移除。

如果必要或需要的话，这样的制备方法可补充中和、过滤和脱色操作。

在如上文所定义方法的步骤a)中，所述的酸性催化体系是指强酸，例 如硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、甲磺酸、对甲苯磺酸、三氟甲磺酸或离子交 换树脂。

在如上文所定义的方法的步骤b)期间，通过使用本领域的技术人员 已知的方法，例如通过蒸馏(如薄膜蒸馏或分子蒸馏)或溶剂萃取，移除 具有通式(II)的醇或具有通式(II)的醇的混合物。

制备根据上文所定义的所述组合物(C₂)的第一种方法在于根据控制 的重量比以及在可确保混合物的均匀性的温度条件下，将组合物(C₁)或 组合物(C₁)的混合物与根据上文所定义的具有通式(II)的醇或具有通式 (II)的醇的混合物混合。

制备根据上文所述的组合物(C₂)的第二种方法在于执行根据上文所 定义的制备所述组合物(C₁)的方法的步骤a)以及然后，如果需要，根 据步骤a)的结果执行步骤b1)，其在于使用本领域的技术人员已知的方法， 部分蒸馏已反应/未反应的、具有通式(II)的醇或具有通式(II)的醇的 混合物，以获得组合物(C₁)的重量含量以及组合物(C₂)中所需要的具 有通式(II)的醇或具有通式(II)的醇的混合物。可选地，此制备所述 组合物(C₂)的第二种方法可包括步骤b2)，其在于在搅拌下，向步骤a)中所得的反应混合物中加入预定重量比例的具有通式(II)的醇或具有通 式(II)的醇的混合物，以获得所需的组合物(C₁)的重量含量以及组合 物(C₂)中所需的具有通式(II)的醇或具有通式(II)的醇的混合物。

根据上文所定义的方法的一个具体方面，所述的组合物(C₂)包含就 其100％重量而言：

-0.1至30重量％的选自赤藓醇、木糖醇、山梨糖醇、葡萄糖酸钠、 葡萄糖和麦芽糖糊精的至少一种辅剂；

-35至99.9重量％的所述的表面活性剂(Su)；和

-0至35重量％的至少一种具有通式(II)的醇。

根据上文所定义的方法的一个更为具体的方面，且其为本发明的一个 主题，所述的组合物(C₂)包含就其100％重量而言：

-65至99.9重量％的表面活性剂(Su)体系，其包含组合物(C₁) 或组合物(C₁)的混合物，

-0至5重量％的至少一种具有通式(II)的醇，

-0.1至30重量％的选自赤藓醇、木糖醇、山梨糖醇、葡萄糖酸钠、 葡萄糖和麦芽糖糊精的至少一种辅剂。

根据上文所定义的方法中的另一个具体方面，所述的盐(S)为选自 钠盐、钾盐、钙盐、锌盐或铯盐的盐。

根据上文所定义的方法中的另一个具体方面，所述的盐(S)选自甲 酸、乙酸或丙酸的盐，且更具体地为甲酸的盐。其尤其为甲酸铯。

根据上文所定义的方法中的另一个具体方面，所述的盐(S)选自氯 化钠、氯化钾、氯化钙、碳酸钾、溴化钙、溴化锌、硅酸钠、偏硅酸钠或 四硼酸钠。

在根据上文所定义的、为本发明主题的过程中，在水性组合物(C) 中存在的消泡剂选自本领域技术人员所公知的消泡剂，且更具体而言选 自：

-含有8至32个碳原子的、饱和或不饱和的并且直链或支化的脂肪 醇，更尤其是包含8至22个碳原子的、饱和或不饱和的并且直链或支化的 脂肪醇，

-环氧乙烷以及环氧丙烷的嵌段共聚物，尤其是由BASF公司以商品 名Pluronic^TM出售的环氧乙烷以及环氧丙烷的嵌段共聚物(例如 Pluronic^TM PE 6100和Pluronic^TM PE 6200)，

-具有通式(A₁)的非离子表面活性剂：

R₂-X-[(CH₂-CH(CH₃)-O)_u-(CH₂-CH₂-O)_v-Y]_w    (A₁)

其中：

-R₂为含6至18个碳原子的、饱和或不饱和且直链或支化的脂族基 团，

-X为氮原子或氧原子，

-v为1至50之间的整数，

-u为1至50之间的整数，

-如果X为氧原子，则w为等于1的整数，并且如果X为氮原子， 则w为等于1或2的整数，

-Y为选自含有4至8个碳原子的直链烷基(例如丁基或苄基或亚丁 基氧基)的封端官能团。

在具有通式(A₁)的非离子表面活性剂中，可提及由Dow Chemical 以商品名Tergitol^TM出售的产品，例如Tergitol^TM L61E和Tergitol^TM  L64E，以及由BASF公司以商品名Plurafac^TM出售的产品，例如Plurafac^TM  LF 220和Plurafac^TM LF 221，

-硅油的衍生物，更具体地为聚甲基硅氧烷和由聚醚改性的聚硅氧 烷，

-来源于植物油的含12至22个碳原子的直链脂肪酸的酯，以及含1 至4个碳原子的短链醇的酯、月桂酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯、棕榈酸甲酯、 硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯、花生酸甲酯、山萮酸 甲酯、芥酸甲酯或它们的混合物，例如由Estichem公司以商品名Estisol^TM出售的产品，例如Estisol^TM 240。

本发明的另一主题为组合物(C₂₁)，包含就其100％重量而言：

-5至100重量％的混合物(M₁)，其由就其100％重量而言如下各 项：

-25至78重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表 庚基或2-乙基己基，

-20至50重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表 癸基，

-1至15重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表 十二烷基，和

-1至10重量％的具有通式(I)的组合物(C₁)，其中R₁代表 十四烷基组成，

-0至95重量％的水。

根据一个更确切的方面，所述的为本发明的一个主题的水性组合物 (C₂₁)包含就其100％重量而言：

-40至100重量％的所述混合物(M₁)，

-0至60重量％的水。

根据另一个更确切的方面，根据上文所定义的组合物(C₂₁)进一步包 含就其100％重量而言：0.1至30重量％的、尤其是0.1至20重量％的选 自赤藓醇、木糖醇、山梨糖醇、葡萄糖酸钠、葡萄糖和麦芽糖糊精的至少 一种辅剂。

麦芽糖糊精是指根据上文所定义的淀粉水解所得的产物，且更确切地 为特征为D.E.大于或等于2及小于或等于20的麦芽糖糊精。

根据另一个更具体的方面，在组合物(C₂₁)中包括的辅剂是山梨糖醇。

本发明的另一个主题是使用上文所定义的组合物(C₂₁)作为制备水性 组合物(C)的润滑剂的用途，所述的组合物(C)包含就其100％重量而 言：

-1至65重量％的至少一种盐(S)，其由至少一种选自铵离子和金 属阳离子的阳离子和至少一种选自氯离子、溴离子、碳酸根离子、重碳酸 根离子、碳酸氢根离子、硅酸根离子、偏硅酸根离子、硫酸根离子、硫酸 氢根离子、硼酸根离子、四硼酸根离子、硼酸二氢根离子、硼酸氢根离子 或四硼酸氢根离子或带有羧酸根官能团的有机阴离子的阴离子组成；

-0.05至2重量％的至少一种消泡剂，

-13至97.95重量％的水和

-1至20重量％的所述的组合物(C₂₁)。

且更具体而言，根据上文所定义的用途，在所述的组合物(C)中， 所述的盐(S)选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、碳酸钾、溴化钙、溴化锌、 硅酸钠、偏硅酸钠或四硼酸钠。

最后，本发明的一个主题为一种钻探地层中的空穴的方法，所述的方 法包括通过将水性组合物(C)注入钻井，以由所述的地层中排出钻屑的 步骤，所述的水性组合物(C)包含就其100重量％而言：

-1至65重量％的至少一种盐(S)，其由至少一种选自铵离子和金 属阳离子的阳离子和至少一种选自氯离子、溴离子、碳酸根离子、重碳酸 根离子、碳酸氢根离子、硅酸根离子、偏硅酸根离子、硫酸根离子、硫酸 氢根离子、硼酸根离子、四硼酸根离子、硼酸二氢根离子、硼酸氢根离子 或四硼酸氢根离子或带有羧酸根官能团的有机阴离子的阴离子组成；

-0.05至2重量％的至少一种消泡剂，

-13至97.95重量％的水和

-1至20重量％的、如上文所定义的组合物(C₂₁)。

下面的实施例对本发明进行说明，然而并没有限制本发明。

A-制备组合物(C₂)

A-1)包含正庚基聚葡糖苷的组合物(C₂)

将2.7摩尔当量的正庚醇在搅拌下引入保持在40℃的反应器中。随后 加入一摩尔当量的无水葡萄糖，然后加入0.15重量％的98％硫酸(每100 重量％混合物)。将反应介质置于约0.18×10⁵Pa(180mbar)的部分真 空中，并在100℃-105℃下保持4小时，并蒸馏生成的水。在冷却至80℃ -90℃，并通过加入40％氢氧化钠溶液进行中和，以使该混合物的5％溶液 的pH等于7.0之后，将所得的反应介质在70℃下清空，并过滤以除去未 反应的葡萄糖颗粒。随后将滤液引入另一个反应器中。随后在部分真空下 蒸馏过量的庚醇，然后将残余物在水中稀释，以得到60重量％的溶液。在 50℃下搅拌30分钟后，清空所得的包含40％水和60％正庚基聚葡糖苷的 组合物(在下文中命名为(X₀))。

A-2)包含正癸基聚葡糖苷、正十二烷基聚葡糖苷和正十四烷基聚葡糖苷 的组合物(C₂)

将4.0摩尔当量的混合物(N₁)(对于其重量为100重量％，由85重 量％的正癸醇、10重量％的正十二烷醇和5重量％的正十四烷醇组成)在 搅拌下引入保持在80℃的反应器中。随后向其中加入一摩尔当量的无水葡 萄糖，然后加入0.15重量％的98％硫酸(每100重量％混合物)。将反应 介质置于约0.18×10⁵Pa(180mbar)的部分真空下，并在100℃-105℃ 下保持4小时，并蒸馏生成的水。在冷却至85℃-90℃，并通过加入40％ 氢氧化钠溶液进行中和，以使该混合物的5％溶液的pH等于7.0之后，将 所得的反应介质在70℃下清空，并过滤以除去未反应的葡萄糖颗粒。随后 将滤液引入另一个反应器中。然后使用薄膜蒸发器，通过蒸馏移除过量的 醇混合物(N₁)，然后将残余物在水中稀释，以得到55重量％的溶液。 在50℃下搅拌30分钟后，清空所得的包含45％水和55％的正癸基聚葡糖 苷、正十二烷基聚葡糖苷和正十四烷基聚葡糖苷的混合物(在下文中命名 为(X₁))。

A-3)包含2-乙基己基聚葡糖苷的组合物(C₂)

将4.0摩尔当量的2-乙基-1-己醇在搅拌下引入保持在80℃的反应器 中。随后向其中加入一摩尔当量的无水葡萄糖，然后加入0.15重量％的 98％硫酸(每100重量％混合物)。将反应介质置于约0.18×10⁵Pa(180 mbar)的部分真空下，在100℃-105℃下保持4小时，并蒸馏生成的水。 在冷却至85℃-90℃，且通过加入40％氢氧化钠溶液进行中和，以使该混 合物的5％溶液的pH等于7.0之后，将所得的反应介质在70℃下清空， 并过滤以除去未反应的葡萄糖颗粒。然后将滤液引入另一个反应器中。随 后使用薄膜蒸发器，通过蒸馏移除过量的2-乙基-1-己醇，然后将残余物在 水中稀释，以得到55重量％的溶液。在50℃下搅拌30分钟后，清空所得 的包含45％水和55％2-乙基己基聚葡糖苷的组合物(在下文中命名为 (X₂))。

A-4)包含正庚基聚葡糖苷、正癸基聚葡糖苷、正十二烷基聚葡糖苷和正 十四烷基聚葡糖苷的组合物(C₂)

将100克的组合物(X₀)和109.1克的组合物(X₁)引入保持在40℃ 的反应器中。将混合物搅拌30分钟，并清空所得的组合物(在下文中表示 为(X₃))。

A-5)包含2-乙基己基聚葡糖苷、正癸基聚葡糖苷、正十二烷基聚葡糖苷 和正十四烷基聚葡糖苷的组合物(C₂)

将100克的组合物(X₂)和100克的组合物(X₁)引入保持在40℃的 反应器中。将混合物搅拌30分钟，并清空所得的组合物(在下文中表示为 (X₄))。

A-6)包含正庚基聚葡糖苷、正癸基聚葡糖苷、正十二烷基聚葡糖苷、正 十四烷基聚葡糖苷和山梨醇的组合物(C₂)

将139.37克的组合物(X₃)和28.57克的70％山梨糖醇溶液引入保持 在40℃的反应器中。将混合物搅拌30分钟，并清空所得的组合物(在下 文中表示为(X₅))。

A-7)根据现有技术的包含2-乙基己基聚葡糖苷和2-辛基十二烷醇的组合 物(X₆)

将36.4克的组合物(X₂)和80克的2-辛基十二烷醇引入保持在40℃ 的反应器中。将混合物搅拌30分钟，并清空所得的组合物(X₆)。

将所得的组合物(X₁)、(X₂)、(X₃)、(X₄)、(X₅)和(X₆)的组分的以重量 百分比表示的比例记录在下文的表1中。

  (X₀) (X₁) (X₂) (X₃) (X₄) (X₅) (X₆)⁽¹⁾正庚基聚葡糖苷 100 0 0 50 0 40 0 正癸基聚葡糖苷 0 85 0 42.5 42.5 34 0 正十二烷基聚葡糖苷 0 10 0 5 5 4 0 正十四烷基聚葡糖苷 0 5 0 2.5 2.5 2 0 2-乙基己基聚葡糖苷 0 0 100 0 50 0 20 山梨糖醇 0 0 0 0 0 20 0 2-辛基十二烷醇 0 0 0 0 0 0 80

表1

(1)：在以号US 2003/0232726 A1公布的美国专利申请中公开了(X₆)。

B-制备根据本发明的方法中使用的组合物(C)

B-1)其中盐(S)为氯化钙的组合物(C)

各组合物通过下述相同的方法制备：

-将所需量的水在搅拌下引入保持在10℃的反应器中，随后加入所 需量的氯化钙，然后将所得的混合物搅拌30分钟。然后在20℃下依次加 入其它的成分，并搅拌该合并的混合物，直至获得澄清溶液。

将所得的、在下文中命名为(F₁₃)、(F₁₄)、(F₁₅)、(F₁₆)和(F₁₇)的组合物(C) 的组分，以及根据现有技术的组合物(F₁₁)、(F₁₂)和(F₁₈)的组分以重量百分 比表示的比例记录在下文的表2中。

  (F₁₁) (F₁₂) (F₁₃) (F₁₄) (F₁₅) (F₁₆) (F₁₇) (F₁₈) CaCl₂35 35 35 35 35 35 35 35 水 59.8 59.8 59.8 59.8 59.8 59.8 59.8 59.8 Estisol^TM 240⁽¹⁾0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 PEG 300⁽²⁾5 0 0 0 0 0 0 0 PEG 6000⁽²⁾0 5 0 0 0 0 0 0 (X₁)⁽²⁾0 0 5 0 0 0 0 0 (X₂)⁽²⁾0 0 0 5 0 0 0 0 (X₀)⁽²⁾0 0 0 0 5 0 0 0 (X₃)⁽²⁾0 0 0 0 0 5 0 0 (X₅)⁽²⁾0 0 0 0 0 0 5 0 (X₆)⁽²⁾0 0 0 0 0 0 0 5

表2

(1)：Estisol^TM 240为Estichem出售的一种消泡剂。

(2)：润滑剂的含量表示为其固体含量的重量百分比。

B-2)其中盐(S)为氯化钾的组合物(C)

各组合物通过下述相同的方法制备：

-将所需量的水在搅拌下引入保持在20℃的反应器中，随后加入所 需量的氯化钾，然后将所得的混合物搅拌30分钟。然后在20℃下依次加 入其它的成分，并搅拌该合并的混合物，直至获得澄清溶液。

将所得的、在下文中命名为(F₂₂)、(F₂₃)、(F₂₄)、(F₂₅)、(F₂₆)和(F₂₇)的组 合物(C)的组分，以及根据现有技术的组合物(F₂₁)的组分以重量百分比表示 的比例记录在下文的表3中。

表3

(1)：润滑剂的含量表示为其固体含量的重量百分比。

B-3)其中盐(S)为硅酸钠和碳酸钾的混合物的组合物(C)

各组合物(F₃₁)、(F₃₂)、(F₃₃)和(F₃₄)通过下述相同的方法制备：

-将所需量的水在搅拌下引入保持在20℃的反应器中，随后加入所 需量的硅酸钠和碳酸钾，然后将所得的混合物搅拌30分钟。然后在20℃ 下依次加入其它的成分，并搅拌该合并的混合物，直至获得澄清溶液。

所得的在下文中命名为(F₃₂)、(F₃₃)和(F₃₄)的组合物(C)的组分，以及 根据现有技术的组合物(F₃₁)的组分以重量百分比表示的比例记录在下文的 表4中。

  (F₃₁)⁽²⁾(F₃₂) (F₃₃) (F₃₄) 硅酸钠 5 5 5 5 K₂CO₃3 3 3 3 Estisol^TM 240 0.2 0.2 0.2 0.2 水 88.8 88.8 88.8 88.8 (X₆)⁽¹⁾3 0 0 0 (X₃)⁽¹⁾0 3 0 0 (X₄)⁽¹⁾0 0 3 0 (X₅)⁽¹⁾0 0 0 3

表4

(1)：润滑剂的含量表示为其固体含量的重量百分比。

(2)：组合物(F₃₁)在以号US 2003/0232726 A1公布的美国专利申请中 公开。

C-对组合物(C)的稳定性的研究

对制备方法列于上文B)部分中的组合物(C)的稳定性，以及根据 现有技术的组合物(F₁₁)、(F₁₂)、(F₁₈)、(F₂₁)和(F₃₁)的稳定性的研究如下所 示：

-将相同量的每种组合物(C)储存在温度调节为20℃的隔绝的气候 受控室(insulated climatically controlled chamber)中一个月，并在此时 间段结束后时这些样品的外观进行评价，

-将相同量的每种组合物(C)储存在温度调节为90℃的隔绝的气候 受控室中16小时，以评价其在深度钻探条件下的老化。在这些条件下储存 16小时后，记录每个样品的外观。

将这些评估的结果记录在下文的表5中(“Ho.”：均质的外观；“He.”： 异质的外观)。

表5

表5(续)

表5(完)

这些评估表明，根据本发明的组合物(C)在所进行的试验的储存条 件下展示出均质的外观，而以号US 2003/0232726公布的美国专利申请中 公开的包含润滑体系(X₆)的组合物(F₁₈)和(F₃₁)在同样的储存条件下 展示出异质的外观。

D-评价组合物(C)的润滑效力

D-1)本研究的总原则

使用被称为E.P.(极压润滑仪(Extreme Pressure&Lubricity Tester)) (230V，50Hz数字，由OFITE出售(说明书111-00-1部分))的仪器评 估润滑效力，其配有旋转环(参考OFITE 111-02)和固定块(参考OFITE  111-08)。根据美国石油协会(API)的标准RP 13B所推荐的程序进行测 试，环的旋转速度为每分钟60转，且根据情况，环和固定块之间施加的力 矩为：11.298Nm(100磅力英寸)、16.948Nm(150磅力英寸)和22.597 Nm(200磅力英寸)。在这种测量的连续系统中，力矩的值越高，与其相 关联的压力越高，且随之的摩擦力就越强。为了比较各种组合物的润滑效 力：

-记录通过上文所述的测试装置所得的刻度读数，其对应在实验测试 条件下在所述的组合物的存在下的环和块之间的摩擦转矩的相对值(V^fric.) (摩擦转矩为一个无单位的值，测量块施加在环上的特定力矩)；

-根据下面的公式计算组合物的润滑系数值(λ)：

λ＝(V^fric./100)×(V_std.^fric./V₀^fric.)

V_std.^fric.，其为在所描述的测量条件下(即环的旋转速度为60转/分钟) 的去离子水的摩擦转矩标准值，等于34(E.P.(极压润滑仪)说明书111-00-1 部分；230V，50Hz数字仪器，由OFITE出售)和V₀^fric.，其为水的摩擦 转矩的实验值；

-根据下述公式计算扭矩减少的百分数(δ_red.)：

δ_red.＝[100x(λ₀-λ)]/λ₀

λ₀代表水性基准(aqueous base)的润滑系数

“水性基准”应理解为包含水和在所需的重量浓度的盐含量的溶液。

根据上文所描述的实验测试，摩擦转矩的相对值越低，所测试的组合 物的润滑效力就越好。

在下述情况时，将发现组合物的润滑效力改善：

-当所评估的组合物的摩擦转矩相对值低于上文所定义的水性基准 的摩擦转矩相对值，以及

-通过所评估的组合物的扭矩减少的百分比。

D-2)基于氯化钙的组合物的润滑效力

根据上文所描述的实验程序，评估组合物(F₁₁)、(F₁₂)、(F₁₃)、(F₁₄)、(F₁₅)、 (F₁₆)和(F₁₇)，环的旋转速度为60转/分钟，环和固定块之间施加的力矩值 为11.298Nm(100磅力英寸)，并与水以及与35重量％的水性氯化钙溶 液(组合物T₁)比较。将获得的结果记录在下文的表6中。

  V^fric.λ δ_red.水 32.4 - - (T₁) 17.5 0.184 - (F₁₁) 11.4 0.120 35％ (F₁₂) 14.0 0.147 20％ (F₁₃) 7.5 0.079 57％ (F₁₄) 12.1 0.127 31％ (F₁₅) 0.5 0.005 97％ (F₁₆) 1.13 0.012 93％ (F₁₇) 1.13 0.012 93％

表6

这些结果显示出组合物(F₁₃)、(F₁₄)、(F₁₅)、(F₁₆)和(F₁₇)(其分别地包 含组合物(X₁)、(X₂)、(X₀)、(X₃)和(X₅))展示出显著低于组合物(T₁)的摩 擦转矩值的摩擦转矩相对值。

此外，组合物(F₁₃)、(F₁₅)、(F₁₆)和(F₁₇)与组合物(T₁)相比，展示出 扭矩的百分比降低，其大于组合物(F₁₁)和(F₁₂)的扭矩的百分比降低，所述 的组合物(F₁₁)和(F₁₂)包含在现有技术中描述的润滑剂(典型的例子为PEG  300和PEG 6000)。

D-3)基于氯化钾的组合物的润滑效力

D-3.1)尚未接受加速老化的组合物

根据在上文D-1)部分中描述的实验程序，评估组合物(F₂₁)、(F₂₂)、(F₂₃)、 (F₂₄)、(F₂₅)、(F₂₆)和(F₂₇)，环的旋转速度为60转/分钟，环和固定块之间施 加的力矩为11.298Nm(100磅力英寸)、16.948Nm(150磅力英寸)和 22.597Nm(200磅力英寸)，并与水以及与20重量％的水性氯化钾溶液 (组合物T₂)比较。

在下文的表7中记录得到的结果。

表7

D-3.2)已接受了加速老化的组合物

将组合物(F₂₁)、(F₂₂)、(F₂₃)、(F₂₄)、(F₂₅)、(F₂₆)和(F₂₇)的各个样品置于 温度为120℃的滚子烘箱中16小时，以获得分别称为(F’₂₁)、(F’₂₂)、(F’₂₃)、 (F’₂₄)、(F’₂₅)、(F’₂₆)和(F’₂₇)的组合物。这些储存条件使得模拟使用钻探液 进行深度钻探时钻探液所经历的温度条件成为可能。随后通过前述部分 D-1)中所描述的实验程序对后者组合物进行评估，环的旋转速度为60转/ 分钟，环和固定块之间施加的力矩值为11.298Nm(100磅力英寸)、16.948 Nm(150磅力英寸)和22.597Nm(200磅力英寸)，并与水以及水性溶 液T₂比较。

在下文的表8中记录获得的结果。

表8

D-3.3)结果分析

组合物(F₂₂)、(F₂₃)、(F₂₄)、(F₂₅)、(F₂₆)和(F₂₇)，其各自包含组合物(X₁)、 (X₂)、(X₀)、(X₃)、(X₄)和(X₅)，且未预先接受加速老化条件。无论在进行评 估试验时施加压力值是多少，所述的组合物(F₂₂)、(F₂₃)、(F₂₄)、(F₂₅)、(F₂₆) 和(F₂₇)均展示出显著低于组合物(T₂)的摩擦转矩值的摩擦转矩相对值。

对于施加于环和固定块之间的等于11.298Nm的力矩值来说，组合物 (F₂₂)、(F₂₅)、(F₂₆)和(F₂₇)展示出摩擦力矩相对值，其显著地低于组合物(F₂₁) 的摩擦力矩值。所述的组合物(F₂₁)包含在现有技术中描述的润滑剂(PEG 300)。

对于施加于环和固定块之间的等于16.948Nm的力矩值来说，组合物 (F₂₂)、(F₂₃)、(F₂₄)、(F₂₅)、(F₂₆)和(F₂₇)展示出摩擦力矩相对值，其显著地低 于组合物(F₂₁)的摩擦力矩值。所述的组合物(F₂₁)包含在现有技术中描述的 润滑剂(PEG 300)。

对于施加于环和固定块之间的等于11.298Nm、等于16.948Nm和 22.597Nm的力矩值来说，组合物(F’₂₂)、(F’₂₃)、(F’₂₄)、(F’₂₅)、(F’₂₆)和(F’₂₇) (其各自地包含组合物(X₁)、(X₂)、(X₀)、(X₃)、(X₄)和(X₅)，且其已预先接 受加速老化条件)展示出摩擦力矩相对值，其显著地低于组合物(T₁)的摩 擦力矩值和组合物(F₂₁)的摩擦力矩值。所述的组合物(F₂₁)包含在现有技术 中描述的润滑剂(PEG 300)。

另外，对于施加于环和固定块之间的等于11.298Nm和16.948Nm的 力矩来说，组合物(F’₂₂)、(F’₂₃)、(F’₂₄)、(F’₂₅)、(F’₂₆)和(F’₂₇)展示出摩擦 力矩相对值，其低于各组合物(F₂₂)、(F₂₃)、(F₂₄)、(F₂₅)、(F₂₆)和(F₂₇)的摩擦 力矩值，而在相同操作条件下，现有技术的组合物(F’₂₁)(其已预先接受加 速老化条件)展示出摩擦力矩相对值，其大于组合物(F₂₁)的摩擦力矩相对 值(所述的组合物(F₂₁)并未接受该老化条件)。

D-4)基于硅酸钠的钻探组合物的润滑效力研究

根据下述程序，制备组合物(F₄₁)和(F₄₂)：

-将所需量的水随着搅拌，引入保持在60℃的反应器中，随后加入 所需量的硅酸钠和氯化钠，然后将所得混合物搅拌30分钟，以获得澄清溶 液。随后，依次在搅拌下加入所需量的Blanose^TM 7H9、Metolose^TM 60SH50、 Rhodopol^TM 23、润滑剂(在(F₄₂)的情况下)、膨润土、重晶石和Estisol^TM  240，将温度保持在60℃，且通过搅拌均化所得的溶液，直到获得均匀溶 液。

通过加入氢氧化钠，搅拌直至获得均匀溶液，将水性泥浆的pH调整 至11.0。

将组合物(F₄₁)和(F₄₂)的组分配比(为重量百分比)记录在下文的表9 中。

  (F₄₁) (F₄₂) 去离子水 适量至100％ 适量至100％ Rhodopol^TM 23⁽²⁾0.52％ 0.52％ Blanose^TM 7H9⁽³⁾0.025％ 0.025％ Metolose^TM 60SH50⁽⁴⁾0.375％ 0.375％ Colclay^TM FG90⁽⁵⁾2.0％ 2.0％

硅酸钠 8.47％ 8.47％ 氯化钠 5.0％ 5.0％ 重晶石 9.3％ 9.3％ Estisol^TM 240⁽¹⁾0.2％ 0.2％ (X₄)^(*)0％ 1.5％ 氢氧化钠 适量至pH＝11 适量至pH＝11

表9

(1):Estisol^TM 240：Estichem出售的消泡剂。

(2):Rhodopol^TM 23：Rhodia出售的用作增粘剂的黄原胶。

(3):Blanose^TM 7H9：Aqualon出售的用作滤液还原剂的羧甲基纤维素。

(4):Metolose^TM 60SH50：Aqualon出售的用作滤液还原剂的羟丙基甲基纤 维素。

(5):Colclay^TM FG90：Minerais de la Méditerranée出售的、用作无机稠化 剂的膨润土。

(*)：作为固体含量的重量含量

将组合物(F₄₁)和(F₄₂)各自的样品放置在120℃的滚子烘箱(roller oven) 中16小时。这些储存条件使得模拟当使用钻探液进行深度钻探时钻探液经 历的温度条件成为可能。随即，使用前述D-1)部分中描述的实验程序，以 60转/分钟的环旋转速度，以及环和固定块之间施加的16.948Nm的力矩值 (150磅力英寸)，对这些组合物进行评估。

在下文的表10中记录获得的结果。

  外观 V^fric.λ δ_red.水 Ho. 32.7 0.340 - (F₄₁) Ho. 36.3 0.377 - (F₄₂) Ho. 27.0 0.281 25％

表10

在根据上文所描述的评估润滑效率的实验条件下，已预先接受加速老 化条件，且包含润滑组合物(X₄)的组合物(F₄₂)展示出显著低于不包含润滑 剂的组合物(F₄₁)的摩擦转矩值的摩擦转矩相对值。此外，组合物(F₄₂)使与 组合物(F₄₁)相比，减小25％的扭矩值成为可能。

E-对抑制粘土膨胀的特性的研究

根据包括评估在200ml水相中的5.7克(即10lb/bbl)API膨润土的 分散体的流变学特性的方法，阐述抑制粘土膨胀的特性。这种方法在题为 “Advances in inhibitive water-based drilling fluids–Can they replace  oil-based muds”(Society of Petroleum Engineers,SPE 106476,2007)的 论文中描述，包含以下步骤：

a)制备待测试的水性组合物；

b)通过测量在不同速率梯度的剪切应力，计算其屈服点；

c)将5.7克(即10lb/bbl)的API膨润土加入每个待测试的水性组合 物；

d)将在步骤c)中制备的组合物在滚子烘箱中在65℃(150℉)下储存 16小时；

e)计算由步骤d)中所得的水性组合物的屈服点；

f)在步骤e)中测量的屈服点并无显著改变的情况下，连续地向涉及 的组合物施加步骤c)、d)和e)，直至获得与前述步骤所获得的屈服点 显著不同的屈服点。

对于每个实验组合物，使用标准API 13B-11(“Recommended Practice  for Field Testing Water-based Drilling Fluids”)采用的方法计算屈服点，所 述的方法包含通过测量在不同旋转速度(CS_v)下的所述组合物的剪切应力， 以测定所述组合物的流变性质。

使用由OFITE出售的Speed Viscometer(型号800，装置，装有R1B1 转子-定子)，在20℃及600转/分钟、300转/分钟、200转/分钟、100转/ 分钟、60转/分钟、30转/分钟、6转/分钟、3转/分钟下进行对于计算屈服 点所必要的粘度测定。对于这些测定，实验者进行计算：

-根据下列公式，计算表观粘度(AV)：

AV＝CS₆₀₀/2

-根据下列公式，计算塑性粘度(PV)：

PV＝CS₆₀₀–CS₃₀₀

-根据下列公式，计算屈服点(YP)：

YP＝在300转/分钟时的粘度-PV

以lb/100ft²测定在不同速度下的剪切应力，且也以lb/100ft²表示屈服 点(考虑到1lb/100ft²＝0.0488kg/m²)

根据评估抑制粘土膨胀的特性的方法测试的水性组合物被称为(F₅₁)和 (F₅₂)，并通过以下相同的程序制备：

-将所需量的水在搅拌下加入保持在20℃的反应器中，随后加入所 需量的氯化钙，然后将所得的混合物搅拌30分钟。随后依次在20℃下加 入其它成分，搅拌该合并的混合物，直至获得澄清溶液。

将组合物(F₅₁)和(F₅₂)的组分配比(为重量百分比)记录在下文的表11 中。

  (F₅₁) (F₅₂) CaCl₂35％ 35％ 水 适量至100％ 适量至100％ Estisol^TM 240⁽¹⁾0％ 0.2％ (X₄) 0％ 5％

表11

在各自将量为10lb/bbl(即7.5克)的API膨润土加入各个水性组合 物(F₅₁)和(F₅₂)后，测量屈服点的值，并记录在下文的表12中：

表12

n.d.：未测定

在如上文所描述的评估实验条件下，观察到包含根据本发明的组合物 (X₄)的组合物(F₅₂)在加入80lb/bbl(即45.6g)的API膨润土后，其屈服 点仍保持为等于1lb/100ft²(即0.0488kg.m²)，而对照组合物(F₅₁)的屈服 点升至为35lb/100ft²(即1.708kg.m^-2)。组合物(X₄)因而为可在根据本发明 的钻探过程中使用的水性组合物提供了抑制粘土膨胀的特性。

F-结论

上文所列举的结果表明，包含盐以及至少一种如上文所描述的通式为 (I)的组合物(C₁)的水性钻探液与现有技术中在钻探过程中使用的水性液 相比，显示出储存中的稳定性(持续的均一性)、显著的抑制粘土膨胀的 特性以及改进的润滑效力。