CN107810248A

CN107810248A - 润滑组合物及其制备和使用方法

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Publication number: CN107810248A
Application number: CN201680038517.7A
Authority: CN
Inventors: T·哈克; M·K·恩格; J·R·佩尔蒂勒; 成宏; D·G·佩福尔; J·D·赫纳奥; L·L·亚奇诺
Original assignee: Exxon Chemical Patents Inc
Current assignee: ExxonMobil Chemical Patents Inc
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2018-03-16
Also published as: CY1122562T1; AU2016286257B2; EP3317384B1; WO2017003636A1; EP3317384A4; AU2016286257A1; EP3317384A1

Abstract

描述了具有至少一种基础油组合物和包含至少第一二醇化合物的减摩组合物的润滑组合物。还描述了制备此种化合物的方法和使用此种润滑组合物的钻井方法。

Description

润滑组合物及其制备和使用方法

优先权

本发明要求于2015年6月30日提交的USSN 62/186,494和于2015年8月7日提交的EP 15180109.9的优先权和利益，它们通过参考引入本文。

本发明还涉及于2015年6月30日提交的标题为“Glycerol Carbamate BasedLubricant Compositions And Methods Of Making And Using Same”(代理案卷2015EM141)的USSN 62/186,503；于2015年6月30年提交的标题为“LubricantCompositions and Methods of Making and Using Same”(代理案卷2015EM143)的USSN62/186,509；于2015年6月30日提交的标题为“Lubricant Compositions ContainingPhosphates and/or Phosphites and Methods of Making and Using Same”(代理案卷2015EM144)的USSN 62/186,516；和于2015年6月30日提交的标题为“LubricantCompositions Comprising Diol Functional Groups and Methods of Making andUsing Same”(代理案卷2015EM145)的USSN 62/186,526。

技术领域

本公开内容涉及可用于井眼钻探的润滑组合物和钻井流体组合物。

背景技术

在地层钻孔以提取自然资源的方法要求从井眼除去岩屑、润滑和冷却钻头、控制地层压力和维持孔穴稳定性的流体。

许多地层存在钻探困难。例如，延伸钻井(ERD)中发生的水平位移通常受由摩擦引起的扭矩和阻力损失限制。表面间相互作用，例如钻柱的旋转据认为对此种摩擦损失有贡献。在延伸钻井中，可以通过使用基于烃的钻井流体减小摩擦损失。可以将添加剂添加到所述基于烃的流体中以进一步减小摩擦损失。

虽然如此，如果可以有效地钻探更长的井眼，则延伸钻井可能是更有用的。因此，本领域中仍需要新型润滑组合物，例如用于钻井作业，尤其是延伸钻井的新型润滑组合物。

发明内容

发明概述

本申请主题部分地涉及这样的发现，即当将某些组合物添加到包括水的基础油组合物中时可以显著地减小钻探期间经历的摩擦系数。据信此种摩擦系数减小能导致改进的钻探，尤其是钻探更长井眼。

因此，在一个方面中，本申请主题涉及适合用于钻井作业的润滑组合物，包含：a)≥大约90wt％的至少一种基础油组合物，所述基础油组合物包含大约1.0-大约15.0wt％水，和b)大约1.0-大约10.0wt％的减摩组合物，其包含：至少一种由以下式I表示的化合物：

其中X选自H、第1-2族金属、NR₄ ⁺和PR₄ ⁺基团，其中每个R基团独立地选自H和烃基，X尤其可以是H；和R¹、R²、R³和R⁴中的每一个单独地选自H，支化或未支化、取代或未取代的C₁-C₅₀烃基。

在另一个方面中，本申请主题涉及适合用于钻井作业的润滑组合物的制备方法。所述方法包括a)提供至少一种基础油组合物，所述基础油组合物包含大约1.0-大约15.0wt％水，和b)将≥大约90wt％的所述基础油组合物与大约1.0-大约10.0wt％的减摩组合物结合，所述减摩组合物包含由式I表示的至少一种化合物。

在又一个方面中，本申请主题涉及井眼的钻探方法。所述方法包括a)提供如下制备的润滑组合物：将i)≥90wt％的至少一种基础油组合物和大约1.0-大约10.0wt％的包含由式I表示的化合物的减摩组合物混合，所述基础油组合物包含大约1.0-大约15.0wt％水；和b)将所述润滑组合物导入井眼。

发明详述

这里所使用的术语“井”和“井眼”可互换地使用并可以包括，但不限于油、气体或水生产井，注入井或地热井。这里所使用的“井”包括至少一个井眼。井眼可以包括垂直、倾斜和水平部分，并且它可以是笔直、弯曲或分支的。这里所使用的术语“井眼”包括所述井眼的任何加套管(cased)、和任何未加套管的、开放孔穴部分。井眼附近的区域是所述井眼周围的地下地层的地下材料和岩石。这里所使用的“井”还包括井眼附近的区域。井眼附近的区域一般认为是所述井眼大约10英尺内的区域。这里所使用的“进入井”是指并包括进入所述井的任何部分，包括进入井眼或经由井眼进入井眼附近的区域。

井眼的一部分可以是开放孔或加套管孔。在开放孔井眼部分中，可以将油管或钻柱放入井眼中。所述油管或钻柱允许流体在井眼中循环。在加套管孔井眼部分中，放置套管并用胶泥胶结到井眼中，所述井眼也可以含有油管或钻柱。两个圆柱形之间的空间称作环隙。环隙的实例包括，但不限于：井眼和开放孔井眼中的油管或钻柱外部之间的空间；井眼和加套管孔井眼中的套管外部之间的空间；和加套管孔井眼中的套管内部和油管或钻柱外部之间的空间。

对于本发明目的来说，摩擦是指当使钻柱或油管运动、撤回、推进或旋转时，钻柱与加套管孔和开放孔的机械阻力和刮擦。另外，它还包括加套管孔和开放孔内部的挠性管的机械阻力；导入套管；导入筛管；导入用于清洁、压裂和穿孔的工具；使钻柱旋转；推进井眼；撤回钻柱；和/或撤回挠性管。

对本发明目的及其权利要求目的来说，元素周期表各族的新的编号方案按照Chemical and Engineering News,(1985)，Vol.63(5)，pg.27中所述那样使用。

本领域普通技术人员将承认这里描述的二醇上的醇基经历脱质子化。因此，这里所使用的术语“甘油”包括通过其与适合的抗衡离子反应形成的二醇的盐。一些适合的抗衡离子包括，但不限于，第1-2族金属，有机阳离子，例如NR₄ ⁺和PR₄ ⁺基，其中每个R基独立地选自H和烃基。

在这里描述的任何实施方案中，第1-2族金属包括Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra，优选Li、Na、K、Cs、Mg和Ca。

术语“烃基(hydrocarbyl radical)”、“烃基(hydrocarbyl)”、“烃基(hydrocarbylgroup)”、“烷基(alkyl radical)”和“烷基(alkyl)”在整个文件中可互换地使用。同样地，术语"基团(group)"、"基(radical)"和"取代基"在本文件中也可互换地使用。对本公开内容来说，“烃基”定义为C₁-C₅₀基团，其可以是直链、支化或环状的，且当是环状时，是芳族或非芳族的。此类基团的实例包括，但不限于，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、己基、辛基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环辛基等，包括它们的取代的类似物。取代的烃基是这样的基团，即其中烃基的至少一个氢原子已经取代有至少一个官能团例如NR*2、OR*、SeR*、TeR*、PR*2、AsR*2、SbR*2、SR*、BR*2、SiR*3、GeR*3、SnR*3、PbR*3等，或其中至少一个杂原子已经插在烃基环内。

术语“烯基”是指具有一个或多个双键的直链、支链或环状烃基。这些烯基可以是非必要取代的。适合的烯基的实例包括，但不限于，乙烯基、丙烯基、烯丙基、1,4-丁二烯基、环丙烯基、环丁烯基、环戊烯基、环己烯基、环辛烯基等，包括它们的取代类似物。

术语“烷氧基”或“烷氧基团”是指烷基醚基或芳基醚基，其中术语烷基如上面所限定。适合的烷基醚基的实例包括，但不限于，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、苯氧基等。

术语"芳基"或"芳基基团"是指六碳芳族环和其取代的变体，包括但不限于，苯基、2-甲基-苯基、二甲苯基、4-溴-二甲苯基。同样地，杂芳基是指其中环碳原子(或两个或三个环碳原子)已经用杂原子，优选N、O或S替换的芳基。本文所使用的术语"芳族"还指准芳族杂环，它们是与芳族杂环配体具有类似的性能和结构(几乎平面)，但是不属于定义芳族的杂环取代基；同样地，术语芳族还是指取代的芳族化合物。

当命名的烷基、烯基、烷氧基或芳基的异构体存在时(例如，正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基)，对所述基团的成员之一的引用(例如，正丁基)应该明确公开了在家族中的其余异构体(例如，异丁基、仲丁基和叔丁基)。同样，对烷基、烯基、烷氧基或芳基的引用而没有规定特定的异构体(例如，丁基)明确公开了所有异构体(例如，正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基)。

这里所使用的术语“多相共混物”是指具有两个或更多个处于相同状态的形态相的组合物。例如，不混容组分，例如油和水的共混物，其中一种组分形成分散在另一种组分的基体中的离散束被认为是多相的。所谓的连续相是指在多相共混物中的基体相。所谓的非连续相是指多相共混物中的分散相。

运动粘度(也称为粘度)通过ASTM D445测定，并典型地在40℃(Kv40)或100℃(Kv100)下测量。如果没有指示温度，则粘度是Kv100。

润滑组合物

是本公开内容主题的润滑组合物典型地包含基础油组合物和减摩剂。所述基础油组合物典型地按≥大约50.0wt％，≥大约55.0wt％，≥大约60.0wt％，≥大约65.0wt％，≥大约70.0wt％，≥大约75.0wt％，≥大约80.0wt％，≥大约85.0wt％，≥大约90.0wt％，≥大约95.0wt％，或≥大约97.0wt％的量存在于所述润滑组合物中。另外或备选地，所述润滑组合物包含≤大约99.0wt％，例如，≤大约97.0wt％，≤大约95.0wt％，≤大约90.0wt％，≤大约80.0wt％，≤大约75.0wt％，≤大约70.0wt％，≤大约65.0wt％，≤大约60.0wt％，≤大约55.0wt％基础油组合物。基础油组合物在润滑组合物中的量的范围包括由上述值的任何组合形成的范围，例如大约50.0-大约99.0wt％，大约55.0-大约97.0wt％，大约60.0-大约95.0wt％，大约65.0-大约90.0wt％，大约70.0-大约85.0wt％，大约75.0-大约80.0wt％，大约70.0-大约95.0wt％，大约85.0-大约95.0wt％等。

在本发明的一个优选的实施方案中，基础油组合物包含按大约50.0-大约99.0wt％，大约55.0-大约97.0wt％，大约60.0-大约95.0wt％，大约65.0-大约90.0wt％，大约70.0-大约85.0wt％，大约75.0-大约80.0wt％，大约70.0-大约95.0wt％，大约85.0-大约95.0wt％的范围存在于润滑组合物中的基础油，并且减摩组合物典型地按大约0.5-大约10.0wt％，大约1.0-大约9.0wt％，大约1.5-大约8.0wt％，大约2.0-大约7.0wt％，大约2.5-大约6.0wt％，大约3.0-大约5.0wt％，大约3.5-大约4.5wt％，大约1.0-大约5.0wt％，大约2.0-大约4.0wt％的量存在于润滑组合物中。

减摩组合物典型地按≥大约0.5wt％，例如≥大约1.0wt％，≥大约1.5wt％，≥大约2.0wt％，≥大约2.5wt％，≥大约3.0wt％，≥大约3.5wt％，≥大约4.0wt％，≥大约4.5wt％，≥大约5.0wt％，≥大约6.0wt％，≥大约7.0wt％，≥大约8.0wt％或≥大约9.0wt％的量存在于润滑组合物中。另外或备选地，润滑组合物包含≤大约10.0wt％，例如≤大约9.0wt％，≤大约8.0wt％，≤大约7.0wt％，≤大约6.0wt％，≤大约5.0wt％，≤大约4.5wt％，≤大约4.0wt％，≤大约3.5wt％，≤大约3.0wt％，≤大约2.5wt％，≤大约2.0wt％，≤大约1.5wt％，或≤大约1.0wt％减摩剂。减摩组合物在润滑组合物中的量的范围包括由上述值的任何组合形成的范围，例如大约0.5-大约10.0wt％，大约1.0-大约9.0wt％，大约1.5-大约8.0wt％，大约2.0-大约7.0wt％，大约2.5-大约6.0wt％，大约3.0-大约5.0wt％，大约3.5-大约4.5wt％，大约1.0-大约5.0wt％，大约2.0-大约4.0wt％，大约0.1wt％-大约5.0wt％等。

所有重量百分率基于基础油和减摩组合物的总重量。

润滑组合物一般具有比基础油组合物更小的摩擦系数。一些润滑组合物具有≤大约0.12，例如≤大约0.10，≤大约0.08，≤大约0.06，≤大约0.04，或≤大约0.02的摩擦系数。另外或备选地，摩擦系数可以是≥大约0.01，例如≥大约0.03，≥大约0.05，≥大约0.07，≥大约0.09，或≥大约0.11。润滑组合物的摩擦系数的范围包括由上述值的任何组合形成的范围，例如，大约0.01-大约0.12，大约0.3-大约0.10，大约0.05-大约0.08，大约0.06-大约0.07，大约0.08-大约0.12，大约0.08-大约0.10等。

另外或备选地，润滑组合物的特征在于摩擦系数相对于没有所述减摩剂的基础油组合物的摩擦系数存在变化。换言之，含所述减摩剂的润滑组合物可以具有比在没有所述添加剂组合物情况下的基础油组合物的摩擦系数低至少大约20.0％，例如低至少大约25.0％，低至少大约30.0％，低至少大约35.0％，低至少大约40.0％，低至少大约45.0％，低至少大约50.0％，低至少大约55.0％，低至少大约60.0％的摩擦系数。所述润滑组合物相对于没有所述减摩组合物的基础油组合物的摩擦系数减小的范围包括由上述值的任何组合形成的范围，例如低大约20.0-大约60.0％，低大约25.0-大约55.0％，低大约30.0-大约50.0％，低大约35.0-大约45.0％，低大约40.0％，低大约30.0-大约60.0％，低大约35.0-大约60.0％，低大约40.0-大约60.0％，低大约45.0-大约60.0％，低大约40.0-大约55.0％等。为了清楚起见，示例性的润滑组合物可以包含4.0g减摩剂和96.0g包含86.0g基础油和10.0g其它添加剂的基础油组合物。摩擦系数的减小将如下测定：将这种示例性组合物的摩擦系数与包含86.0g基础油和10.0g其它添加剂的组合物的摩擦系数相比较。

基础油组合物

一般而言，基础油组合物可以包括基础油和一种或多种基础油添加剂。许多基础油是本领域中已知的。可用于本公开内容的特定基础油包括天然油和合成油，以及非常规油(或其混合物)，它们可以在未精炼、精炼或再精炼情况下使用(后者亦称回收或再加工油)。未精炼的油是直接从天然或者合成源得到而未经增加的纯化处理就使用的那些。这些包括由加压杀菌操作直接获得的页岩油，由初级蒸馏直接获得的石油或由酯化方法直接获得的酯油。精炼油类似于对于未精炼油论述的油，不同之处在于精炼油已经经历了一个或多个纯化步骤，以改善至少一种基础油性能。本领域技术人员熟悉许多纯化方法。这些方法包括溶剂萃取、二次蒸馏、酸提取、碱提取、过滤和渗滤。再精炼油是通过与精炼油相似的方法获得的，只是使用已经预先用作原料的油。

第I、II、III、IV和V类是由美国石油学会(American Petroleum Institute)(APIPublication 1509；www.API.org)开发和规定的润滑基础油料大类，以建立对基础油的指南。第I类基料具有80-120的粘度指数并含有>0.03％硫和/或小于90％饱和物。第II类基料具有80-120的粘度指数并含有≤0.03％硫和≥90％饱和物。第III类油料具有>120的粘度指数并含有≤0.03％硫和>90％饱和物。第IV类包括聚α烯烃(PAO)和气至液(Gas-to-Liquid,GTL)材料。第V类基料包括未收入在I-IV类内的基料。下表归纳了这五类中每一种的性质。

示例性的基础油性质

有用的GTL包括在US 2008/0045638的[0245]-[0303]段描述为高纯度烃原料的那些。这里有用的PAO包括US 2008/0045638的[0243]-[0266]段中描述的那些。有用的第III类基础油包括US 2008/0045638的[0304]-[0306]段描述的那些。

天然油包括动物油、植物油(例如蓖麻油和猪油)和矿物油。可以使用具有有利的热氧化稳定性的动物和植物油。在天然油中，矿物油是优选的。矿物油按它们的天然来源是变化广泛的，例如，按它们是否是链烷的、环烷的、还是混合链烷-环烷的。源自煤炭或页岩的油也是有用的。天然油也按用于它们的生产和提纯的方法而异，例如它们的馏程和它们是否是直馏的还是裂解的、加氢精制的还是溶剂提取的。

第II类和/或第III类加氢处理或加氢裂化的基料，包括合成油也是公知的基料油。

合成油包括烃油。烃油包括例如聚合烯烃和互聚烯烃这样的油(例如，聚丁烯、聚丙烯、丙烯异丁烯共聚物、乙烯-烯烃共聚物和乙烯-α烯烃共聚物)。聚α烯烃(PAO)油基料是常用的合成烃油。例如，可以利用衍生自C₈-C₁₄烯烃，例如C₈、C₁₀、C₁₂、C₁₄烯烃或其混合物的PAO。一些这样的PAO描述在US 4,956,122；US 4,827,064和US 4,827,073中，所述文献中的每一篇全文在此引入作为参考

PAO(是已知的材料并且在大的商业规模上一般可得自供应商例如ExxonMobilChemical Company、Chevron Phillips Chemical Company、BP和其它供应商)的数均分子量通常从250至3,000g/mol不等，然而PAO通常被制成粘度高达约3500cSt(100℃)。所述PAO通常由α烯烃的较低分子量的加氢聚合物或低聚物构成，所述α烯烃包括但不限于，C₂至C₃₂α烯烃，其中C₈至C₁₆α烯烃例如1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯等是优选的。优选的聚α烯烃是聚-1-辛烯、聚-1-癸烯和聚-1-十二碳烯及其混合物，和混合烯烃衍生的聚烯烃。然而，在C₁₄至C₁₈范围内的较高级烯烃的二聚体可以用来提供挥发性低得可接受的低粘度基料。取决于粘度等级和起始低聚物，所述PAO主要可以是所述起始烯烃的三聚物和/或四聚物，带有少量的更高级低聚物，具有1.5至3,500cSt(Kv100)，例如1.5-12cSt的运动粘度范围。

所述PAO流体可以通过在聚合催化剂例如Friedel-Craft催化剂存在下聚合α烯烃而适宜地制造，所述Friedel-Craft催化剂包括，例如，三氯化铝，三氟化硼，或三氟化硼与水、醇例如乙醇、丙醇或丁醇、羧酸或酯例如乙酸乙酯或丙酸乙酯的复合物。例如，由US 4,149,178或3,382,291公开的方法可以适宜地在这里使用。PAO合成的其它描述参见以下：US3,742,082；US 3,769,363；US 3,876,720；US 4,239,930；US 4,367,352；US 4,413,156；US4,434,408；US 4,910,355；US 4,956,122和US 5,068,487。C₁₄-C₁₈烯烃的二聚物描述在US4,218,330中。PAO可以使用如US 8,535,514和US 8,247,358所述的金属茂催化剂化合物制备。

所述烃基芳族化合物可以用作基础油或基础油组分并可以是含有其重量的至少约5％衍生自芳族结构部分例如苯型结构部分或环烷型结构部分的任何烃基分子，或它们的衍生物。这些烃基芳族化合物包括烷基苯、烷基萘、烷基二苯醚、烷基萘酚、烷基二苯硫醚、烷基化双酚A、烷基化硫代二酚等。所述芳族化合物可以是单烷基化的、二烷基化的、多烷基化的等。所述芳族化合物可以单-或多官能化的。所述烃基也可以由烷基基团、烯基基团、炔基基团、环烷基基团、环烯基基团及其它相关烃基基团的混合物构成。所述烃基基团可以范围从C₆至C₆₀，其中C₈至C₂₀的范围通常是优选的。烃基基团的混合物通常是优选的，并且可以存在最多三个这样的取代基。所述烃基基团可以非必要含有含硫、氧和/或氮的取代基。所述芳族基团也可以衍生自天然(石油)来源，条件是所述分子的至少5％由上述类型的芳族结构部分构成。对于所述烃基芳族组分而言，优选100℃时的粘度大约3cSt至50cSt，通常更优选粘度大约3.4cSt至20cSt。在一个实施方案中，使用其中烷基基团主要由1-十六碳烯构成的烷基萘。可以有利地使用芳族化合物的其它烷基化物。例如，萘或甲基萘可以用烯烃例如辛烯、癸烯、十二碳烯、十四碳烯或更高级，相似烯烃的混合物等加以烷基化。烃基芳族化合物在基础油组合物中的有用的浓度可以是2％-25％，优选4％-20％，更优选4％-15％，这取决于应用。

用作基础油的其它有用的流体包括已经被加工，优选催化加工，或合成以提供高性能特征的非常规或非传统基料。

非常规或非传统的基料/基础油包括以下一种或多种：衍生自一种或多种气至液(GTL)材料的基料(一种或多种)的混合物，以及衍生自天然蜡或蜡状原料的异构化物/异构脱蜡化物基料(一种或多种)，矿物和/或非矿物油蜡状原料例如疏松蜡、天然蜡和蜡状原料例如瓦斯油、蜡状燃料加氢裂化底部残留物、蜡状残油液、加氢裂化油、热裂解油或其它矿物、矿物油乃至非石油衍生的蜡状材料例如从煤液化或页岩油得到的蜡状材料，和此类基料的混合物。

GTL材料是经由一种或多种合成、组合、转化、重排和/或降解/解构过程从作为原料的气态含碳化合物、含氢化合物和/或元素例如氢气、二氧化碳、一氧化碳、水、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丙炔、丁烷、丁烯和丁炔衍生的材料。GTL基料和/或基础油是一般衍生自烃；例如蜡状合成烃的基础油粘度的GTL材料，所述烃本身衍生自作为原料的较简单的气态含碳化合物、含氢化合物和/或元素。GTL基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)包括沸点在润滑油沸程内的油，所述油(1)从合成的GTL材料，例如通过蒸馏和随后经历最终的蜡加工步骤而分离/分馏，所述蜡加工步骤包括催化脱蜡过程或溶剂脱蜡过程之一或二者，以产生倾点降低/低倾点的润滑油；(2)合成的蜡异构化物，包含，例如，加氢脱蜡或加氢异构化催化和/或溶剂脱蜡合成的蜡或蜡状烃；(3)加氢脱蜡或加氢异构化催化和/或溶剂脱蜡的费-托(Fischer-Tropsch，F-T)材料(即，烃、蜡状烃、蜡和可能相似的氧合物)；优选加氢脱蜡或加氢异构化/继之以催化和/或溶剂脱蜡而脱蜡的F-T蜡状烃，或加氢脱蜡或加氢异构化/继之以催化(或溶剂)脱蜡而脱蜡的F-T蜡，或它们的混合物。

衍生自GTL材料，特别是加氢脱蜡或加氢异构化/继之以催化和/或溶剂脱蜡的蜡或蜡状原料的GTL基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)，优选F-T材料衍生的基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)，通常以具有2cSt-50cSt的100℃运动粘度(ASTMD445)为特征。它们另外通常以具有-5℃至-40℃或更低的倾点(ASTM D97)为特征。它们还通常以具有80至140或更大的粘度指数(ASTM D2270)为特征。

另外，GTL基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)通常是高度链烷的(>90％饱和物)，并且可以含有单环烷烃和多环烷烃与非环状异链烷烃组合的混合物。这样的组合中萘(即环烷烃)含量的比率随所使用的催化剂和温度而变化。另外，GTL基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)具有非常低的硫和氮含量，一般含有这些元素每一种小于10ppm，更通常小于5ppm。从F-T材料，尤其是F-T蜡得到的GTL基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)的硫和氮含量基本为零。另外，不存在磷和芳族化合物使得这种材料尤其适合于配制低SAP产品。

术语GTL基料和/或基础油和/或蜡异构化产物基料和/或基础油应理解为包括在生产过程中回收的宽粘度范围内的这样的材料的各个馏分、两种或更多种这样的馏分的混合物、以及一种或两种或更多种低粘度馏分与一种、两种或更多种较高粘度馏分的混合物以产生共混物，其中所述共混物表现出目标运动粘度。

衍生出GTL基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)的所述GTL材料优选是F-T材料(即，烃、蜡状烃、蜡)。另外，GTL基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)通常是高度链烷的(>90％饱和物)，并且可以含有单环烷烃和多环烷烃与非环状异链烷烃组合的混合物。这样的组合中萘(即环烷烃)含量的比率随所使用的催化剂和温度而变化。另外，GTL基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)和加氢脱蜡或加氢异构化的/催化(和/或溶剂)脱蜡的基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)通常具有非常低的硫和氮含量，一般含有这些元素每一种小于10ppm，更通常小于5ppm。从F-T材料，尤其是F-T蜡得到的GTL基料(一种或多种)和/或基础油(一种或多种)的硫和氮含量基本为零。另外，不存在磷和芳族化合物使得这种材料尤其适合于配制低硫、硫酸盐灰分和磷(低SAP)产品。

可用于本公开内容中的配制基础油组合物所用的基础油是对应于API第I类、第II类、第III类、第IV类和第V类油的各种油的任一种及其混合物，优选API第II类、第III类、第IV类和第V类油及其混合物，更优选第III类至第V类基础油及其混合物，因为它们优异的挥发性、稳定性、粘度和清洁度特征。可以容许微小量的第I类原料，例如用于稀释共混到配制润滑油产品中的添加剂的量，但是应该保持在最低限度，即仅与它们用作以收到时原样为基础所使用的添加剂的稀释剂/载体相联系的量。即使就第II类原料而言，优选第II类原料在与所述原料相关的较高质量范围中，即第II类原料具有100-120的粘度指数。

一些基础油可以具有酯含量≤大约50wt％，例如≤大约40wt％，≤大约30wt％，≤大约5.0wt％，或≤大约1.0wt％。另外或备选地，一些基础油可以具有酯含量≥大约40wt％，例如≥大约50wt％，≥大约70wt％，或≥大约90wt％。

一些基础油可以具有芳族含量≤大约15.0wt％，例如≤大约10.0wt％，≤大约5.0wt％，≤大约1.0wt％，≤大约0.50wt％，≤大约0.10wt％，≤大约0.05wt％，≤大约0.01wt％，或≤大约0.005wt％。另外或备选地，芳族化合物含量可以是≥大约0.005wt％，例如≥大约0.01wt％，≥大约0.05wt％，≥大约0.10wt％，≥大约0.5wt％，≥大约0.1wt％，≥大约1.0wt％，≥大约5.0wt％或≥大约10.0wt％。这里明确公开的芳族化合物含量的范围包括上述值的所有组合，例如大约0.005-大约15.0wt％，大约0.01-大约10.0wt％，大约0.05-大约5.0wt％，大约0.10-大约1.0wt％等。

一些示例性的基础油以它们的40℃运动粘度(Kv40)为特征。例如，特定的基础油可以具有≥大约1.0cSt，例如≥大约1.3cSt，≥大约1.5cSt，≥大约1.7cSt，≥大约1.9cSt，≥大约2.1cSt，≥大约2.3cSt，≥大约2.5cSt，≥大约2.7cSt，≥大约2.9cSt，≥大约3.1cSt，≥大约3.3cSt，≥大约3.5cSt，≥大约3.7cSt，≥大约4.0cSt，≥大约4.5cSt，或≥大约4.8cSt的40℃粘度。另外或备选地，40℃粘度可以≤大约5.0cSt，例如≤大约4.8cSt，≤大约4.5cSt，≤大约4.0cSt，≤大约3.7cSt，≤大约3.5cSt，≤大约3.3cSt，≤大约3.1cSt，≤大约2.9cSt，≤大约2.7cSt，≤大约2.5cSt，≤大约2.3cSt，≤大约2.1cSt，≤大约1.9cSt，≤大约1.7cSt，≤大约1.5cSt，≤大约1.3cSt或≤大约1.1cSt。一些这样的基础油可以从ExxonMobil Chemical Company以商品名称Escaid^TM获得，例如Escaid^TM 110包含含少于0.50wt％芳族化合物并具有大约1.7cSt的40℃粘度的脱硫氢化烃，具有大约2.1cSt的40℃粘度的Escaid^TM 115，具有大于100℃的闪点的Escaid^TM 120和具有<0.01wt％芳族化合物含量的Escaid^TM 120ULA。

基础油添加剂

通常，基础油组合物包括额外的添加剂。优选地，一种或多种额外的添加剂与基础油形成多相共混物。在这些方面中，基础油组合物优选是具有基础油作为连续相和一种或多种额外的添加剂作为分散相或内相的多相共混物。或者或另外，一种或多种额外的添加剂可以溶解在基础油中。

例如，基础油组合物可以包括额外的添加剂，包括但不限于，内相，其通常是水或盐水(即，基础油组合物是逆乳液)，pH值缓冲物，增粘剂，润湿剂，增重剂，防滤失剂和减摩剂。

例如，基础油组合物可以包括选自氧化镁、氢氧化钾、氧化钙和氢氧化钙的pH值缓冲物。pH值缓冲物的可商购实例包括石灰。pH值缓冲物可以按基于基础油组合物大约0.5-大约10.0磅/桶(ppb)的浓度存在。有用的基础油组合物可以具有从大约7、8、9、10、11或12的下限至大约14的上限，例如10-14的pH值。

基础油组合物可以非必要地包括增粘剂。增粘剂可以选自无机增粘剂，脂肪酸，包括但不限于二聚物和三聚物多羧基脂肪酸，二胺，多胺，有机土和它们的组合。适合的增粘剂的可商购实例包括，但不限于，可以从M-I Swaco,Schlumberger公司中获得的VG-PLUS^TM；由Halliburton Energy Services,Inc.销售的RHEMOD L^TM、TAU-MOD^TM、RM-63^TM和它们的组合。根据一个实施方案，增粘剂按基于基础油组合物至少0.5ppb的浓度存在。增粘剂还可以按基于基础油组合物大约0.5-大约20ppb，或者大约0.5-大约10ppb的浓度存在。

基础油组合物除了这里描述的减摩组合物之外还可以包括润滑剂。在特定的实施方案中，额外的基础油组合物包含颗粒材料，例如石墨例如可以从Halliburton获得的Steelseal^TM。

基础油组合物还可以包括乳化剂。乳化剂可以选自基于妥尔油的脂肪酸衍生物，例如通过使脂肪酸和各种乙醇胺化合物反应制得的酰胺、胺、酰氨基胺和咪唑啉，基于植物油的衍生物和它们的组合。适合的乳化剂的可商购实例包括，但不限于，由HalliburtonEnergy Services,Inc.销售的EZ MUL^TM NT、INVERMUL^TM NT、LE SUPERMUL^TM和它们的组合，由MISwaco，Schlumberger公司销售的MEGAMUL^TM、VersaMul^TM、VersaCoat^TM。根据一个实施方案，乳化剂至少按足以使得基础油组合物维持稳定乳液或逆乳液的浓度存在。根据又一个实施方案，乳化剂按基于基础油组合物至少1ppb的浓度存在。乳化剂还可以按基于基础油组合物大约1-大约20ppb的浓度存在。

基础油组合物还可以包括增重剂。增重剂可以选自重晶石、赤铁矿、四氧化锰、碳酸钙和它们的组合。适合的增重剂的可商购实例包括，但不限于，由Halliburton EnergyServices,Inc.销售的BAROID^TM、BARACARB^TM、BARODENSE^TM和它们的组合和由Elkem销售的MICROMAX^TM。根据一个实施方案，增重剂按基于基础油组合物至少10ppb的浓度存在。增重剂还可以按基于基础油组合物大约10-大约1000ppb，例如10-800ppb的浓度存在。

基础油组合物还可以包括防滤失剂(a fluid loss additive)。防滤失剂可以选自亲油性聚合物，包括交联的亲油性聚合物，颗粒。适合的防滤失剂的可商购实例包括，但不限于可以从M-I Swaco获得的VERSATROL^TM；由Halliburton Energy Services,Inc.销售的N-DRIL^TM HT PLUS、ADAPTA^TM。防滤失剂还可以按基于基础油组合物大约0.5-大约10ppb的浓度存在。

基础油组合物还可以包括酯添加剂。酯添加剂可以按大约1％-20％的浓度存在。

基础油组合物还可以非必要地包括一种或多种金属盐，MX_y，其中M第1或第2族金属，X是卤素，y是1-2。示例性的此类盐包括NaCl、KCl、CaCl₂、MgCl₂等。此类盐在基础油组合物中的总量通常是在水相中的大约10-35wt％。还可以使用降低水活度的有机添加剂。

水也可以按任何适宜的浓度存在于基础油组合物中，通常按较低浓度，例如≤大约15.0wt％，≤大约12.5wt％，≤大约10.0wt％，≤大约7.5wt％，≤大约5.0wt％，≤大约2.5wt％，或≤大约1.0wt％，所述wt％基于基础油和水的总重量。另外或备选地，水的浓度可以是≥大约0.5wt％，例如≥大约1.0wt％，≥大约2.5wt％，≥大约5.0wt％，≥大约7.5wt％，≥大约10.0wt％，≥大约12.5wt％，或≥大约15.0wt％。在特定的实施方案中，水的量可以是大约1-大约21加仑/桶基础油组合物，例如大约1-大约10加仑/桶基础油组合物。明确公开的水含量的范围包括由任何上述值形成的范围，例如大约0.5-大约20.0wt％，大约0.5-大约15.0wt％，大约0.5-大约12.5wt％，大约0.5-大约10.0wt％，大约0.5-大约7.5wt％，大约0.5-大约5.0wt％，大约0.5-大约2.5wt％，大约0.5-大约1.0wt％，大约1.0-大约10.0wt％，大约1.0-大约7.5wt％，大约1.0-大约5.0wt％，大约1.0-大约2.5wt％，大约2.5-大约10.0wt％，大约2.5-大约7.5wt％，大约2.5-大约5.0wt％，大约5.0-大约10.0wt％，大约5.0-大约7.5wt％等。

基础油组合物还可以包括润湿剂。润湿剂可以选自基于妥尔油的脂肪酸衍生物，例如通过使脂肪酸和各种乙醇胺化合物反应制得的酰胺、胺、酰氨基胺和咪唑啉，基于植物油的衍生物和它们的组合。适合的润湿剂的可商购实例包括，但不限于，由HalliburtonEnergy Services,Inc.销售的DrillTreat^TM、OMC^TM，由MISwaco，Schlumberger公司销售的VersaWet^TM。根据一个实施方案，润湿剂至少按使得基础油组合物维持稳定乳液或逆乳液的足够浓度存在。根据又一个实施方案，润湿剂按基于基础油组合物至少0.25ppb的浓度存在。润湿剂还可以按基于基础油组合物大约0.05-大约20ppb，例如大约0.25-大约20ppb的浓度存在。

在另一个实施方案中，润湿剂不存在于基础油组合物中。

减摩组合物

根据本公开内容主题的润滑组合物还包括至少一种减摩组合物，所述减摩组合物包含由以下式I表示的化合物：

其中X可以选自H、第1-2族金属、NR₄ ⁺和PR₄ ⁺基团，其中每个R基团独立地选自H和烃基，X尤其可以是H；和

其中R¹、R²、R³和R⁴中的每一个单独地选自H，支化或未支化、取代或未取代的C₁-C₅₀烃基，例如，C₅-C₄₀烃基，C₁₀-C₃₀烃基，C₁₅-C₂₅烃基或C₁₅-C₂₀烃基。在一些实施方案中，R¹、R²、R³和R⁴单独地选自支化或未支化烷基、烯基和它们的组合。示例性的烷基包括甲基、和乙基，以及丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷二醇、二十二烷基、二十三烷基和二十四烷基的支化和未支化异构体。在特定的实施方案中，十八烷基是优选的，尤其是其中R¹是十八烷基。

示例性的烯基由以下式II表示：

CR⁷ ₃(CR⁶ ₂)_zCR⁵＝CR⁵(CR⁶ ₂)_y- 式II

在式II中，式II中的R⁵、R⁶和R⁷中的每一个单独地选自H和C₁-C₂₀烃基，例如示例性的烷基，包括甲基和乙基，以及丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷二醇、二十二烷基、二十三烷基和二十四烷基的支化和未支化异构体，优选R⁵是H或甲基，尤其是H。变量y可以是≥1例如，≥2、≥5、≥7、≥8、≥10、≥12、≥14、≥16、≥18、≥20、≥22、≥24、≥26、≥28、≥30、≥32、≥34、≥36、≥38、≥40、≥42或≥44。另外或备选地，y可以是≤47例如，≤44，≤42、≤40、≤38、≤36、≤34、≤32、≤30、≤28、≤26、≤24、≤22、≤20、≤18、≤16、≤14、≤12、≤10、≤8、≤7或≤5。在式II中，z可以是≥0例如，≥1、≥5、≥7、≥8、≥10、≥12、≥14、≥16、≥18、≥20、≥22、≥24，≥26、≥28、≥30、≥32、≥34、≥36、≥38、≥40、≥42或≥44。另外或备选地，z可以是≤47例如，≤44、≤42、≤40、≤38、≤36、≤34、≤32、≤30、≤28、≤26、≤24、≤22、≤20、≤18、≤16、≤14、≤12、≤10、≤8、≤7或≤5。这里明确公开的y和z值的范围包括由上述各个值的任何组合形成的范围。在特定的实施方案中，y为大约5-大约10，例如8，z为大约5-大约10，例如7，即CH₃(CH₂)₇C＝C(CH₂)₈-，也称为油烯基。烯基可以非必要地包括两个、三个、四个等在烃基链中的双键和/或三键碳原子。双键可以具有顺式-或反式-构型。在特定的实施方案中，顺式构型可能是尤其有用的。当羧酸的烃基链具有超过一个碳-碳双键时，所述键可以具有顺式-和/或反式-构型的任何组合。双键可能按共轭方式排列，例如共轭(9Z,11E)-亚油酸，或被至少一个亚甲基隔离，例如亚油酸、亚麻酸等。其它示例性的烯基包括辛基(capryl)、月桂基、肉豆蔻基、棕榈基、异棕榈基、硬脂基、异硬脂基、油烯基等。烯基可以非必要地包括官能团例如，但不限于，环氧基、羟基、胺、硫醇、卤素等。

在特定的实施方案中，1,2-二醇是适合的。因此，R¹可以是任何上面描述的C₁-C₅₀烃基，而R²、R³和R⁴各自是H。在其它实施方案中，根据式I的化合物可以是符合式I的任何二醇，例如2,3-二醇、3,4-二醇、4,5-二醇、5,6-二醇、6,7-二醇等。

因此，在特定的实施方案中，R¹选自未支化C₁₀-C₂₀烷基，尤其是C₁₅-C₂₀烷基，R²、R³、R⁴各自是H，例如R¹选自癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷二醇、二十二烷基、二十三烷基和二十四烷基，尤其是十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基，更尤其是十八烷基。在其它实施方案中，R¹选自C₁₀-C₂₀烯基，尤其是C₁₅-C₂₀烯基，R²、R³、R⁴各自是H，例如R¹选自辛基、月桂基、肉豆蔻基、棕榈基、异棕榈基、硬脂基、异硬脂基、油烯基，尤其是油烯基。

根据式I的特定化合物包括，但不限于，1,2-癸二醇；1,2-十一烷二醇；1,2-十二烷二醇；1,2-十三烷二醇；1,2-十四烷二醇；1,2-十五烷二醇；1,2-十六烷二醇；1,2-十七烷二醇；1,2-十八烷二醇；1,2-十九烷二醇；1,2-二十烷二醇；1,2-二十一烷二醇；1,2-二十二烷二醇；1,2-二十三烷二醇和1,2-二十四烷二醇。尤其是1,2-十八烷二醇。

可用于这里描述的润滑组合物的二醇或可商购或容易地由相应的α-烯烃通过本领域中熟知的方法制备。例如，首先使烯烃与过酸，例如过氧乙酸或过氧化氢加上甲酸反应以形成烷烃-1,2-环氧化物，其在酸或碱催化下容易水解成烷烃-1,2-二醇。在另一种方法中，首先将烯烃卤化成1,2-二卤-烷烃，随后通过首先与乙酸钠然后与氢氧化钠反应水解成烷烃-1,2-二醇。

α-烯烃可以从蜡的热裂解获得。这种方法制备含所有碳数的烯烃。含偶数个碳原子的α-烯烃通过众所周知的乙烯“生长”反应制备。通过这些方法中任一种获得的烯烃在结构上是基本上线性的，几乎没有或没有支化。线性烯烃是优选的用于转化成烷烃-1,2-二醇的烯烃。

减摩组合物可以非必要地包括一种或多种副减摩组分。副减摩组分可以选自含氮化合物；取代的咪唑啉和酰胺(描述在PCT：____________，与于2015年6月30日提交的标题为“Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same”代理案卷号2015EM143的USSN:62/186,509对应)；甘油氨基甲酸酯；例如，油烯基甘油氨基甲酸酯(描述在PCT：___________，与于2015年6月30日提交的标题为“Glycerol Carbamate BasedLubricant Compositions and Methods of Making and Using Same”代理案卷号2015EM141的USSN:62/186,503对应)；烃基硫代甘油，例如，十八烷基硫代甘油；和烃基取代的甘油，例如单硬脂酸甘油酯(描述在PCT：___________，与于2015年6月30日提交的标题为“Lubricant Compositions Comprising Diol Functional Groups and Methods ofMaking and Using Same”代理案卷号2015EM145的USSN:62/186,526对应)和磷酸酯和二烃基氢亚磷酸酯，例如，三-油烯基氧基磷酸酯；和含聚乙二醇的烃基醚磷酸酯(描述在PCT：__________，与于2015年6月30日提交的标题为“Lubricant CompositionsContaining Phosphates and/or Phosphites and Methods of Making and Using Same”代理案卷号2015EM144的USSN:62/186,516对应)，它们中每一篇通过参考全文引入作为本公开内容的一部分。

有用的副减摩组分包括，例如Vikinol^TM18、ColaLube^TM3410、ColaLube^TM3407和以商品名称ColaMid^TM的添加剂。

副减摩组分可以按≥大约5.0wt％，例如≥大约10.0wt％，≥大约15.0wt％，≥大约20.0wt％，≥大约25.0wt％，≥大约30.0wt％，≥大约35.0wt％，≥大约40.0wt％，≥大约45.0wt％，≥大约50.0wt％，≥大约55.0wt％，≥大约60.0wt％，≥大约65.0wt％，≥大约70.0wt％，≥大约75.0wt％，≥大约80.0wt％，≥大约85.0wt％或≥大约90wt％的量存在于减摩组合物中，基于减摩组合物的总重量。另外或备选地，副减摩组分可以按≤大约95wt％，例如≤大约90.0wt％，≤大约85.0wt％，≤大约80.0wt％，≤大约75.0wt％，≤大约70.0wt％，≤大约65.0wt％，≤大约60.0wt％，≤大约55.0wt％，≤大约50.0wt％，≤大约45.0wt％，≤大约40.0wt％，≤大约35.0wt％，≤大约30.0wt％，≤大约25.0wt％，≤大约20.0wt％，≤大约15.0wt％或≤大约10.0wt％的量存在，基于减摩组合物的总重量。这里明确公开的副减摩组分的量的范围包括通过上述各个值的任何组合形成的范围，例如大约5.0-大约95.0wt％，大约10.0-大约90.0wt％，大约15.0-大约85.0wt％，大约20.0-大约80.0wt％，大约25.0-大约75.0wt％，大约30.0-大约70.0wt％，大约35.0-大约65.0wt％，大约40.0-大约60.0wt％，大约45.0-大约55.0wt％等。

润滑组合物的制备方法

这里描述的润滑组合物可以通过将上述减摩组合物和至少一种含大约1.0-大约15.0wt％水的基础油组合物混合来制备。所述方法可以另外包括在与减摩剂共混之前混合所述基础油组合物。在一些实施方案中，在混合期间将基础油组合物和减摩剂的混合物加热，例如在大约30-大约70℃的温度下加热5-48小时，例如在大约60℃下加热大约24小时。在一些方法中，加热包括向加热容器提供大约30-大约50psi的氮气压头。混合按大约2000-大约5000rpm的速度。通常，在试验或使用之前在大约25℃下冷却混合物10-24小时。

钻探方法

这里描述的润滑组合物可用于许多钻探方法。一种示例性的方法包括将减摩组合物和至少一种含大约1.0-大约15.0wt％水的基础油组合物混合；和将所述润滑组合物导入井中。

导入步骤可以包括将润滑组合物泵送到井中。泵送可以连续地进行，即周期性地或间歇地，即在润滑组合物的流动和无流动周期之间交替提供润滑组合物的恒定流。特定的方法还包括向已经提供给井的润滑组合物连续地(周期性地或间歇地)提供第二量的减摩组合物。在一些方法中，减摩组合物的连续提供为在钻探过程中所使用的减摩剂的量提供总体降低。或者，减摩剂的连续提供可以允许钻探方法的更平顺的钻井作业。所述井可以是，但不限于，油、气或水生产井，或注入井。方法还可以包括在井中推进井下工具的一个或多个步骤。

所导入的润滑组合物可以暴露于井中的从大约70℃，80℃，90℃，100℃，或125℃的下限到大约170℃的上限的温度，和从环境压力到大约100巴(10,000kPa)，200巴(20,000kPa)，300巴(30,000kPa)，400巴(40,000kPa)，500巴(50,000kPa)或600巴(60,000kPa)的上限的压力。当系统构件具有≤大约1000rpm，例如≤大约800rpm，≤大约700rpm，和≥大约0rpm，例如1-1000rpm的转速时，可以使用所导入的润滑组合物。所导入的润滑组合物也可以在最小旋转下但是作为替代在以≤10,000m/hr(米/小时)；≤1,000m/hr；≤100和/或≤10m/hr速度的纵向运动下使用。

根据一个实施方案，井穿透储层或位于储层附近。本方法还可以包括在导入步骤后移除所述润滑组合物的至少一部分的步骤。所述方法可以包括许多额外的非必要步骤。例如，一些方法包括以下非必要的步骤中的一个或多个：在第一井中安装和胶粘井管；在井的顶部中安装防喷器或润滑器；靠着第一井的一段按与所述井一定距离钻第二井以致于第二井与第一井运作接触；在第二井中安装和胶粘井管；在第二井的顶部中安装防喷器或润滑器；随后从所述第一或第二井之一钻探向下继续进入储层并且没有被钻探到储层的另一个井用流体完全或部分填充并将钻具放置在另一个井中并且随后关闭另一个井以致另一个井可以在稍后的时间点进入，和所述钻具保留在另一个井中以致这种钻具可以建立与所述钻探继续进入的所述第一或第二井之一的连接。

还有的其它非必要的步骤包括以下步骤中的一个或多个：相对于基准井为所考虑的井计算期望的路径；相对于基准井在沿着所考虑的井的井眼的位置处测量所述井的位置；至少部分地基于所考虑的井相对于至少一个基准井的测得位置计算所考虑的井的实际路径；比较至少一个所考虑的井的实际路径与所考虑的井的期望路径；和至少部分地基于所考虑的井的实际路径和所考虑的井的期望路径之间的偏差调节钻探系统以改进所考虑的井的实际路径。

实验

粘度指数根据ASTM D2270-10e1由运动粘度测定。

运动粘度根据ASTM D445测定。

摩擦系数(CoF)使用可以从CETR,Inc.,USA获得的环-块摩擦计(ablock-on-ringtribometer)测定。所述块体由P110钢构成并且所述环是具有17.5mm(35m OD)的半径和6.35mm的宽度的氮化Timken环。将所述块体机械加工到0.18μm的最终表面粗糙度Ra。所述环具有大约0.01μm的表面粗糙度Ra。将所述环部分浸没入100ml待试验的流体中以致大约10ml的所述环在所述流体表面下方。所述块体将5.6kg载荷施加在所述环上。在25℃进行试验。以25rpm，50rpm，100rpm，250rpm，500rpm和750rpm在每个速度下转动所述环4分钟以获得流体的Stribeck响应。应该指出的是，初始测量可能显著地受接触表面的变化、表面活性组分的反应、流体在仪器入口区的夹带等影响。应该小心允许在记录摩擦系数之前达到稳态运转。通常，通过在25rpm下再继续试验30分钟获得稳态边界摩擦响应。报道稳态边界摩擦响应，因为摩擦系数是这里报道的结果。

运转扭矩(Operating Torque)：钻井作业可能由于钻机的扭矩限制而受约束。所述约束可能归因于驱动器可以输送的最大扭矩和/或在金属失效将发生之前钻柱能承受的最大扭矩；由于使用中的驱动器和/或钻柱的尺寸，这些约束因此对于不同钻机是不同的。可以通过专用设备(例如，torque sub)和/或通过驱动器的所测得的动力使用率测量运转扭矩。通常，以在运转扭矩和转矩极限之间至少10％安全裕度进行钻井作业。当运转扭矩接近或超过所认为的合理值时，这将限制可以达到的井眼的长度。可以进行运转变化以减小运转扭矩，例如，减小钻进速率(钻井的向前速率)，从井眼移除聚集的岩屑，从井眼移除钻柱并替换/整修磨损组件，和/或从循环的基础油组合物减少低比重固体(碾碎岩屑)的量。减小运转扭矩的这些步骤可能是昂贵和耗时的，并可能几乎不提供利益。因此，使用减摩添加剂有益于减小运转扭矩以致增加钻进速率和/或允许更大的井眼长度。

实施例1

在实施例1中，添加包含大约210g Escaid^TM 110、大约8.0g VG Plus^TM和大约7g石灰的基础油组合物并混合大约5分钟。将大约9.0g MegaMul^TM添加到所得的混合物中，接着再混合大约5分钟。将大约18.5g氯化钙与大约50ml水混合并添加到所述混合物中，接着添加大约225g重晶石增重剂。将所述结合物混合大约10分钟，然后添加大约6.0克VersitrolM^TM，接着再混合5分钟。之后，添加大约45.0g Rev Dust^TM，接着混合10分钟。在大约120℃的温度下热老化所述基础油组合物大约16小时。测量所述基础油组合物的摩擦系数(CoF)作为基准并报道在表I中。

实施例2

在实施例2中，基本上重复实施例1，只是所述组合物包含大约97wt％的实施例1的组合物和大约3wt％的可以商品名称Ultralube II可从Integrity Industries,Inc.,Kingsville,TX,USA商购的常规减摩剂。覆盖所述混合物并加热到大约60℃，同时混合大约60分钟。在大约25℃下将样品冷却16小时。在大约4000rpm下混合所述冷却样品大约30分钟。测量所述样品的摩擦系数(CoF)并报道在表I中。

实施例3

在实施例3在，基本上重复实施例2，只是组合物包含大约97wt％的实施例1的组合物和大约3wt％可以商品名称Vikinol^TM 18商购的十八烷基-1,2-二醇。将所述基础油组合物和添加剂包的摩擦系数(CoF)报道在表I中。

表I

	Ex.1	Ex.2	Ex.3
				CoF	0.17	0.14	0.10
相对CoF*	1	0.82	0.59
				％减小CoF**	--	18	41

*相对CoF是与实施例1相比。

**％减小CoF＝1-相对CoF。

特定实施方案

本发明涉及：

实施方案1.适合用于钻井作业的润滑组合物，包含：

a)≥90wt％的至少一种基础油组合物，所述基础油组合物包含大约1.0-大约15.0wt％水，和

b)大约1.0-大约10.0wt％的减摩组合物，其包含：至少一种由以下式I表示的化合物：

其中X选自H、第1-2族金属、NR₄ ⁺和PR₄ ⁺基团，其中每个R基团独立地选自H和烃基，特别地，X可以是H；和

其中R¹、R²、R³和R⁴中的每一个单独地选自H，支化或未支化、取代或未取代的C₁-C₅₀烃基。

实施方案2.实施方案1的组合物，其中R¹选自支化或未支化、取代或未取代的C₁₀-C₃₀烷基或烯基。

实施方案3.实施方案1或2的组合物，其中R²是H。

实施方案4.实施方案1-3中任一项所述的组合物，其中R³是H。

实施方案5.实施方案1-4中任一项所述的组合物，其中R⁴是H。

实施方案6.实施方案1-5中任一项所述的组合物，其中R¹选自未支化C₁₅-C₂₀烷基，和其中R²、R³、R⁴各自是H。

实施方案7.实施方案1-6中任一项所述的组合物，其中由式I表示的至少一种化合物包括1,2-癸二醇；1,2-十一烷二醇；1,2-十二烷二醇；1,2-十三烷二醇；1,2-十四烷二醇；1,2-十五烷二醇；1,2-十六烷二醇；1,2-十七烷二醇；1,2-十八烷二醇；1,2-十九烷二醇；1,2-二十烷二醇；1,2-二十一烷二醇；1,2-二十二烷二醇；1,2-二十三烷二醇或1,2-二十四烷二醇。

实施方案8.实施方案1-7中任一项所述的组合物，其中遵循式I的至少一种化合物包括1,2-十八烷二醇。

实施方案9.实施方案1-8中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含≤0.01wt％的由以下式III表示的磷化合物：

(R⁵O)₂PH＝O 式III

其中R⁵是含12-18个碳原子的烷基或烯基。

实施方案10.通过包括以下步骤的方法制备的润滑组合物：

a)提供至少一种基础油组合物，所述基础油组合物包含大约1.0-大约15.0wt％水，和

b)将≥大约90wt％的所述基础油组合物与大约1.0-大约10.0wt％的实施方案1-8中任一项所述的组合物结合。

实施方案11.制备润滑组合物的方法，包括：

b)将≥大约90wt％的所述基础油组合物与大约1.0-大约10.0wt％的实施方案1-10中任一项所述的组合物结合。

实施方案12.井眼的钻探方法，包括：

a)提供如下制备的减摩组合物：将i)≥90wt％的至少一种基础油组合物，和大约1.0-大约10.0wt％的实施方案1-10中任一项所述的组合物混合，所述基础油组合物包含大约1.0-大约15.0wt％水。

实施方案13.为钻井作业提供润滑组合物的方法，包括：

a)为所述钻井作业提供至少一种基础油组合物，所述基础油组合物包含大约1.0-大约15.0wt％水，

b)用所述基础油组合物运转所述钻井作业一段时间，和

c)向所述钻井作业添加构成实施方案1-10中任一项所述的组合物的减摩组合物。

实施方案14.实施方案13的方法，其中添加所述减摩组合物包括按足以提供在大约3小时-180天的时间段后大约0.5％-大约10.0wt％的减摩添加剂在润滑组合物中的浓度的比率添加所述减摩组合物。

实施方案15.实施方案13或14的方法，其中所述钻井作业包括以下一项或多项：导入钻柱；导入挠性管；导入套管；导入筛管；导入用于清洁、压裂和穿孔的工具；使钻柱旋转；推进井眼；撤回钻柱；和/或撤回挠性管。

实施方案16.实施方案13-15中任一项所述的方法，其中添加所述减摩组合物包括间歇地添加所述减摩组合物以维持所需的运转扭矩。

实施方案17.实施方案13-16中任一项所述的方法，其中所述钻井作业具有的运转扭矩小于用所述基础油组合物，但是没有所述减摩组合物执行的相同钻井作业的运转扭矩的95％，例如≤大约90.0％，≤大约85.0％，≤大约80.0％，≤大约75.0％，≤大约70.0％，≤大约65.0％，≤大约60.0％。

实施方案18.准备井眼的方法，包括向所述井眼提供根据实施方案1-10中任一项所述的润滑组合物。

实施方案19.制备烃的方法，包括向所述井眼提供根据实施方案1-10中任一项所述的润滑组合物。

如上面证实那样，本发明的实施方案提供可用于各种润滑作业，例如扩井、完井等的新型润滑组合物。所述新型润滑剂可以具有以下优点中的一种或多种。例如，所述组合物可以具有比目前已知的组合物更低的摩擦系数，从而促成以前不可达到的井眼长度。在有些情况下，所述组合物可以在钻探环境中具有更好的耐久性或持久性。其它特征和额外的优点对本领域技术人员是显而易见的。

据信，一些二醇令人惊奇地与钻探环境中的铁和/或含铁颗粒相互作用。据认为，摩擦系数的减小归于减摩组合物能吸附的铁的量(即，可以被1克减摩组合物吸附的微摩尔(μmol)铁)。已经令人惊奇地发现，可以通过不基于吸附容量，而是基于吸附自由能ΔG^o _abs选择减摩组合物达到摩擦系数的更大减小。当适当选择以致减摩组合物具有≤大约-18.0kJ/mol，例如≤大约-20.0kJ/mol，≤大约-22.0kJ/mol，≤大约-24.0kJ/mol，≤大约-26.0kJ/mol，≤大约-28.0kJ/mol，≤大约-30.0kJ/mol，≤大约-35.0kJ/mol的对于铁的吸附自由能时，显示摩擦系数方面改进的减小。特定的组合物具有大约-18.0至大约-35.0kJ/mol，大约-20.0至大约-30.0kJ/mol，大约-22.0至大约-28.0kJ/mol，大约-24.0至大约-26.0kJ/mol的吸附自由能。以这种方式，与据信的其它方式相比，需要使用更少减摩组合物。

这里描述的所有文献包括任何优先权文献和/或试验程序都在为了与本文不矛盾的所有权限下通过参考引入本文。从上述概述和特定实施方案显而易见的是，虽然已经说明和描述了本发明的各形式，但是在不脱离本发明精神和范围的情况下可以作出各种修改。因此，不希望本发明受此限制。例如，这里描述的组合物可能不含没有在这里特意列举或公开的任何组分、或组合物。任何方法可能缺乏没有在这里列举或公开的任何步骤。同样地，术语"包含(comprising)"认为与术语"包括(including)"同义。同样，每当方法、组合物、元素或元素组在过渡性术语"包含"前面时，应该理解的是还考虑具有过渡性术语"基本上由......组成"、"由......组成"、"选自"或"是"在列举的组合物、元素或各元素前面的相同组合物或元素组，反之亦然。

Claims

1.适合用于钻井作业的润滑组合物，包含：

a)≥大约90wt％的至少一种基础油组合物，所述基础油组合物包含大约1.0-大约15.0wt％水，和

其中X选自H、第1-2族金属、NR₄ ⁺和PR₄ ⁺基团，其中每个R基团独立地选自H和烃基；R¹、R²、R³和R⁴中的每一个单独地选自H，支化或未支化、取代或未取代的C₁-C₅₀烃基；和

优选其中所述基础油组合物包含基础油，其中所述基础油按大约50.0-大约99.0wt％存在于所述润滑组合物中和所述减摩组合物按大约0.1-大约5.0wt％的量存在于所述润滑组合物中。

2.权利要求1的润滑组合物，R²、R³或R⁴中的一个或多个是H。

3.权利要求1的润滑组合物，其中R¹选自未支化C₁₅-C₂₀烷基，和其中R²、R³和R⁴各自是H。

4.权利要求1的润滑组合物，其中由式I表示的至少一种化合物包括1,2-癸二醇；1,2-十一烷二醇；1,2-十二烷二醇；1,2-十三烷二醇；1,2-十四烷二醇；1,2-十五烷二醇；1,2-十六烷二醇；1,2-十七烷二醇；1,2-十八烷二醇；1,2-十九烷二醇；1,2-二十烷二醇；1,2-二十一烷二醇；1,2-二十二烷二醇；1,2-二十三烷二醇或1,2-二十四烷二醇。

5.权利要求1的润滑组合物，其中由式I表示的至少一种化合物包括1,2-十八烷二醇。

6.权利要求1的润滑组合物，其中所述组合物包含≤0.01wt％的由以下式III表示的磷化合物：

(R⁵O)₂PH＝O 式III

其中R⁵是含12-18个碳原子的烷基或烯基。

7.适合用于钻井作业的润滑组合物的制备方法，包括：

b)将≥大约90wt％的所述基础油组合物与大约1.0-大约10.0wt％的减摩组合物结合，所述减摩组合物包含由以下式I表示的至少一种化合物：

其中X选自H、第1-2族金属、NR₄ ⁺和PR₄ ⁺基团，其中每个R基团独立地选自H和烃基；和

8.权利要求7的方法，其中R²、R³或R⁴中的一个或多个是H。

9.权利要求7的方法，其中R¹选自未支化C₁₅-C₂₀烷基，和其中R²、R³和R⁴各自是H。

10.权利要求7的方法，其中由式I表示的至少一种化合物包括1,2-癸二醇；1,2-十一烷二醇；1,2-十二烷二醇；1,2-十三烷二醇；1,2-十四烷二醇；1,2-十五烷二醇；1,2-十六烷二醇；1,2-十七烷二醇；1,2-十八烷二醇；1,2-十九烷二醇；1,2-二十烷二醇；1,2-二十一烷二醇；1,2-二十二烷二醇；1,2-二十三烷二醇或1,2-二十四烷二醇。

11.权利要求7的方法，其中由式I表示的至少一种化合物包括1,2-十八烷二醇。

12.权利要求7的方法，其中所述组合物包含≤0.01wt％的由以下式III表示的磷化合物：

(R⁵O)₂PH＝O 式III

其中R⁵是含12-18个碳原子的烷基或烯基。

13.井眼的钻探方法，包括：

a)提供如下制备的减摩组合物：将i)≥90wt％的至少一种基础油组合物，和大约1.0-大约10.0wt％的包含由以下式I表示的化合物的减摩组合物混合，所述基础油组合物包含大约1.0-大约15.0wt％水：

其中R¹、R²、R³和R⁴中的每一个单独地选自H，支化或未支化、取代或未取代的C₁-C₅₀烃基；和

b)将所述润滑组合物导入所述井眼。

14.权利要求13的方法，其中R²、R³或R⁴中的一个或多个是H。

15.权利要求13的方法，其中R¹选自未支化C₁₅-C₂₀烷基，和其中R²、R³和R⁴各自是H。

16.权利要求13的方法，其中由式I表示的至少一种化合物包括1,2-癸二醇；1,2-十一烷二醇；1,2-十二烷二醇；1,2-十三烷二醇；1,2-十四烷二醇；1,2-十五烷二醇；1,2-十六烷二醇；1,2-十七烷二醇；1,2-十八烷二醇；1,2-十九烷二醇；1,2-二十烷二醇；1,2-二十一烷二醇；1,2-二十二烷二醇；1,2-二十三烷二醇或1,2-二十四烷二醇。

17.权利要求13的方法，其中由式I表示的至少一种化合物包括1,2-十八烷二醇。

18.权利要求13的方法，其中所述组合物包含≤0.01wt％的由以下式III表示的磷化合物：

(R⁵O)₂PH＝O 式III

其中R⁵是含12-18个碳原子的烷基或烯基。

19.为钻井作业提供润滑组合物的方法，包括：

b)用所述基础油组合物运转所述钻井作业一段时间，和

c)向所述钻井作业中添加构成权利要求1中的组合物的减摩组合物。

20.权利要求19的方法，其中添加所述减摩组合物包括按足以提供在大约3小时-180天的时间段后大约0.5％-大约10.0wt％的减摩添加剂在润滑组合物中的浓度的比率添加所述减摩组合物。

21.权利要求19的方法，其中所述钻井作业包括以下一项或多项：导入钻柱；导入挠性管；导入套管；导入筛管；导入用于清洁、压裂和穿孔的工具；使钻柱旋转；推进井眼；撤回钻柱；和/或撤回挠性管。

22.权利要求19的方法，其中添加所述减摩组合物包括间歇地添加所述减摩组合物以维持所需的运转扭矩。

23.权利要求19的方法，其中所述钻井作业具有的运转扭矩小于用所述基础油组合物，但是没有所述减摩组合物执行的相同钻井作业的运转扭矩的95％。

24.准备井眼的方法，包括向所述井眼提供权利要求1的润滑组合物。

25.制备烃的方法，包括向井眼提供根据权利要求1所述的润滑组合物。