CN112585236A - 用于水基钻井液系统的合成润滑剂 - Google Patents

用于水基钻井液系统的合成润滑剂 Download PDF

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Abstract

本申请公开了水基钻井液系统和制备水基钻井液系统的方法。根据一个实施例，一种钻井液系统可以包含钻井液和润滑剂。所述润滑剂可以由废植物油合成。

Description

用于水基钻井液系统的合成润滑剂
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年7月17日提交的美国申请序列号16/037,569的优先权，所述美国申请的全部公开内容特此通过引用并入。
技术领域
本公开的实施例大体上涉及在自然资源井中使用的材料和方法，并且更具体地说，涉及用于钻井操作的水基钻井液。
背景技术
例如，为了烃提取而钻探新井筒的钻井操作包含在操作期间使钻井液(或者称为钻井泥浆)连续循环通过井筒的常规做法。钻井液被泵入钻杆中并到钻孔的底部，在钻孔的底部钻井液然后向上流过井筒壁与钻杆之间的环形空间，并且最后返回到地面并流出井筒，在那里将其回收以进行二次处理。在钻井期间，钻井固体(如钻井的地质地层的一部分)可能会被钻井液从井筒底部处或附近带到地面。其返回到地面之后，钻井液可以进行机械或化学处理以在再循环回通过井筒之前从钻井液中去除捕获的固体和钻屑。
发明内容
钻井液用于各种钻井应用中，如旋转钻井和连续油管钻井应用，以完成功能任务并确保钻井操作安全、无故障且经济。钻井液的一个目的是通过在钻井时充当金属-金属界面和金属-泥饼界面之间的润滑介质来减少钻柱与套管或钻孔壁之间的摩擦。
常规水基钻井液或“泥浆”的润滑性质较差，因此与油基钻井液系统相比，摩擦系数(COF)大得多。与油基钻井液系统相比，这是水基钻井液系统的主要技术限制之一。
在水基钻井液系统中添加了不同类型的润滑添加剂，以降低COF并且减轻在水平井或大位移井钻井应用中遇到的扭矩和阻力问题。水平井是高角度井，与真垂线的倾角通常大于85°。通过在储层内放置长的井筒段，可以对水平井进行钻井以提高储层性能。大位移井是测得的深度与真垂直深度的比率为至少2:1的井。
在水平井和大位移井的情况下，高的COF可以导致钻井效率下降，装备磨损和管道扭曲增加，穿透率降低以及扭矩和阻力增加，这可以引发其它各种钻井问题。高的COF还可以限制水平井和大位移井的大位移，对大位移钻井操作造成潜在的障碍。因此，对于水平和大位移钻井操作，期望使用具有较小COF值的钻井液。
为了最小化水基钻井液的摩擦阻力或COF值，通常在钻井液系统中并入了润滑添加剂。然而，这些材料中的许多材料在其应用中都有局限性。常规润滑剂中的一些常规润滑剂具有有限的降低钻井液的COF以增强流体性能的能力。润滑材料中的一些润滑材料缺乏必要的热和化学稳定性。这些常规润滑材料中的一些常规润滑材料的生物降解性差、毒性高且不环保。因此，这些材料在生态敏感环境中的应用受到限制。
因此，对具有润滑添加剂的水基钻井液系统存在持续的需求，所述润滑添加剂在最小化对周围环境的负面影响的同时降低COF。本公开的实施例包含水基钻井液系统，所述水基钻井液系统包含合成润滑剂，所述合成润滑剂包含植物基脂肪酸和植物基烷基酯。与不具有润滑剂的水基钻井液和使用常规润滑剂的水基钻井液系统相比时，所公开的具有合成润滑剂的水基钻井液系统具有改进的润滑性质和环保品质。
根据一个或多个实施例，公开了一种水基钻井液系统，所述水基钻井液系统包含水基钻井液和合成润滑剂。所述合成润滑剂包含植物基烷基酯和植物基游离脂肪酸。在另外的实施例中，所述合成润滑剂包括的植物基烷基酯比植物基游离脂肪酸更多。
根据一个或多个实施例，还公开了一种产生水基井筒钻井液系统的方法。所述方法包含将植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合以产生合成润滑剂以及将所述合成润滑剂与水基钻井液混合以形成所述水基井筒钻井液系统。在另外的实施例中，所述合成润滑剂包括的植物基烷基酯比植物基游离脂肪酸更多。
所描述的实施例的另外的特征和优点将在随后的具体实施方式中阐述，并且部分地对于本领域的技术人员来说将从所述实施方式中变得显而易见，或者通过实践所描述的实施例而被认识到，包含下面的具体实施方式和权利要求。
具体实施方式
现将描述本申请的具体实施方式。然而，本公开可以以不同的形式体现，并且不应被理解为限制于本公开所提出的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开将向本领域的技术人员传达主题的范围。
本公开的实施例涉及用于水基钻井液的合成润滑剂，另外涉及并入了所公开的合成润滑剂的水基钻井液系统。水基钻井液系统是基础钻井液和合成润滑剂的组合，其包含植物基脂肪酸和植物基烷基酯。
现在将详细参考合成润滑剂的实施例。水基钻井液系统的实施例包含植物基烷基酯，所述植物基烷基酯可以源自植物基原料油。在一些实施例中，烷基酯可以包含任何短链烷基，所述短链烷基包含甲酯、乙酯、丙酯或异丙酯。在另外的实施例中，植物基烷基酯可以是甲酯。可以通过所公开的方法产生的烷基酯可以包含饱和游离脂肪酸、单不饱和游离脂肪酸和多不饱和游离脂肪酸的衍生物。饱和脂肪酸可以包含棕榈酸(C16)。饱和脂肪酸还可以包含硬脂酸(C18)和花生酸(C20)。单不饱和脂肪酸可以包含油酸(C18)。多不饱和脂肪酸可以包含亚油酸(C18)。
植物基原料油包含植物油。植物油是从植物和种子中提取的甘油三酸酯。甘油三酸酯是甘油和三种游离脂肪酸的酯。根据用于产生植物油的植物或种子的来源，植物油可以含有不同类型的游离脂肪酸的混合物，如饱和、单不饱和、多不饱和、ω3、ω6或ω9游离脂肪酸。植物油通常用于食品制备中。可用于食品制备的常用植物油包含但不限于：橄榄油、棕榈油、向日葵油、玉米油和花生油。植物油可以是“新鲜的”或“废的”。新鲜植物油(也可以被称为“纯植物油”)尚未经过加工或尚未在食品制备中被使用过。
“废”植物油(也可以被称为“用过的”植物油)包含已经以某种方式被加工或已经在食品制备中被使用过的新鲜植物油。有时，当随后将废植物油进一步加工或以某种方式使用时，废植物油也可以被称为“回收的”植物油。
废植物油可以用作需要植物油的应用的可持续、廉价的植物基原料油。废植物油可以用作乳化剂和润滑剂。在本公开的一些实施例中，废植物油用作植物基原料油，以得到包括在合成润滑剂中的植物基烷基酯。因此，源自废植物油的植物基烷基酯可以用于产生用于水基钻井液系统的合成润滑剂。当以这种方式使用时，与常规水基钻井液系统相比，包含合成润滑剂的水基钻井液系统可以具有降低的COF。同时，包含合成润滑剂的水基钻井液系统也可以是环保的。
水基钻井液系统的实施例还包含植物基游离脂肪酸，所述植物基游离脂肪酸可以源自妥尔油。妥尔油，可替代地被称为“液体松香”或“塔罗油(tallol)”，是木浆制造的硫酸盐制浆法(Kraft process)的副产物。在一个或多个实施例中，来自妥尔油的植物基游离脂肪酸可以包含具有12到18个碳原子的烃基(R2)，并且可以是任何其它长链不饱和羧酸。在一些实施例中，可以源自妥尔油的植物基游离脂肪酸可以包含棕榈酸、油酸、亚油酸或这些的组合中的至少一种。在一些实施例中，来自妥尔油的植物基游离脂肪酸包含来自亚油酸的具有链长为C18和高不饱和度的游离脂肪酸。
现在将详细参考产生包含植物基脂肪酸和植物基烷基酯的合成润滑剂的实施例。
产生合成润滑剂的实施例包含使植物基原料油与催化剂接触以使植物基原料油的甘油三酸酯反应并产生烷基酯。在一些实施例中，植物基原料油可以是植物油。在另外的实施例中，植物基原料油可以具体是废植物油。
在得到用于合成润滑剂的植物基烷基酯的一个或多个实施例中，加工原料油可能需要一定量的催化剂。催化剂可以包含氢氧化钠、氢氧化钾、醇钠、醇钾或它们的组合中的至少一种。在存在氢氧化钠的情况下，可以用甲醇使原料油酯化。催化剂的量可以通过滴定方法确定。滴定方法可以包含将1毫升(mL)原料油与10mL按体积计纯度为99.2％的异丙醇混合。接下来，可以将约2到约3滴指示剂流体(酚酞或其它指示剂流体)添加到混合物中。然后可以将指示剂流体逐滴添加到搅拌的原料油中，直到混合物的颜色变成粉红色，这表明了终点。找到此终点后，可以搅拌混合物以检查粉红色的持久性。然后可以将滴定测试重复三次，以计算达到终点所需的平均催化剂量。在一些实施例中，可能需要约4.0到约4.5克(g)催化剂每1升(L)原料油来得到烷基酯。在其它实施例中，可能需要约4.1g到约4.3g催化剂每1L原料油来得到植物基烷基酯。在其它实施例中，可能需要约4.18g到约4.22g催化剂每1L原料油来得到植物基烷基酯。
在得到用于水基钻井液系统的植物基烷基酯的另外的实施例中，可以使用磁力搅拌器在干燥条件下(意指没有水)将甲醇与NaOH混合。然后可以将此混合物添加到容器中的原料油中。然后可以使用磁力搅拌器将混合物搅拌约4到约8小时以完成相互作用。在其它实施例中，可以将混合物搅拌约5到约7小时，或约4到约6小时，或约6到约8小时，或约6小时。然后可以使总反应产物在静态条件下保持一段时间(过夜)，以完成甘油和污泥在容器底部处的沉降。
在一些实施例中，在初始沉降阶段期间，一些乳剂可以由酯层中的副产物形成。此乳剂可通过加热容器而破裂。在一些实施例中，可以在约70℃到约90℃或在约80℃下加热容器。在其它实施例中，可以通过向容器中添加乙酸来使乳剂破裂。在一些实施例中，可以添加约10mL乙酸每1升原料油以分解并防止形成乳剂。然后，可以将顶部澄清的酯化油缓慢倒出，并且在用磁力搅拌器搅拌的同时用水洗涤若干个小时。可以将酯化油和经洗涤的水在静态条件下保持过夜，以使油相和水相分离。然后缓慢倒出分离出的油相，以将其从水相中去除。在一些实施例中，此洗涤步骤可以重复多次(两次)。
洗涤后，然后将经洗涤的酯化油加热。在一些实施例中，将酯化油在约70℃到约90℃的温度下加热。在其它实施例中，将酯化油加热到80℃。在一些实施例中，在动态条件下使用加热板和磁力搅拌器将酯化油加热，以进一步从经加工的植物油中去除水和甲醇，得到经洗涤和加热的植物基烷基酯，所述植物基烷基酯可以基本不含残留水或短链醇。
在产生合成润滑剂的一些实施例中，植物基游离脂肪酸可以源自妥尔油。在一些实施例中，妥尔油可以从商业来源获得，如来自科腾公司(Kraton Corporation)的SYLFATFA1妥尔油脂肪酸。
在一些实施例中，将所述植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合使得所述合成润滑剂包含合成润滑剂。在一些实施例中，按每桶泥浆计，植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸的比率可以为1.5:1到3:1。在其它实施例中，按每桶泥浆计，植物基烷基酯和植物基游离脂肪酸以植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸为约2:1到约3:1的比率存在于合成润滑剂中。以体积计，此比率可以表示为8:4到7:3(毫升到毫升)。在一个实施例中，体积比率可以是7.5:3.5(以毫升为单位)。
在一些实施例中，将所述植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合以产生所述合成润滑剂是在低剪切下进行的。低剪切混合，可替代地被称为“低能量混合”，是指在混合过程期间不降低颗粒大小的产物的一般共混。
在一些实施例中，在约40摄氏度(℃)到约60℃的温度下将所述植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合。在其它实施例中，在约40℃到约50℃、约50℃到约56℃或约50℃的温度下将所述植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合。
如先前所述，废植物油可以包含在食品制备中已使用过的植物油；因此，废植物油可以包含杂质。这样的杂质可以包含烧焦的和未烧焦的食品残渣。在一些实施例中，废植物油可以从食品行业，具体地从餐馆获得。
产生合成润滑剂的一些实施例还可以包含在使植物基原料油和催化剂接触之前的第一过滤步骤。在植物基原料油是废植物油的一些实施例中，可以过滤植物基原料油以去除存在于废植物油中的杂质。在包含过滤步骤的此类实施例中，可以使用过滤单元去除杂质以产生植物基原料油。在一些实施例中，过滤单元可以包含尺寸为5微米(μm)或尺寸小于5μm的滤纸以去除大于5μm的杂质。在过滤期间，可以向过滤单元施加恒定压力。可以向过滤单元施加约5(磅每平方英寸(psi))到约20psi。在其它实施例中，可以向过滤单元施加约5psi到约10psi。在其它实施例中，可以使用其它过滤介质和吸收剂。其它过滤介质和吸收剂包含能够从废植物油中去除杂质和过量水的任何过滤介质或吸收剂。在一些实施例中，多单元过滤设备可以用于除去杂质并产生植物基原料油。
现在将详细参考产生包含合成润滑剂的水基钻井液系统的实施例。
如上文所述，常规润滑材料被用于水基钻井液系统中以减少水基钻井液的COF值。然而，由于严格的环境法律法规越来越多，这些材料只能用于有限数量的应用中。因此，工业上需要环保和高性能的润滑剂以增强常用的水基钻井液的润滑性质。
水基钻井液系统的实施例包含先前所描述的合成润滑剂。在一些实施例中，水基钻井液系统包含按水基钻井液系统的总重量计小于5重量百分比(wt.％)的合成润滑剂。在其它实施例中，水基钻井油系统包含按水基钻井液系统的总重量计约0.5wt.％到约5wt.％的合成润滑剂。在另外的实施例中，按水基钻井液系统的总重量计，水基钻井油系统包含约1wt.％到约5wt.％、约2wt.％到约5wt.％、约3wt.％到约5wt.％、约2wt.％到约4wt.％或约3wt.％的合成润滑剂。
在一些实施例中，将所述植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合以产生所述合成润滑剂是在低剪切下进行的。在另外的实施例中，所述植物基烷基酯和植物基游离脂肪酸与所述水基钻井液分开混合以产生所述合成润滑剂，随后将所述合成润滑剂与所述水基钻井液混合以产生所述水基钻井液系统的实施例。
另外，水基钻井液系统的实施例包含水基钻井液。水基钻井液的实施例可以包含非分散钻井液、分散钻井液、盐水钻井液或聚合物钻井液。非分散钻井液可以包含简单的凝胶和水钻井液，其通常可用于顶孔钻井。非分散钻井液可以含有氯化钾和膨润土。在一些实施例中，水基钻井液也可以是低固体非分散(LSND)钻井液。LSND钻井液的基本组分通常包含淡水、胶凝材料(如膨润土、苛性钠、纯碱和絮凝剂)。将分散钻井液用化学分散剂处理，所述化学分散剂被设计成使粘土颗粒解絮凝，从而允许对密度较高的泥浆的改进的流变性控制。水基钻井液可以包含氯化钾(KCl)、氯化钠(CaCl2)或这些的组合。
水基钻井液包含水。水可以包含以下中的一项或多项：淡水、滤后水、蒸馏水、海水、盐水、采出水、地层卤水、合成卤水、或其它类型的水、或水的组合。在一个或多个实施例中，按水基钻井液的总重量计，水基钻井液包含70wt.％到98wt.％的水。在各个实施例中，按水基钻井液的总重量计，水基钻井液包含70wt.％到95wt.％的水、75wt.％到98wt.％的水、75wt.％到95wt.％的水、80wt.％到98wt.％的水、80wt.％到95wt.％的水、85wt.％到98wt.％的水、或85wt.％到95wt.％的水。
所述水基钻井液系统可以包含至少一种固相组分。水基钻井液系统中的固相组分可以包含但不限于增重材料、淀粉、纯碱、膨润土、石灰、亚硫酸钠、其它固相组分，或这些固相组分的组合。所有固相组分一起构成水基钻井液系统的总固体含量。在一些实施例中，按水基钻井液组合物的总重量计，水基钻井液系统可以具有小于或等于50wt.％的总固体含量。可替代地，在其它实施例中，按水基钻井液系统的总重量计，水基钻井液系统可以具有小于或等于25wt.％或小于或等于10wt.％的固体含量。
所述水基钻井液系统可以任选地包含一种或多种添加剂，以增强水基钻井液系统的性质和特性。添加剂包含但不限于乳化剂、滤失控制添加剂、增粘剂(粘度控制剂)、碱性化合物、减阻剂或这些的组合。水基钻井液系统还可以任选地包含pH缓冲剂、电解质、二醇、甘油、分散助剂、腐蚀抑制剂、消泡剂和其它添加剂或添加剂的组合。在实施例中，水基钻井液系统可以任选地包含增粘剂，以为水基钻井液系统赋予非牛顿流体流变性，从而促进将岩屑提升和输送到井筒表面。增粘剂可以包含但不限于黄原胶聚合物(XC聚合物)、膨润土、聚丙烯酰胺、聚阴离子纤维素或这些增粘剂的组合。在另外的实施例中，水基钻井液系统可以任选地包含降低摩擦的材料，如经过精细研磨而改变的钙蒙脱石粘土，通常被称为“revdust”。在另外的实施例中，水基钻井液系统可以任选地包含沥青磺酸钠，通常被称为“soltex”。在其它实施例中，水基钻井液系统可以包含约0wt.％到2wt.％、0.5wt.％到2wt.％、0.5wt.％到1.5wt.％、0.5wt.％到1wt.％、1wt.％到2wt.％、1wt.％到1.5wt.％或1.5wt.％到2wt.％的添加剂。
所述水基钻井液系统可以任选地包含至少一种pH调节剂。在实施例中，水基钻井液系统可以任选地包含至少一种碱性化合物。碱性化合物可以包含但不限于石灰(氢氧化钙或氧化钙)、苏纯碱(碳酸钠)、氢氧化钠、氢氧化钾、其它强碱或这些碱性化合物的组合。碱性化合物可以与水基钻井液系统在钻井操作期间所遇到的气体(如CO2或H2S)反应，以防止气体使水基钻井液组合物的组分水解。在其它实施例中，水基钻井液系统可以包含0.1wt.％到1wt.％、0.1wt.％到0.8wt.％、0.1wt.％到0.6wt.％、0.1wt.％到0.4wt.％、0.1wt.％到0.2wt.％、0.2wt.％到1wt.％、0.2wt.％到0.8wt.％、0.2wt.％到0.6wt.％、0.2wt.％到0.4wt.％、0.4wt.％到1wt.％、0.4wt.％到0.8wt.％、0.4wt.％到0.6wt.％、0.6wt.％到1wt.％、0.6wt.％到0.8wt.％、或0.8wt.％到1wt.％的pH调节剂。
在实施例中，包含合成润滑剂的水基钻井液系统的pH可以是7到12、7到10.5、7到10、9到12、9到10.5、9到10、9.5到12、9.5到10.5、9.5到10、7.5到9、7.5到9.5、或10到12。在一些实施例中，包含合成润滑剂的水基钻井液系统可以具有9到10.5的pH。
在一些实施例中，包含合成润滑剂的水基钻井液系统可以包含增重材料。在一些实施例中，加重材料可以是微粒状固体，所述微粒状固体的比重(SG)足以在不添加过多的加重材料的情况下使钻井液组合物的密度增加一定的量，使得钻井液组合物不能通过井筒循环。增重材料的比重(SG)可以为2到6。增重材料包含但不限于重晶石(最小SG为4.20)、赤铁矿(最小SG为5.05)、碳酸钙(最小SG为2.7到2.8)、菱铁矿(最小SG为3.8)、钛铁矿(最小SG为4.6)、其它增重材料、或这些增重材料的任何组合。包含合成润滑剂的水基钻井液系统的实施例可以包含一定量的增重材料，其足以增加钻井液系统的密度，以允许钻井液系统支撑井筒并防止井下地层中的流体流入井筒。存在于水基钻井液系统中的增重剂的量取决于所需的系统密度。所需的水基钻井液系统密度越高，则系统中的增重剂的量也就越高。在其它实施例中，水基钻井液系统可以包含1wt.％到50wt.％、1wt.％到40wt.％、1wt.％到30wt.％、1wt.％到20wt.％、1wt.％到10wt.％、1wt.％到5wt.％、5wt.％到50wt.％、5wt.％到40wt.％、5wt.％到30wt.％、5wt.％到20wt.％、5wt.％到10wt.％、10wt.％到50wt.％、10wt.％到40wt.％、10wt.％到30wt.％、10wt.％到20wt.％、20wt.％到50wt.％、20wt.％到40wt.％、20wt.％到30wt.％、30wt.％到50wt.％、30wt.％到40wt.％、或40wt.％到50wt.％的增重剂。在一些实施例中，钻井液系统的密度可以是65磅每立方英尺(pcf)到160pcf或70pcf到90pcf。
包含在水基钻井液系统的实施例中的合成润滑剂可以增加水基钻井液系统的润滑性，并且减少钻井操作期间钻柱与井筒之间的摩擦。含有合成润滑剂的水基钻井液系统的摩擦系数的减小减少了在钻柱与井筒之间经历的摩擦。可以根据标准润滑系数测试来测量摩擦系数。具体地，可以利用钻井液工业中通常使用的润滑性测试装置(德克萨斯州休斯顿的OFI测试装备公司(OFI Testing Equipment,Inc.)(OFITE))。在一些实施例中，当根据API推荐实践13B测量时，所述水基钻井液系统的热轧前(BHR)摩擦系数为约0.01到约0.10。在其它实施例中，钻井液系统的BHR摩擦系数为约0.01到约0.1、约0.01到约0.08、约0.02到约0.1、约0.02到约0.08、约0.03到约0.1、约0.03到约0.08、约0.01到约0.05、约0.01到约0.04、约0.01到约0.03、或约0.025到约0.035、或约0.03。在一些实施例中，当根据API推荐实践13B测量时，所述水基钻井液系统的热轧后(AHR)摩擦系数为约0.01到约0.10。在其它实施例中，钻井液系统的AHR摩擦系数为约0.01到约0.1、约0.01到约0.08、约0.02到约0.1、约0.02到约0.08、约0.03到约0.1、约0.03到约0.08、约0.01到约0.05、约0.01到约0.04、约0.01到约0.03、或约0.025到约0.035、或约0.03。
在一些实施例中，水基钻井液系统是均匀混合物。在此类实施例中，均匀混合物意指将植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合，使得水基钻井液系统不含固体。如本领域中已知的，在将液体脂肪酸添加到基础钻井液中时，固体可以在水基钻井液系统中形成。这些固体的形成可以归因于脂肪酸不能均匀地分布在钻井液系统中，导致不均匀钻井液系统。钻井液系统中固体的形成改变了钻井液系统的均匀性，并且均匀性是钻井液系统的主要要求。因此，如果钻井液系统含有这些固体，则所述钻井液系统不是钻井液系统的可接受形式。
包含合成润滑剂的水基钻井液系统可以非常适合在钻井操作中使用。在实施例中，包含合成润滑剂的水基钻井液系统提供用于在钻孔操作中冷却和润滑钻头和钻柱的润滑功能。合成润滑剂为水基钻井液系统赋予增强的润滑性，从而在钻井操作期间提供增加的润滑并减少钻柱、钻杆与井筒之间的摩擦。用于在井中钻井的方法包括：在存在包含合成润滑剂的水基钻井液系统的情况下，在井筒中操作钻机。
测试方法
粘度
可以使用标准油田粘度计，如由OFI测试装备公司制造的OFITE Model 900粘度计，根据于2008年3月发布并于2017年最后审核和确认的水泥API推荐实践(APIRecommended Practice For Cementing)(RP 10B)中提供的测试方法，测量水基钻井液系统的粘度。粘度报告为以磅力每100平方英尺(lbf/100ft2)为单位的剪切应力。粘度计还可以用于测量水基钻井液系统的剪切速率。可以在热轧之前(BHR)和热轧之后(AHR)在600转每分钟(rpm)、300rpm、200rpm、100rpm、6rpm和3rpm的剪切速率下测量粘度。可以在老化的单元中在212℉(100℃)到250℉(121℃)和500psi下执行热轧16小时。
凝胶强度
胶凝强度是指在水基钻井液系统维持在静止状态的限定时间段之后在降低的剪切速率下测量的水基钻井液系统的剪切应力。可以使用标准油田粘度计，如由OFI测试装备公司制造的，以降低的rpm(如在3rpm下)操作的OFITE Model 900粘度计，根据于2008年3月发布并于2017年最后审核和确认的确定水泥调配物的静态胶凝强度的API推荐实践(APIRecommended Practice On Determining the Static Gel Strength of CementFormulations)(RP 10B-6/ISO 10426-6:2008)中多描述的测试方法测量组合物在降低的剪切速率下的剪切应力。为了测量凝胶强度，首先通过使组合物与粘度计的主轴接触并且以600转每分钟(rpm)操作粘度计来搅拌水基钻井液系统。然后关闭粘度计一段时间(时间段)。对于10秒胶凝强度，时间段为10秒，并且对于10分钟胶凝强度，时间段为10分钟。应当理解，用于测量凝胶强度的其它时间段可以用作测量凝胶强度的参考时间。在时间段期间，组合物停止在静止状态。在所述时间段期满时，粘度计在降低的速度(如3rpm)下重新开启以产生降低的剪切速率。然后获取粘度计读数。水基钻井液系统的凝胶强度以磅力每100平方英尺(lbf/100ft2)为单位报告。
流变学
可以基于宾汉塑性流行为(Bingham plastic flow behavior)对水基钻井液系统的流变性进行建模。具体地，水基钻井液系统在较小的剪切应力下可以表现为刚体，而在较大的剪切应力下可以表现为粘性流体。水基钻井液系统的流变行为可以通过在不同剪切速率下测量组合物上的剪切应力来确定，这可通过使用以3rpm、6rpm、100rpm、200rpm、300rpm或600rpm操作的
Figure BDA0002944477280000102
Model 35粘度计测量组合物上的剪切应力、剪切速率或两者来完成。水基钻井液系统的流变可以根据塑性粘度(PV)和屈服点(YP)评估，所述塑性粘度和屈服点为来自宾汉塑性流变学模型的参数。PV涉及由于在组合物的固体之间的机械相互作用的组合物的流动阻力，并且表示外推到无限剪切速率的组合物的粘度。PV反映了水基钻井液系统(如增重材料)中固体的类型和浓度。优选较小的PV。可以通过以下来评估水基钻井液系统的PV：使用
Figure BDA0002944477280000101
Model 35粘度计以300转每分钟(rpm)和600rpm的主轴速度测量组合物的剪切应力，并且根据随后提供的等式3(EQU.3)从600rpm粘度测量值中减去300rpm粘度测量值。在本公开中以厘泊(cP)为单位提供了针对水基钻井液系统确定的PV值。
PV＝(在600rpm下的粘度)-(在300rpm下的粘度) EQU.3
在小于水基钻井液系统的YP的剪切应力下，水基钻井液系统表现为刚体，并且在大于水基钻井液系统的YP的剪切应力下，水基钻井液系统作为粘性流体流动。换句话说，YP表示使流体从静止条件移动所需的应力量。通过将宾汉塑性流变模型外推到剪切速率为零来确定YP。可以根据随后提供的等式4(EQU.4)从在300rpm下测得的剪切应力中减去PV来根据EQU.3的PV中估计水基钻井液系统的YP。
YP＝(300rpm读数)-PV EQU.4
YP表示为力每面积，如磅力每一百平方英尺(lbf/100ft2)。用于测量和确定水基钻井液系统的PV和YP的方法与常规地用于钻井液的方法总体一致。
API初滤失测试
初滤失是在沉积合格且可控制的滤饼之前通过过滤介质的液体的瞬时体积(或“迸发”)的测量。“合格的”滤饼是在变形期间维持其原始厚度的滤饼。可以根据于2008年3月发布并于2017年最后审核和确认的水泥API推荐实践(RP 10B)中提供的测试方法，测量水基钻井液系统的初滤失。
API滤失测试
API滤失是在环境温度和100-psi压差下对水基钻井液系统的静态过滤行为的测量。可以根据于2008年3月发布并于2017年最后审核和确认的水泥API推荐实践(RP 10B)中提供的测试方法，测量水基钻井液系统的滤失。
API滤饼厚度
滤饼厚度是滤饼厚度的测量。可以根据于2008年3月发布并于2017年最后审核和确认的水泥API推荐实践(RP 10B)中提供的测试方法，测量水基钻井液系统的滤饼厚度。
实例
以下实例说明本公开的一个或多个另外特征。应当理解，这些实例不旨在以任何方式限制本公开或所附权利要求书的范围。
为了比较合成润滑剂的润滑效果，制备了五个KCl聚合物水基钻井液系统。第一钻井液系统，即比较实例A，是没有添加的润滑剂的钻井液。第二钻井液系统，即比较实例B，是具有2％废植物油酯的钻井液系统。第三钻井液系统，即实例C，是具有1％脂肪酸的钻井液系统。第四钻井液系统，即实例D，是具有所公开的合成润滑剂的钻井液系统。最后，第五钻井液系统，即实例E，是具有比较润滑剂的钻井液系统。表1中提供了每个实例的调配物，并且在以下对应的段落中进行了描述。
表1：水基钻井液实例的调配物。
Figure BDA0002944477280000111
比较实例A
如表1所示和先前所述，比较实例A的调配物不包含添加的润滑剂。通过合并332mL水、0.25g纯碱、5g膨润土、3g聚阴离子纤维素(可从哈里伯顿公司(Halliburton)以PAC-R商购获得)、1克XC聚合物和20g KCl来制备此钻井液系统。
比较实例B
如表1所示和先前所述，比较实例B的调配物包含2％源自废植物油的脂肪酯。通过合并332mL水、0.25g纯碱、5g膨润土、3g聚阴离子纤维素、1克XC聚合物、20g KCl和7mL源自废植物油的甲酯来制备此钻井液系统。
为了制备甲酯，所使用的废蔬菜的来源是来自餐馆的植物油和食用油。废植物油是使用过的植物油的混合物，所述使用过的植物油包含但不限于玉米油、向日葵油、棕榈油、菜籽油和花生油。
然后将废植物油中存在的食品和其它内含物滤出，以从原料废油中去除杂质并且产生经过滤的原料油。为了执行此滤出步骤，使用低压过滤单元来去除包含烧焦的和未烧焦的食品残渣的杂质，所述杂质存在于废植物油中。低压过滤单元包含大小为5μm或更小的滤纸，以去除大于5μm的杂质。在低压单元上维持介于约5psi与约10psi之间的恒定压力，以快速过滤一定体积的废植物油。
然后，使原料废油酯化以产生烷基酯产物和甘油三酸酯。通过在干燥条件下使用磁力搅拌器将约4.22g NaOH每升废植物油混合并且添加到容器中的原料油中来执行酯化步骤。然后使用磁力搅拌器将混合物搅拌六小时以完成相互作用。然后将总反应产物在静态条件下放置过夜，以完成甘油和污泥在容器底部处的沉降。在初始沉降阶段期间，如果由于在酯层中存在形成乳剂的副产物而形成了一些乳剂，则在约80℃下加热容器以进行分解或通过添加约10mL乙酸油每升原料油以破坏并防止乳剂形成。
接下来，分离在酯化步骤期间产生的烷基酯产物和甘油三酸酯。为了分离这些产物，在完全沉降之后，可以将顶部澄清的酯化油缓慢倒出，并且在用磁力搅拌器搅拌的同时用水洗涤若干个小时。然后，将酯化油和经洗涤的水在静态条件下放置过夜，以使油相和水相有效分离。缓慢倒出分离出的油相，以将其从水相中去除。然后将此洗涤过程重复三次。
最后，将烷基酯产物干燥。在最终洗涤之后，使用加热板和磁力搅拌器在动态条件下将经洗涤的酯化油加热到80℃，持续12小时，以从烷基酯产物中进一步去除水和甲醇，从而产生甲酯。
比较实例C
如表1所示和先前所述，比较实例C的调配物包含1％植物基脂肪酸。通过合并332mL水、0.25g纯碱、5g膨润土、3g聚阴离子纤维素、1克XC聚合物、20g KCl和3.5mL可商购获得的植物基脂肪酸(科腾公司的Sylfat FA1)来制备此钻井液系统。
实例D
如表1所示和先前所述，比较实例D的调配物包含所公开的合成润滑剂。通过合并332mL水、0.25g纯碱、5g膨润土、3g聚阴离子纤维素、1克XC聚合物、20g KCl和10.5mL合成润滑剂来制备此钻井液系统。根据以下段落中的方法制备合成润滑剂。
为了制备合成润滑剂，首先根据先前在实例B中所描述的方法制备甲酯。游离脂肪酸的来源是妥尔油脂肪酸，所述妥尔油脂肪酸主要由具有链长为C18和高不饱和度的亚油酸构成。在此，妥尔油是来自科腾公司的SYLFAT FA1妥尔油脂肪酸。为了产生合成润滑剂，将甲酯和游离脂肪酸以7.5毫升到3.5毫升的体积比率混合(按每桶泥浆计，这也可以表示为2:1比率)。使用加热板将甲酯和游离脂肪酸在约200到300rpm的速率和50℃的温度下混合以产生均匀共混物。然后，将10.5mL合成润滑剂与其余组分混合，以根据表1中的调配物产生水基钻井液系统。
比较实例E
为了比较含有合成润滑剂的钻井液的流变性质，使用了常规商业润滑剂(“比较润滑剂”)。如表1所示和先前所述，比较实例E的调配物包含3％比较润滑剂。通过合并332mL水、0.25g纯碱、5g膨润土、3g聚阴离子纤维素、1克XC聚合物、20g KCl和10.5mL比较润滑剂来制备此钻井液系统。在此使用的比较润滑剂是布里化学供应有限公司(Bri-ChemSupply,Ltd.)提供的Radiagreen EME盐。
水基钻井液实例的比较
根据所公开的测试方法测试每个实例的初滤失、滤失、滤饼厚度、BHR和AHR。使用Ofite润滑仪并且使用去离子水作为标准，对5个钻井液系统中每个钻井液系统的BHR和AHR的摩擦系数(COF)值进行测量。可以在热轧之前(BHR)和热轧之后(AHR)，在600rpm，300rpm，200rpm，100rpm，6rpm和3rpm的剪切速率下测量粘度。在老化的单元中在250℉(121℃)和500psi下执行热轧16小时。表2中提供了测得的COF值。这些值用于对合成润滑剂和比较润滑剂的效果进行比较。表2提供了这五个实例的这些测试的每个测试的结果。
表2：实例A-E的初滤失、滤失、滤饼厚度和摩擦系数值的比较。
Figure BDA0002944477280000141
如表2中提供的结果所示，比较实例A、B和E以及实例D在初滤失、滤失或滤饼厚度方面具有可比较的值。而且，表2中所呈现的结果示出，在没有润滑剂的情况下，测得钻井液(比较实例A)的摩擦系数(COF)为0.30。比较实例A用于测量每种润滑剂的润滑效果。首先，具有2％废植物油酯作为润滑剂的比较实例B在改进基础钻井液(比较实例A)的润滑性方面几乎没有效果。将润滑剂体积增加到3％对改进润滑性没有效果。这很明显，因为与比较实例A的0.31和0.30相比，比较实例B的BHR和AHR分别为0.28和0.17。
其次，对于使用1％脂肪酸作为润滑剂的比较实例C，结果似乎示出，此润滑剂可以有效地改进润滑性并使实例A的BHR和AHR(0.31和0.3)分别降低到0.03和0.02(比较实例C)。然而，选择比较实例C中使用的润滑剂似乎还存在其它问题。在向基础钻井液调配物中添加液体脂肪酸时，钻井液系统中会形成白色固体。这是因为对于比较实例C，润滑剂负载量从1％增加到3％导致更多的固体形成。此观察结果可以归因于比较实例C的脂肪酸不能均匀地分布在钻井液系统中，从而导致不均匀钻井液系统。钻井液系统中固体的形成改变了钻井液系统的均匀性，并且所述均匀性是钻井液的主要要求。重要的是，可以添加到钻井液中的任何添加剂均不改变基础钻井液性质和质量，如流变性、均匀性和过滤控制性质。因此，产生浮在钻井液系统表面上的白色固体的比较实例C不是钻井液系统的可接受形式。
第三，实例D示出改进的润滑效果，BHR和AHR分别为0.03和0.031，同时维持或保持对照流体的均匀性。这些结果示出，与不含润滑剂的钻井液(比较实例A)相比，所公开的合成润滑剂对减少大约10倍摩擦具有直接影响。而且，实例D对钻井液的质量没有负面影响，因为没有形成固体以产生不均匀系统。因此，清楚的是，源自废植物油的烷基酯在整个钻井液系统分散植物基游离脂肪酸中发挥作用，这导致了均匀水基钻井液系统。
最后，包含比较润滑剂的比较实例E示出了为0.11和0.09的BHR和AHR测量结果，这些分别远低于实例D的值：0.03和0.031。因此，根据这些结果清楚的是，包含合成润滑剂的实例D示出优于水基钻井液系统中的比较润滑剂的改进结果。
另外，根据所公开的测试方法测试每个实例的流变性质。表3提供了这五个实例的这些测试的每个测试的结果。比较实例C无法测试其流变性质，因为钻井液是不均匀的。比较实例C中的这种不均匀性是由调配物中的脂肪酸引起的。
表3：流变性质的比较。
Figure BDA0002944477280000151
如表3所示，比较实例A、B和E以及实例D的流变性质也是可比较的。这些结果说明，比较实例B和E以及实例D中的润滑剂对没有润滑剂的原始钻井液调配物的过滤控制性质和流变性具有类似的影响(比较实例A)。
因此，基于表2-3中的结果和上文讨论，明显的是，所公开的合成润滑剂在通过降低钻井液系统的摩擦系数来改进钻井液系统的润滑性与同时仍维持钻井液系统的均匀性之间实现适当平衡。
应当理解，分配给某性质的任意两个定量值可以构成所述性质的范围，并且在本公开中考虑了由给定性质的所有所述定量值形成的范围的所有组合。应当理解，在一些实施例中，组合物或调配物中化学成分的组成范围应当理解为含有所述成分的异构体的混合物。应当理解，实例提供了各种组合物的组成范围，并且特定化学组合物的异构体的总量可以构成某个范围。
应当注意，以下权利要求中的一项或多项使用术语“其中”作为过渡词。出于限定本发明技术的目的，应当注意，此术语在权利要求书中作为开放式过渡词被引入，用于引入结构的一系列特性的叙述，并且应当以与较常用的开放式前导术语“包括”相似的方式进行解释。
已详细并且参照具体实施例描述了本公开的主题，应当注意，甚至在伴随本公开描述的每个附图中说明特定要素的情况下，本公开中所描述的各种细节也不应视为暗示这些细节与本公开中所描述的各个实施例的必需组成部分的要素有关。相反，所附权利要求应当视为本公开的广度以及本公开中描述的各个实施例的对应范围的唯一表示。进一步地，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以对所描述的实施例进行各种修改和改变。因此，本说明书旨在覆盖所描述的各个实施例的修改和改变，条件是这样的修改和改变处于所附权利要求及其等同物的范围内。
本公开包含一个或多个非限制性方面。第一方面可以包含水基钻井液系统，所述水基钻井液系统包括：水基钻井液；以及合成润滑剂，所述合成润滑剂包括植物基烷基酯和植物基游离脂肪酸；其中所述合成润滑剂包括的植物基烷基酯比植物基游离脂肪酸更多。
第二方面可以包含所述第一方面，其中按重量计，植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸的比率为1.5:1到3:1。
第三方面可以包含所述第一方面或所述第二方面中的任何方面，其中所述植物基烷基酯源自植物基油。
第四方面可以包含所述第一方面到所述第三方面中的任何方面，其中所述合成润滑剂是均匀混合物。
第五方面可以包含所述第一方面到所述第四方面中的任何方面，其中当根据API推荐实践13B测量时，所述水基钻井液系统的热轧前(BHR)摩擦系数为约0.01到约0.10。
第六方面可以包含所述第一方面到所述第五方面中的任何方面，其中当根据API推荐实践13B测量时，所述水基钻井液系统的热轧后(AHR)摩擦系数为约0.01到约0.09。
第七方面可以包含所述第一方面到所述第六方面中的任何方面，其中按所述系统的总重量计，所述系统包括约0.5重量百分比(wt.％)到约5wt.％的所述合成润滑剂。
第八方面可以包含一种产生水基井筒钻井液系统的方法，所述方法包括：将植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合以产生合成润滑剂，其中所述合成润滑剂包括的植物基烷基酯比植物基游离脂肪酸更多；以及将所述合成润滑剂与水基钻井液混合以形成所述水基井筒钻井液系统。
第九方面可以包含所述第八方面，其中按重量计，植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸的比率为约1.5:1到约3:1。
第十方面可以包含所述第八方面或所述第九方面中的任何方面，所述方法进一步包括从废植物油中得到所述植物基烷基酯。
第十一方面可以包含所述第八方面到所述第十方面中的任何方面，其中所述合成润滑剂是均匀混合物。
第十二方面可以包含所述第八方面到所述第十一方面中的任何方面，其中将所述植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合以产生所述合成润滑剂是在低剪切下进行的。
第十三方面可以包含所述第八方面到所述第十二方面中的任何方面，其中将所述植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合以产生所述合成润滑剂是在约40摄氏度(℃)到约60℃的温度下进行的。
第十四方面可以包含所述第八方面到所述第十三方面中的任何方面，其中所述植物基烷基酯和植物基游离脂肪酸与所述水基钻井液分开混合以产生所述合成润滑剂。
第十五方面可以包含所述第八方面到所述第十四方面中的任何方面，其中所述方法进一步包括在存在催化剂的情况下，通过用短链醇使包括脂肪酸的原料油酯化来得到所述植物基烷基酯。

Claims (15)

1.一种水基钻井液系统，其包括：
水基钻井液；以及
合成润滑剂，所述合成润滑剂包括植物基烷基酯和植物基游离脂肪酸；
其中所述合成润滑剂包括的植物基烷基酯比植物基游离脂肪酸更多。
2.根据权利要求1所述的水基井筒钻井液系统，其中按重量计，植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸的比率为1.5:1到3:1。
3.根据权利要求1到2所述的水基井筒钻井液系统，其中所述植物基烷基酯源自植物基油。
4.根据权利要求1到3所述的水基井筒钻井液系统，其中所述合成润滑剂是均匀混合物。
5.根据权利要求1到4所述的水基井筒钻井液系统，其中当根据API推荐实践13B测量时，所述钻井液系统的热轧前(BHR)摩擦系数为约0.01到约0.10。
6.根据权利要求1到5所述的水基井筒钻井液系统，其中当根据API推荐实践13B测量时，所述钻井液系统的热轧后(AHR)摩擦系数为约0.01到约0.09。
7.根据权利要求1到6所述的水基井筒钻井液系统，其中按所述系统的总重量计，所述系统包括约0.5重量百分比(wt.％)到约5wt.％的所述合成润滑剂。
8.一种产生水基井筒钻井液系统的方法，所述方法包括：
将植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合以产生合成润滑剂，其中所述合成润滑剂包括的植物基烷基酯比植物基游离脂肪酸更多；以及
将所述合成润滑剂与水基钻井液混合以形成所述水基井筒钻井液系统。
9.根据权利要求8所述的方法，其中按重量计，植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸的比率为约1.5:1到约3:1。
10.根据权利要求8到9所述的方法，其进一步包括从废植物油中得到所述植物基烷基酯。
11.根据权利要求8到10所述的方法，其中所述合成润滑剂是均匀混合物。
12.根据权利要求8到11所述的方法，其中将所述植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合以产生所述合成润滑剂是在低剪切下进行的。
13.根据权利要求8到12所述的方法，其中将所述植物基烷基酯与植物基游离脂肪酸混合以产生所述合成润滑剂是在约40摄氏度(℃)到约60℃的温度下进行的。
14.根据权利要求8到13所述的方法，其中所述植物基烷基酯和植物基游离脂肪酸与所述水基钻井液分开混合以产生所述合成润滑剂。
15.根据权利要求8到14所述的方法，其进一步包括在存在催化剂的情况下，通过用短链醇使包括脂肪酸的原料油酯化来得到所述植物基烷基酯。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11407956B1 (en) 2021-02-22 2022-08-09 Saudi Arabian Oil Company Lubricant formulation for multiple water-based muds

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802998A (en) * 1986-07-08 1989-02-07 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Powder-form lubricant additives for water-based drilling fluids
CN1126745A (zh) * 1994-11-22 1996-07-17 法国石油研究所 包含酯的润滑剂组合物及其用途和包含该组合物的钻井流体工质
CN102344783A (zh) * 2011-07-22 2012-02-08 石家庄华莱鼎盛科技有限公司 钻井液用高效防粘卡润滑剂
US20120071369A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-22 Saudi Arabian Oil Company Environment Friendly Base Fluid to Replace the Toxic Mineral Oil-Based Base Fluids
US20130130942A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-23 Texas United Chemical Company, Llc Dissipative Surfactant Aqueous-Based Drilling System for Use in Hydrocarbon Recovery Operations from Heavy Oil and Tar Sands
CN106574174A (zh) * 2014-05-06 2017-04-19 沙特阿拉伯石油公司 生态友好的用于水基井眼钻探液的润滑添加剂
US20170233627A1 (en) * 2016-02-16 2017-08-17 Noles Intellectual Properties, Llc Completion Fluid Friction Reducer

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2383632A (en) 1942-10-17 1945-08-28 Colgate Palmolive Peet Co Process of treating fatty glycerides
US3048538A (en) 1959-05-08 1962-08-07 Gulf Research Development Co Water-based drilling fluid having enhanced lubricating properties
JPS56120799A (en) 1980-02-28 1981-09-22 Lion Corp Manufacture of high quality fatty ester
NZ318114A (en) 1995-06-06 2000-06-23 Agro Man Group Inc Vegetable based biodegradable liquid lubricants
NL1025884C2 (nl) 2004-04-05 2005-10-07 Iku Holding Montfoort Bv Gebruik van een metaalzout van een vetzuur voor het dempen van trillingen, werkwijze voor het samenstellen van een spiegelverstelmechanisme, spiegelverstelmechanisme.
US8546640B2 (en) 2006-06-08 2013-10-01 Evriholder Products, Llc Infused sponge delivery system
US20080009422A1 (en) 2006-07-07 2008-01-10 M-I Llc High performance water base drilling fluid
FR2953853B1 (fr) 2009-12-15 2013-02-08 Total Raffinage Marketing Composition lubrifiante biodegradable et son utilisation dans un fluide de forage notamment pour reservoirs tres enfouis
CN102311722A (zh) 2010-06-29 2012-01-11 哈尔滨杰力沃石油科技有限公司 石油钻井液用脂肪酸润滑剂
CN104371674A (zh) 2013-07-03 2015-02-25 中国石油化工集团公司 一种废弃植物油钻井液润滑剂及其制备方法
US20150144403A1 (en) 2013-11-27 2015-05-28 Biosynthetic Technologies, Llc Drilling and fracturing fluids comprising estolide compounds
US9598625B2 (en) 2013-12-06 2017-03-21 M J Research & Development, LP Lubrication for drilling fluid
US10131862B2 (en) 2015-03-19 2018-11-20 Inventure Renewables Inc. Complete saponification and acidulation of natural oil processing byproducts and treatment of reaction products
CA2985746A1 (en) 2015-05-11 2016-11-17 M-I L.L.C. Wellbore fluids for increased wellbore stability and reduced torque
US10174238B2 (en) 2015-11-18 2019-01-08 Earth Lubricants, LLC Environmentally friendly lubricant for drilling processes
GB2562683B (en) 2016-04-04 2022-05-25 Halliburton Energy Services Inc Lubricant for drilling and drill-in fluids

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802998A (en) * 1986-07-08 1989-02-07 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Powder-form lubricant additives for water-based drilling fluids
CN1126745A (zh) * 1994-11-22 1996-07-17 法国石油研究所 包含酯的润滑剂组合物及其用途和包含该组合物的钻井流体工质
US20120071369A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-22 Saudi Arabian Oil Company Environment Friendly Base Fluid to Replace the Toxic Mineral Oil-Based Base Fluids
CN102344783A (zh) * 2011-07-22 2012-02-08 石家庄华莱鼎盛科技有限公司 钻井液用高效防粘卡润滑剂
US20130130942A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-23 Texas United Chemical Company, Llc Dissipative Surfactant Aqueous-Based Drilling System for Use in Hydrocarbon Recovery Operations from Heavy Oil and Tar Sands
WO2013078374A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-30 Texas United Chemical Company, Llc Dissipative surfactant aqueous-based drilling system for use in hydrocarbon recovery operations from heavy oil and tar sands
CN106574174A (zh) * 2014-05-06 2017-04-19 沙特阿拉伯石油公司 生态友好的用于水基井眼钻探液的润滑添加剂
US20170233627A1 (en) * 2016-02-16 2017-08-17 Noles Intellectual Properties, Llc Completion Fluid Friction Reducer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张洪: "多功能钻井液添加剂――LPC", 《地质与勘探》 *

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Publication number Publication date
US11124687B2 (en) 2021-09-21
SG11202100441YA (en) 2021-02-25
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