EA010181B1

EA010181B1 - Фосфолипидные смазывающие вещества в жидкостях для бурения на водной основе

Info

Publication number: EA010181B1
Application number: EA200600556A
Authority: EA
Inventors: Арвинд Д. Пейтел; Эрик Дэвис; Стивен Янг; Эмануэл Стаматакис
Original assignee: М-Ай Л.Л.С.
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2008-06-30
Also published as: EP1680477A4; WO2005026493A3; EP1680477B1; US7094738B2; DE602004028147D1; EA200600556A1; WO2005026493A2; CA2538771C; MXPA06002808A; US20050054540A1; NO20061535L; DK1680477T3; EP1680477A2; ATE474030T1; CA2538771A1

Abstract

Описывается способ улучшения смазывающей способности жидкости для бурения на водной основе, состоящей из водной основной жидкости и веществ, повышающих плотность; этот способ затрагивает добавление эффективного количества фосфолипидов для значительного снижения коэффициента трения в сравнении с жидкостью без фосфолипида. Также описываются метод бурения с такой жидкостью с улучшенными смазывающими свойствами, также как соответствующие жидкости для бурения.

Description

Различные смазки и смазывающие вещества были использованы в способах для бурения и в жидкостях для бурения на водной основе. Смазки, такие как поверхностно-активные вещества, твердые вещества, такие как стеклянные шарики, графит, углеводороды, подобные полиальфаолефинам, синтетические и натуральные масла, подобные гликолям, эфиры жирных кислот, все были описаны в литературе как пригодные для применения в жидкостях для бурения на водной основе. Большое количество таких материалов нерастворимы или несовместимы с жидкостями для бурения на водной основе. Большинство таких смазок, растворимых или нерастворимых, требуют значительных концентраций для использования в качестве смазок.

К примеру, сообщалось, что гликоль и продукты этерификации гликоля, более подробно продукт реакции между 2-этилгексанолом и эпоксидом 1-гексадецена, могут быть использованы как смазки в водных жидкостях для бурения. Сообщалось, что эти продукты усиливают смазывающую способность жидкостей для бурения на водной основе. Другая описанная смазка для жидкостей для бурения на водной основе включает гликоль и продукты этерификации гликоля, в частности продукт реакции между 2этилгексанолом и эпоксидом 1-гексадецена. Сообщалось, что эти продукты усиливают смазывающую способность жидкостей для бурения на водной основе. В литературе также описывается смазочная система, состоящая из поверхностно-активного вещества (предпочтительно стеарата алюминия), загустителя (совместимый с маслом бентонит или полиакриламид), пленкообразующего амина, активатора (нефтяной растворитель, кокосовое масло, терпен, ксилол, минеральное масло, скипидар, б-лимонен или их смесь) и разбавляющего вещества (дизельное топливо, мазут, газолин, ксилол, сырая нефть, керосин или реактивное топливо). Когда смазывающая композиция диспергируется в жидкости для бурения, пленкообразующий амин покрывает металл; и трение, связанное с операцией бурения, вызывает образование смазывающей эмульсии. Добавка к жидкости для бурения, использующая моноциклический терпен (к примеру, б-лимонен) и масло, такое как минеральное или растительное масло, также описана в литературе. Добавка смешана с жидкостью для бурения на водной основе в диапазоне 1-8 об.%, и описаны ее способность увеличивать скорость проходки, высокая смазывающая способность и низкая токсичность.

Специалист в данной области должен принять во внимание, что чистые солевые растворы часто применяются в бурении подземных скважин при проходке требуемого горизонта и часто называются завершающими жидкостями. Основанные на солевом растворе буровые растворы также хорошо известны в области бурения. К сожалению, многие, если не все, известные смазки, применяемые в жидкостях для бурения на водной основе, не совместимы с чистыми солевыми растворами или буровыми глинистыми растворами, в которые солевой раствор входит в качестве главного компонента. Так, здесь остаются неудовлетворенными потребности в смазках для основанных на солевых растворах буровых жидкостей, особенно чистых солевых растворов.

Краткое описание изобретения

Заявленный объект включает способ улучшения смазывающей способности жидкостей для бурения на водной основе. Иллюстративная жидкость для бурения состоит из водной основной жидкости и веществ, повышающих плотность, которые предпочтительно являются растворимыми в воде солями, выбранными из галогенидов щелочных металлов, нитратов щелочных металлов; сульфатов щелочных металлов, формиатов щелочных металлов; ацетатов щелочных металлов, пропионатов щелочных металлов, галогенидов щелочно-земельных металлов, нитратов щелочно-земельных металлов, сульфатов щелочноземельных металлов, формиатов щелочно-земельных металлов; ацетатов щелочно-земельных металлов, пропионатов щелочных металлов, галогенидов редкоземельных металлов, нитратов редкоземельных металлов, сульфатов редкоземельных металлов, формиатов редкоземельных металлов; ацетатов редкозе мельных металлов, пропионатов редкоземельных металлов, галогенидов переходных металлов, нитратов переходных металлов, сульфатов переходных металлов, формиатов переходных металлов, ацетатов переходных металлов, пропионатов переходных металлов, и их комбинаций, и подобных соединений, хорошо известных специалистам в данной области. Метод улучшения смазывающих свойств включает в себя добавление эффективного количества одного или более фосфолипидных соединений, что существенно снижает коэффициент трения, в сравнении с жидкостью, в которой отсутствуют фосфолипиды. В одном предпочтительном и иллюстративном варианте воплощения изобретения фосфолипидные соединения имеют следующую обобщенную молекулярную структуру:

в которой В и В' представляют собой С₆-С₂₅ углеводородные группы и А представляет собой любой подходящий анион, компенсирующий заряд катиона, предпочтительно сопряженное основание сильной неорганической или органической кислоты. Предпочтительно анион выбирается из группы, состоящей из галогенидов, нитратов, сульфатов, фосфатов, анионов С₁-С₁о органических кислот и их комбинаций. В

- 1 010181 другом предпочтительном и иллюстративном варианте воплощения изобретения фосфолипиды включают одну или более соль жирной кислоты и фосфата амидопропилпропиленгликольдимония, где жирная кислота представляет собой Сю-С₂₅ жирную кислоту. В случае необходимости, жидкость для бурения может включать такие общепринятые компоненты, как твердые вещества, повышающие плотность, вещества, регулирующие потери жидкости, загустители и тому подобные, которые должны быть хорошо известны специалистам в области композиций жидкостей для бурения.

Заявленный объект изобретения также включает метод бурения подземных пород с использованием жидкости для бурения на водной основе, состоящей из водной жидкости, и веществ, повышающих плотность, которые предпочтительно являются водорастворимыми солями, выбранными из группы, включающей галогениды щелочных металлов, нитраты щелочных металлов; сульфаты щелочных металлов, формиаты щелочных металлов; ацетаты щелочных металлов, пропионаты щелочных металлов, галогениды щелочно-земельных металлов, нитраты щелочно-земельных металлов, сульфаты щелочно-земельных металлов, формиаты щелочно-земельных металлов; ацетаты щелочно-земельных металлов, пропионаты щелочных металлов, галогениды редкоземельных металлов, нитраты редкоземельных металлов, сульфаты редкоземельных металлов, формиаты редкоземельных металлов; ацетаты редкоземельных металлов, пропионаты редкоземельных металлов, галогениды переходных металлов, нитраты переходных металлов, сульфаты переходных металлов, формиаты переходных металлов, ацетаты переходных металлов, пропионаты переходных металлов, и их комбинации, и сходные соединения, хорошо известные специалистам в данной области. Улучшение смазывающих свойств достигается с помощью добавления эффективного количества одного или более фосфолипидов. В одном таком иллюстративном варианте воплощения изобретения фосфолипидные соединения имеют следующую обобщенную молекулярную структуру:

в которой В и В' представляют собой С₆-С₂₅ углеводородные группы и А представляет собой любой подходящий анион, компенсирующий заряд катиона, предпочтительно сопряженное основание сильной неорганической или органической кислоты. Предпочтительно анион фосфолипидного соединения выбирается из группы, состоящей из галогенидов, нитратов, сульфатов, фосфатов, анионов Сд-Сю органических кислот и комбинаций из этих и сходных соединений, хорошо известных специалистам в данной области. В другом предпочтительном и иллюстративном варианте воплощения изобретения фосфолипиды включают одну или более соль жирной кислоты и фосфата амидопропилпропиленгликольдимония, где жирная кислота представляет собой Сю-С₂₅ жирную кислоту. В случае необходимости, жидкость для бурения может включать такие общепринятые компоненты, такие как твердые вещества, повышающие плотность, вещества, регулирующие потери жидкости, загустители и тому подобные, которые хорошо известны в области композиций жидкостей для бурения.

Предпочтительно, заявленный объект включает жидкости для бурения, основанные на солевом растворе, обладающие повышенной смазывающей способностью по сравнению с жидкостями обычного состава для бурения. Одна такая иллюстративная жидкость для бурения, основанная на солевом растворе, включает водную основную жидкость, состоящую из водной основной жидкости, и веществ, повышающих плотность, которые предпочтительно представляют собой водорастворимые соли, выбранные из галогенидов щелочных металлов, нитратов щелочных металлов; сульфатов щелочных металлов, формиа тов щелочных металлов; ацетатов щелочных металлов, пропионатов щелочных металлов, галогенидов щелочно-земельных металлов, нитратов щелочно-земельных металлов, сульфатов щелочно-земельных металлов, формиатов щелочно-земельных металлов; ацетатов щелочно-земельных металлов, пропиона тов щелочных металлов, галогенидов редкоземельных металлов, нитратов редкоземельных металлов, сульфатов редкоземельных металлов, формиатов редкоземельных металлов; ацетатов редкоземельных металлов, пропионатов редкоземельных металлов, галогенидов переходных металлов, нитратов переходных металлов, сульфатов переходных металлов, формиатов переходных металлов, ацетатов переходных металлов, пропионатов переходных металлов и комбинаций этих или сходных соединений. Усовершенствованная жидкость включает эффективное количество одного или более фосфолипидных соединений, которые существенно снижают коэффициент трения, в сравнении с жидкостью, в которой отсутствуют фосфолипиды. В одном предпочтительном и иллюстративном варианте воплощения изобретения фосфолипидные соединения имеют следующую обобщенную молекулярную структуру:

- 2 010181

в которой В и В' представляют собой С₆-С₂₅ углеводородные группы и А представляет собой любой подходящий анион, компенсирующий заряд катиона, предпочтительно сопряженное основание сильной неорганической или органической кислоты. Предпочтительно анион фосфолипидного соединения выбирается из галогенидов, нитратов, сульфатов, фосфатов, анионов С₁-С₁₀ органических кислот и комбинаций из этих и сходных соединений, хорошо известных в данной области. В другом предпочтительном и иллюстративном варианте воплощения изобретения фосфолипиды включают одну или более соль жирной кислоты и фосфата амидопропилпропиленгликольдимония, где жирная кислота представляет собой С₁₀С25 жирную кислоту. В случае необходимости, жидкость для бурения может включать такие общепринятые компоненты, как твердые вещества, повышающие плотность, вещества, регулирующие потери жидкости, загустители и тому подобные, которые хорошо известны специалистам в области композиций жидкостей для бурения.

Описание чертежей

На следующие фигуры дается ссылка как на часть описания заявленного объекта:

фиг. 1 является графическим изображением снижения коэффициента трения, достигнутого заявленным объектом;

фиг. 2 является графическим изображением сравнения смазывающих свойств, достигнутых заявленным объектом.

Подробное описание изобретения

Заявленный объект обеспечивает жидкость для бурения в буровых скважинах. Как правило, жидкость для бурения в соответствии с заявленным объектом может быть составлена так, что включает водную дисперсионную фазу, вещество, повышающее плотность, и смазку/смазывающее вещество, раскрытое в настоящем описании. Как описывается ниже, жидкости для бурения в соответствии с заявленным предметом изобретения могут, в случае необходимости, включать дополнительные компоненты, такие как вязкие вещества, вещества, регулирующие потери жидкости, закупоривающие агенты, вещества, препятствующие налипанию породы на бур, вещества, замедляющие коррозию, вещества щелочного резерва и буферные вещества, поверхностно-активные вещества и суспендирующие вещества, вещества, увеличивающие скорость проходки, и подобные, которые, как специалист в данной области должен понимать, могут быть добавлены в жидкость для бурения на водной основе.

Настоящее изобретение направлено на смазки/смазывающие вещества, которые являются совместимыми с жидкостями для бурения на водной основе, особенно жесткая вода области солевых растворов. Смазка должна быть стабильной при температурах до 200°Е и обеспечивать смазывающую способность, характеризуемую более чем 25% и предпочтительно более чем 35% снижением трения в сравнении с необработанными солевыми растворами. В дополнение, смазка должна проявлять минимальный уровень или тенденцию возникновения следующих явлений: зажиривание, «свертывание», вспенивание или образование эмульсии при добавлении к солевому раствору.

Дисперсионная фаза на водной основе, в целом, может быть любой жидкой фазой на водной основе, которая является совместимой со смазками, описанными здесь. В одном предпочтительном варианте воплощения изобретения дисперсионная фаза на водной основе выбирается из пресной воды, морской воды, солевого раствора, смесей воды и растворимых в воде органических соединений и их смесей. Количество дисперсионной фазы на водной основе должно быть достаточным для получения жидкости для бурения на водной основе. Это количество может колебаться в пределах от около 100% жидкости для бурения до менее чем 30 об.% жидкости для бурения. Предпочтительно, дисперсионная фаза на водной основе составляет от около 95 до около 30 об.% и предпочтительно от около 90 до около 40 об.% жидкости для бурения.

Смазка включена в композицию жидкостей для бурения в соответствии с заявленным объектом с тем, чтобы возникло существенное снижение трения буровой колонны. Так, смазка должна быть представлена в достаточной концентрации для снижения того или другого или обоих видов трения между буровой колонной и скважиной в стволе шахты. Точное количество смазки представленной в индивидуальной композиции жидкости для бурения может быть определено методом проб и ошибок тестированием комбинаций из жидкости для бурения и смазки и достигаемого снижения трения. Тем не менее, обычно смазка по заявленному объекту может быть применена в жидкостях для бурения в концентрации от около 0,01 до около 20 фунтов на баррель (1Ьк/ЬЫ или ррЬ) и более предпочтительно в концентрации от около 0,1 до около 10 фунтов на баррель жидкости для бурения.

Смазывающие вещества в соответствии с заявленным объектом представляют собой фосфолипиды жирных кислот. В данной области будет отмечено, что фосфолипиды похожи на триглицериды, за исключением первой гидроксильной группы в молекуле глицерина, имеющей полярную фосфатсодержа

- 3 010181 щую группу на месте жирной кислоты. Так, фосфолипиды имеют гидрофильную головку и гидрофобный хвост, который приводит к формированию бислоя в воде. При выборе фосфолипидов по настоящему изобретению нужно принять во внимание, что соединения должны быть: а) водорастворимыми, Ь) совместимыми с двухвалентными катионами (такими, как Са²⁺ и/или Мд²') и не образующими мыло (т.е. отсутствует «свертывание» или «зажиривание») в морской воде при соблюдении основных условий (т.е. рН более чем 10,5). Фосфолипиды, применимые в практике настоящего заявленного предмета, могут иметь обобщенную формулу +

Α-

β которой К и К¹ представляют собой С₆-С₂₅ углеводородные группы и А представляет собой любой подходящий анион, компенсирующий заряд катиона, предпочтительно сопряженное основание сильной неорганической или органической кислоты. Анион более предпочтительно выбирается из группы, состоящей из галогенидов, нитратов, сульфатов, фосфатов, анионов С₁-С₁₀ органических кислот, так же, как из их комбинаций, и других сходных анионов, которые должны быть известны специалистам в данной области. В другом предпочтительном и иллюстративном варианте воплощения изобретения фосфолипиды включают одну или более соль жирной кислоты и фосфата амидопропилпропиленгликольдимония, где жирная кислота представляет собой С10-С25 жирную кислоту. В одном особенно предпочтительном варианте воплощения изобретения смазывающее вещество представляет собой фосфат хлорида кокамидопропил-РС-димония, который также известен как 1-пропанаминиум, 3,3',3''-[фосфинилдинетрис(окси)]трис[М-(3-аминопропил)-2-гидроксил-Ы,М-диметил-, Н.Н'.Н''-три-С_6-|₈ацил производные. Трихлориды доступны под торговым наименованием СОЬАЫРГО С™ от Со1оша1 Сйет1са1 1пс., из 8ои1й РШкЬитд Теппеккее. В другом особенно предпочтительном варианте воплощения изобретения смазывающее вещество представляет собой фосфат хлорида рицинолеамидопропил-РС-димония, который продается под торговым наименованием СОЬАЫРГО С™ от Со1оша1 Сйетюа1 1пс., из 8ои1й РШкЬигд Теппеккее.

Жидкости для бурения в соответствии с заявленным объектом включают вещества, повышающие плотность. Первичным назначением таких веществ является увеличение плотности жидкости для бурения с тем, чтобы предупредить обратные удары и фонтанирование. В данной области нужно знать и понимать, что предупреждение обратных ударов и фонтанирования важно для ежедневной безопасности работы буровой вышки. Так, вещество, повышающее плотность, добавляют в жидкость для бурения в функционально эффективном количестве, в значительной степени зависящем от природы породы, подлежащей бурению. Вещества, повышающие плотность, подходящие для применения в композиции жидкостей для бурения по заявленному предмету, в целом, могут быть выбраны из любого типа веществ, повышающих плотность, в твердой сыпучей форме, суспендированных в растворе, растворенных в водной фазе как часть подготовительных операций, или добавлены позже в течение бурения. В одном пояснительном варианте воплощения изобретения вещества, повышающие плотность, могут выбираться из группы, включающей барит, гематит, железную руду, карбонат кальция, карбонат магния, водорастворимые органические и неорганические соли и смеси и комбинации из этих компонентов и подобных таким веществам, повышающим плотность, которые могут быть использованы в композиции жидкостей для бурения. Вещества, повышающие плотность, представляют собой соли, которые более предпочтительно являются водорастворимыми солями, выбранными из галогенидов щелочных металлов, нитратов щелочных металлов; сульфатов щелочных металлов, формиатов щелочных металлов; ацетатов щелочных металлов, пропионатов щелочных металлов, галогенидов щелочно-земельных металлов, нитратов щелочно-земельных металлов, сульфатов щелочно-земельных металлов, формиатов щелочно-земельных металлов; ацетатов щелочно-земельных металлов, пропионатов щелочно-земельных металлов, галогенидов редкоземельных металлов, нитратов редкоземельных металлов, сульфатов редкоземельных металлов, формиатов редкоземельных металлов; ацетатов редкоземельных металлов, пропионатов редкоземельных металлов, галогенидов переходных металлов, нитратов переходных металлов, сульфатов переходных металлов, формиатов переходных металлов, ацетатов переходных металлов, пропионатов переходных металлов и комбинаций этих или сходных соединений, хорошо известных специалистам в данной области.

Жидкости для бурения в соответствии с заявленным предметом изобретения могут в случае необходимости включать влияющие на вязкость вещество, чтобы изменить или сохранить реологические свойства жидкости. Первичной целью таких влияющих на вязкость веществ является регулирование вязкости и потенциальных изменений вязкости жидкостей для бурения. Регулирование вязкости особенно важно, потому что часто подземные породы могут иметь температуру значительно выше, чем температура на поверхности. Так, жидкость для бурения может испытывать перепады температуры от близких к температуре замерзания до близких к температуре кипения воды или выше в течение ее прохождения от

- 4 010181 поверхности до бурового инструмента и обратно. В данной области необходимо знать и понимать, что такие изменения температуры могут в результате привести к существенным изменениям в реологических свойствах жидкостей. Так, чтобы регулировать и/или сглаживать изменения реологии, вещества, влияющие на вязкость, и вещества, регулирующие реологию, могут быть включены в композицию жидкостей для бурения. Влияющие на вязкость вещества, подходящие для использования, в композиции жидкостей для бурения по заявленному объекту, как правило, могут быть выбраны из любого типа влияющих на вязкость веществ, подходящих для использования в жидкостях для бурения на водной основе. В одном иллюстративном варианте воплощения изобретения необязательное влияющее на вязкость вещество включается в жидкость для бурения и влияющее на вязкость вещество предпочтительно выбирается из смесей и комбинаций соединений, которые должны быть известны специалистам в данной области, таких как ксантановые смолы, крахмалы, модифицированные крахмалы и синтетические загустители, такие как полиакриламиды и подобные.

В дополнение к компонентам, описанным выше, заявленные жидкости для бурения могут быть составлены так, чтобы включать вещества, в общем, отнесенные к щелочному резерву и щелочным буферным веществам, гелеобразующим веществам, понижающим вязкость веществам и регулирующим потерю жидкости веществам, так же, как другие соединения и вещества, которые по необходимости добавляют в композиции жидкостей для бурения на водной основе.

Специалист в данной области должен принимать во внимание, что известь является основным щелочным резервом, используемым в жидкостях для бурения на водной основе. Щелочные буферные вещества, такие как циклические органические амины, пространственно затрудненные амины, амиды жирных кислот и подобные, могут также быть включены для использования в качестве буфера против потери веществ щелочного резерва. Жидкость для бурения может также содержать антикоррозийные вещества для предотвращения коррозии металлических компонентов бурового оборудования. Гелеобразующие вещества также часто используют в жидкостях для бурения на водной основе, они включают бентонит, сепиолит, глины, аттапульгитовую глину, анионные полимеры и биополимеры с высоким молекулярным весом. Разжижающие вещества, такие как лигносульфонаты, также часто добавляют в жидкости для бурения на водной основе. Добавляют типичные лигносульфонаты, модифицированные лигносульфонаты, полифосфаты и таннины. В другом воплощении изобретения полиакрилаты с низким молекулярным весом также могут быть использованы как разжижающие вещества. Разжижающие вещества добавляют в жидкость для бурения для снижения гидравлического сопротивления и контроля тенденции к гелеобразованию. Другие функции, выполняемые разжижающими веществами, включают снижение водоотдачи и толщины глинистой корки, нейтрализацию воздействия солей, минимизацию воздействия воды на породу, подлежащую бурению, эмульгирование масла в воде и стабилизацию свойств бурового раствора при высоких температурах.

Множество веществ, регулирующих потерю жидкости, может быть добавлено в жидкости для бурения в соответствии с заявленным предметом изобретения, и их, как правило, выбирают из групп, состоящих из синтетических органических полимеров, биополимеров и их смесей. Вещества, регулирующие потерю жидкости, такие как модифицированный бурый уголь, полимеры, модифицированные крахмалы и модифицированная целлюлоза, могут также добавляться в жидкую систему для бурения на водной основе по настоящему изобретению. В одном варианте воплощения изобретения предпочтительно, что добавки по изобретению должны выбираться с низкой токсичностью и быть совместимыми с обычными анионными добавками к жидкостям для бурения, такими как полианионная карбоксиметилцеллюлоза (РАС или САС), полиакрилаты, частично гидролизованные полиакриламиды (РНРА), лигносульфонаты, ксантановая смола, их смеси и подобное.

Другие добавки, которые могут быть представлены в жидкостях для бурения в соответствии с заявленным предметом изобретения, включают продукты, такие как ускорители проходки, пеногасители, жидкие циркулирующие продукты для снижения потерь и т.д. Такие соединения обычно должны быть известны специалистам в данной области композиций жидкостей для бурения на водной основе.

Следующие примеры включены для демонстрации предпочтительного варианта воплощения изобретения в соответствии с заявленным объектом изобретения. В данной области следует понимать, что методы, описанные в примерах, которые следуют, представляют методы, описанные изобретателями для хорошего функционирования на практике по заявленному объекту, и поэтому могут рассматриваться для составления предпочтительных моделей для его применения. Тем не менее, в этих областях следует, в свете настоящего описания, принимать во внимание, что много изменений может быть произведено в частных вариантах воплощения изобретения, которые описаны и до сих пор получают подобный или сходный результат, не выходя за границы заявленного предмета изобретения.

Если иначе не указано, все начальные вещества коммерчески доступны и применяются стандартные лабораторные методики и оборудование.

Пример 1.

Следующий тест может быть выполнен для определения совместимости любых отдельных фосфолипидов, которые могут использоваться как смазывающие вещества в пределах настоящего заявленного объекта изобретения.

- 5 010181

Тестируемая жидкость является жидкостью для бурения \Уей Техак Вгте, составленной на пресной воде и содержащей 10,0 фунтов на галлон (ррд) хлорида натрия, который был разбавлен до 9,5 ррд морской водой и куда добавлен каустик для достижения рН около 10,5.

При выполнении следующего теста заранее установленное количество смазки (около 1 об.%) добавили в жидкость для бурения \Уей Техак Впие. Смазку считают растворимой в тестируемой жидкости, если не было отмечено разделение фаз. Если смазка, перемешанная в солевом растворе, вызывала осаждение, зажиривание, «свертывание» или образование тяжелых хлопьев, считают, что она несовместима.

Предварительно измеренное количество (1 об.%) тестируемого фосфолипида (фосфат хлорида кокамидопропил РС-димония) добавляли и образец перемешивали, применяя миксер НатШоп-Веасй, в течение 5 мин до гомогенности. Контрольные примеры в области смазок были также подготовлены и тестированы. Смазка А является §1айСйбе, коммерчески доступной от ΜΙ ЕЬС, Ноийоп, ТХ. Смазка В является ΕΖ-СЬШЕ, коммерчески доступна от НайЬийоп 8егу1сек, Ноийоп ТХ. Затем образцы были оставлены стоять около часа. Следующие данные иллюстрируют результаты.

Жидкость на водной основе	Смазка	Растворимый	Зажиривание	Пенообразо- вание
20%ЫаС1/рН 10	фосфолипид		0	4-
	Смазка А	+	+	4-
	Смазка В	0	++	4’
Морская вода/рН7	фосфолипид	+++	0	4-
	Смазка А	4-	4-	++
	Смазка В	+	++	4-4-
ИезР Техаз Вгтпе/ рН10	фосфолипид	+++	0	4-
	смазка А	0	++	++
	смазка В	0	+++	ы-

В приведенной выше таблице + означает наличие эффекта.

Исходя из приведенных выше данных, каждый специалист в данной области должен принимать во внимание, что ни одна из смазок современной области техники не оказалась совместимой с протестированными жидкостями. То есть соединения «свертываются» или «зажириваются» при отстаивании.

Смазочные свойства в системе «металл по металлу» в каждом образце были протестированы на приборе Рап ЕР/ЬиЬпсйу 1ейег. Смазывающую способность данной жидкости определяют, прижимая металлический блок к вращающемуся кольцу. Кольцо и блок выполнены из подобных металлов. Коэффициент смазывания вычисляли сравнением с базовым крутящим моментом (т.е. без смазки) при прижиме металлического блока к вращающемуся кольцу. Кольцо вращается с частотой 60 об./мин, и момент, приложенный к блоку, составляет около 150 дюймофунтов.

Исследования смазывающей способности также выполняли при высокой температуре прибора для исследования смазывающей способности «металл по металлу» и измеряли коэффициент трения при повышенных температурах. Графики, показанные на фиг. 1 и 2, содержат характерные данные. Исходя из иллюстрированных данных, каждый специалист в данной области должен понять и принять во внимание, что фосфолипиды по настоящему изобретению обладают сопоставимыми характеристиками с двумя смазывающими соединениями известного уровня техники в приборе металл/металл. В каждом случае смазки показывали приблизительно 70% снижение крутящего момента в сравнении с необработанным солевым раствором. При тестировании при высокой температуре прибор для исследования смазывающей способности фосфолипидных смазывающих веществ (в 1 об.%) давал 67% снижение крутящего момента. Это сравнимо с 55% снижением крутящего момента, достигнутым использованием 2 об.% смазки В. Так, каждый специалист в данной области должен заключить, что смазывающие вещества по настоящему изобретению дают большее снижение коэффициента вращения, чем современные смазки в данной области.

Пример 2.

Характеристики фосфолипидных смазывающих веществ, описываемых здесь, продемонстрированы следующим примером.

Составленный в лаборатории солевой раствор \Уей Техак Пе1б был использован как испытательная жидкость. Испытательная жидкость была получена из 10 фунтов на галлон (ррд) №1С1 солевого раствора, разбавленного до 9,5 фунтов на галлон (ррд) морской водой. Концентрации смазки в диапазоне около 0,01-1 об.% исследовались и сравнивались с двумя известными смазками (смазка А и смазка В), упоминавшимися выше.

Смазочные свойства в системе «металл по металлу» в каждом образце были исследованы на приборе Рапп ЕР/ЬиЬпкйу 1ейег. Смазывающую способность данной жидкости определяют, прижимая метал

- 6 010181 лический блок к вращающемуся кольцу. Кольцо и блок выполнены из подобных металлов. Коэффициент смазывания вычисляли сравнением с базовым крутящим моментом (т.е. без смазки) при прижиме металлического блока к вращающемуся кольцу. Кольцо вращается с частотой 60 об./мин, и момент, приложенный к блоку, составляет около 150 дюймофунтов.

Снижение трения, сравниваемое с необработанным солевым раствором, определялось до и после теплового старения жидкостей в течение 16 ч при 200°Р.

Следующие данные представляют результаты.

	Начально	Тепловое старение (16 часов @ 200 Г)
МезЬ Техаз ίίβΐάί солевый раствор	100%	100%
0,25%РЬА-А	72%	69%
1% Смазка А	74%	71%
1% Смазка В	72%	75%

Исходя из приведенных выше данных, каждый специалист в данной области должен принять во внимание, что фосфолипидные смазывающие вещества по настоящему изобретению обеспечивают снижение трения в сравнении с смазывающими веществами известного уровня техники в существенно более низких концентрациях.

После теплового старения добавка едкого вещества (т.е. извести) приводит к тяжелому свертыванию образцов смазки А и смазки В. Слабое осаждение возникает для образования с фосфолипидным смазывающим веществом (РЬА-А).

Приведенные выше результаты повторяли с применением фосфолипидных смазывающих веществ по настоящему изобретению и смазки В. Фосфолипидное смазывающее вещество (РЬА-А) (фосфат хлорида кокамидопропил РС-димодия) применяли в количестве 0,25, 0,5 и 1 об.%. Смазку В применяли в 2% концентрации по объему (рекомендованная концентрация).

Исследования смазывающей способности были проведены при высокой температуре прибора для испытания смазывающей способности (металл/металл), который измерял коэффициент трения при повышенных температурах. Следующие таблицы содержат показательные данные.

	С.О. Г. в момент времени
Испытательная жидкость	0 мин.	5 мин.	10 мин.	15 мин.	20 мин.
Основная жидкость	0,2826	0,2072	0,2167	0,2180	0,2259
0,25% РЬА-А	0,1316	0,0738	0,0652	0,0724	0,077
0,50% РЬА-А	0,1045	0,0876	0,0854	0,0826	0,0823
1,0% РЬА-А	0,0928	0,0874	0,0848	0,0850	0,0858
2,0% Смазка В	0,1401	0,1109	0,1039	0,0909	0,0962

Исходя из приведенных выше данных, каждый специалист в данной области должен принять во внимание, что фосфолипидное смазывающее вещество (РЬА-А) по настоящему изобретению обеспечивает значительное снижение крутящего момента в сравнении с необработанным солевым раствором. Далее будет отмечено, что такие результаты достигаются в концентрации значительно более низкой, чем таковая, рекомендованная в известном уровне техники для смазки В.

Пример 3.

Характеристики фосфолипидного смазывающего вещества, описанного здесь, далее иллюстрируются в следующем примере, в котором используется широкий круг фосфолипидных смазывающих веществ (РЬА).

Составленный в лаборатории солевой раствор \Уе51 Техак Пс1б был использован как испытательная жидкость. Испытательная жидкость была получена из 10 фунтов на галлон (ррд) раствора ИаС1, разбавленного до 9,5 фунтов на галлон (ррд) морской водой. Разнообразные РЬА были выбраны для исследования, и следующий иллюстративный пример коммерчески доступных соединений исследовался: РЬА-В (фосфат хлорида кокоамидопропил РС-димония), коммерчески доступный как АКЬАБГЬК РНОБРНОЬ1РГО РТС от Ьпщета: РЬА-С (фосфат хлорида кокоамидопропил РС-димония), коммерчески доступный как ΜΟΝΛ РЬ-200 от Ьпщеша: РЬА-Ь (фосфат хлорида кокоамидопропил РС-димония), коммерчески доступный как СОЬАЫРШ С от Со1оша1 С11е1шса1: РЬА-Е (фосфат хлорида рицинолеамидопропил РСдимония), коммерчески доступный как СОЬАЫРШ ВС от Со1оша1 Сйет1са1.

Смазочные свойства в системе «металл по металлу» в каждом образце были исследованы на приборе Рапп ЕР/ЬнЬпЩу 1е81ег. Смазывающую способность данной жидкости определяли, прижимая металлический блок к вращающемуся кольцу. Кольцо и блок выполнены из подобных металлов. Коэффициент смазывания вычисляли сравнением с базовым крутящим моментом (т.е. без смазки) при прижиме метал

- 7 010181 лического блока к вращающемуся кольцу. Кольцо вращается с частотой 60 об./мин, и момент, приложенный к блоку, составляет около 150 дюймофунтов.

Снижение трения, сравниваемое с необработанным солевым раствором, определялось до и после теплового старения жидкостей в течение 16 ч при 200°Е. Следующие данные представляют результаты.

До теплового старения
	Крутящий момент (футо-дюйм)
	После 5 мин.	После 10 мин.
ИезЬ Техаз ВгЬпе	33,7	34,8
0,25%(ир) РЬА-В	9,9	9,9
0,25%(ыр) РЬА-С	9,6	9,4
0,25%(ир) РЬА-0	13, 7	12,8
0,25%(ыр) РЬА-Е	14,5	13,4
После теплового старения в течение 16 час при 200Г
	Крутящий момент (футо-дюйм)
	После 5 мин.	После 10 мин.
КезЬ Техаз ВгЬпе	33,7	36, 6
0,25%(ир) РЬА-В	11,7	11,3
0,25%(ир) РЬА-С	10,7	10,4
0,25%(нр) РЬА-0	11,8	11,4
0,25%(нр) РЬА-Е	11,5	11,0

Исходя из приведенных выше данных, каждый специалист в данной области должен принять во внимание, что фосфолипидные соединения могут быть использованы для значительного снижения коэффициента трения (как отражено в снижении значений крутящего момента) в иллюстративной солевой жидкости.

Пример 4.

Фосфолипидные смазывающие вещества, описанные здесь, применимы для широкого круга композиций солевых растворов. Разнообразные солевые растворы были составлены обычным образом, и типичное фосфолипидное смазывающее вещество (РЬА-В (фосфат хлорида кокоамидопропил РСдимония), коммерчески доступный как АКЬА81ЬК ЕНО8РНОЫР1И РТС от Ишдеша) в 1% весовой концентрации добавляли и исследовали, как предшествующие примеры. Следующие таблицы содержат показательные данные.

До теплового старения
	Крутящий момент	(футо-дюйм)
	После 5 мин.	После 10 мин.
4% ЫаС1 солевой раствор	39,6	40,2
4% ЫаС1 солевой раствор+	12,8	12,6
РЬА-В
4% КС1 солевой раствор	38,7	38,7
4% КС1 солевой раствор!	11,8	11,4
РЬА-В
4% СаС1₂ солевой раствор	37,0	37,0
4% СаСЬг солевой раствор+	12,9	12,8
РЬА-В
После теплового старения в течение 16 час при 200Г
	Крутящий момент	(футо-дюйм)
	После 5 мин.	После 10 мин.
4% МаС1 солевой раствор+	11,9	11,2
РЬА-В
4% КС1 солевой раствор+	12,0	11, 6
РЬА-В
4% СаС12 солевой раствор!	12,4	12,2
РЬА-В

Исходя из приведенных выше данных, каждый обычный специалист в данной области должен принять во внимание, что добавление фосфолипидного смазывающего вещества (РЬА-В) значительно снижает коэффициент трения (что отражается в снижении крутящего момента) в солевой жидкости, вне зависимости от соли, используемой в композиции солевого раствора.

Пример 5.

Характеристики фосфолипидных смазывающих веществ, описанных здесь, применимы в глинистых

- 8 010181 растворах для бурения на водной основе, как показано в следующем примере. Сланцевый ингибиторный глинистый раствор для бурения на водной основе был составлен обычным образом, как показано ниже.

Компонент	Концентрация (г)
Вода	2 92,7
Морская соль	12,51
Барит	25,12
ИаС1	74,48
ΕΜΙ-693	10,50
Ксантановая смола с высокой молекулярной массой и длинной полимерной цепью	1,00
ΕΜΙ-636	2,00
ΕΜΙ-542Ρ	2,00

Иллюстративные смазывающие вещества по заявленному объекту добавляли в упомянутую выше композицию базового бурового раствора и подвергали тепловому старению при 150°Е в течение 16 ч.

Смазочные свойства в системе «металл по металлу» в каждом образце были исследованы на приборе Еаии ЕР/ИиЬг1511у 1с51сг. Смазывающую способность данной жидкости определяют, прижимая металлический блок к вращающемуся кольцу. Кольцо и блок выполнены из подобных металлов. Коэффициент смазывания вычисляли сравнением с базовым крутящим моментом (т.е. без лубриканта) при прижиме металлического блока к вращающемуся кольцу. Кольцо вращается с частотой 60 об./мин, и момент, приложенный к блоку, составляет около 150 дюймофунтов.

Следующие данные представляют результаты.

	Момент вращения (футо-дюйм)
	После 5 мин.	После 10 мин.
Основной буровой раствор	20,7	20,1
Основной буровой раствор+2% по весу РЬА-А	16,2	16,2
Основной буровой раствор+2%Смазка В	19, 8	19,4

Исходя из приведенных выше данных, каждый специалист в данной области должен принять во внимание и понять, что добавление РЬЛ-А (фосфат хлорида кокоамидопропил РС-димония) в буровую жидкость значительно снижает коэффициент трения (что отражается в снижении момента вращения) при сравнении с жидкостью без фосфолипидов. Далее следует принять во внимание, что имеется значительное снижение коэффициента трения по сравнению со смазками известного уровня техники (смазка В, ΕΖ СЬбс. доступное от НаШЬийои).

Исходя из сказанного выше, каждый специалист в данной области должен принять во внимание, что один иллюстративный вариант воплощения изобретения в соответствии с заявленным объектом изобретения включает метод улучшения смазывающей способности жидкостей для бурения на водной основе.

В то время как композиции и способы этих описанных предметов описаны на основе предпочтительного варианта воплощения изобретения, для специалистов в данной области будет очевидно, что варианты могут применяться к способу, описанному здесь без отклонения от замысла и рамок объекта изобретения. Все такие сходные замены и модификации, очевидные для таких специалистов данной области, признаются находящимися в рамках изобретения и соответствующими его замыслу объекта так, как он изложен в данном описании.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ улучшения смазывающей способности жидкости для бурения на водной основе, где жидкость для бурения состоит из водной основной жидкости и веществ, повышающих плотность, где вещества, повышающие плотность, являются солями, выбранными из группы, включающей галогениды щелочных металлов, нитраты щелочных металлов; сульфаты щелочных металлов, формиаты щелочных металлов; ацетаты щелочных металлов, пропионаты щелочных металлов, галогениды щелочноземельных металлов, нитраты щелочно-земельных металлов, сульфаты щелочно-земельных металлов,

- 9 010181 формиаты щелочно-земельных металлов; ацетаты щелочно-земельных металлов, пропионаты щелочноземельных металлов, галогениды редкоземельных металлов, нитраты редкоземельных металлов, сульфаты редкоземельных металлов, формиаты редкоземельных металлов; ацетаты редкоземельных металлов, пропионаты редкоземельных металлов, галогениды переходных металлов, нитраты переходных металлов, сульфаты переходных металлов, формиаты переходных металлов, ацетаты переходных металлов, пропионаты переходных металлов и их комбинации, где улучшение заключает в себе добавление эффективного количества одного или более фосфолипида для значительного снижения коэффициента трения в сравнении с жидкостью без фосфолипидов и где фосфолипид имеет следующую структуру:

Г 1 + где Я и Я' представляют собой С₆-С₂₅ углеводородные группы и А представляет собой анион, компенсирующий заряд катиона.
2. Способ по п.1, в котором анион выбирается из группы, состоящей из галогенидов, нитрата, сульфатов, фосфатов, анионов С₁-С₁₀ органических кислот и их комбинаций.
3. Способ по п.1, где фосфолипид представляет собой одну или более соль жирной кислоты и фосфата амидопропилпропиленгликольдимония, где жирная кислота представляет собой С₁₀-С₂₅ жирную кислоту.
4. Способ бурения подземных пород с применением жидкости для бурения на водной основе, где жидкость для бурения состоит из водной основной жидкости и вещества, повышающего плотность, где вещество, повышающее плотность, является солью, выбранной из группы, состоящей из галогенидов щелочных металлов, нитратов щелочных металлов; сульфатов щелочных металлов, формиатов щелочных металлов; ацетатов щелочных металлов, пропионатов щелочных металлов, галогенидов щелочноземельных металлов, нитратов щелочно-земельных металлов, сульфатов щелочно-земельных металлов, формиатов щелочно-земельных металлов; ацетатов щелочно-земельных металлов, пропионатов щелочно-земельных металлов, галогенидов редкоземельных металлов, нитратов редкоземельных металлов, сульфатов редкоземельных металлов, формиатов редкоземельных металлов; ацетатов редкоземельных металлов, пропионатов редкоземельных металлов, галогенидов переходных металлов, нитратов переходных металлов, сульфатов переходных металлов, формиатов переходных металлов, ацетатов переходных металлов, пропионатов переходных металлов и их комбинаций, где улучшения включают добавление эффективного количества одного или более фосфолипида для значительного снижения коэффициента трения в сравнении с жидкостью без фосфолипидов и где фосфолипид имеет структуру

Г Ί + где Я и Я' представляют собой С₆-С₂₅ углеводородные группы и А представляет собой анион, компенсирующий заряд катиона.
5. Способ по п.4, в котором анион выбирается из группы, состоящей из галогенидов, нитратов, сульфатов, фосфатов, анионов С1-С10 органических кислот и их комбинаций.
6. Способ по п.4, где фосфолипид является солью жирной кислоты и фосфата амидопропилпропиленгликольдимония, где жирная кислота представляет собой С₁₀-С₂₅ жирную кислоту.
7. Жидкость для бурения, основанная на солевом растворе, состоящая из водной основной жидко сти и вещества, повышающего плотность, где вещество, повышающее плотность, является солью, выбранной из группы, состоящей из галогенидов щелочных металлов, нитратов щелочных металлов; сульфатов щелочных металлов, формиатов щелочных металлов; ацетатов щелочных металлов, пропионатов щелочных металлов, галогенидов щелочно-земельных металлов, нитратов щелочно-земельных металлов, сульфатов щелочно-земельных металлов, формиатов щелочно-земельных металлов; ацетатов щелочно земельных металлов, пропионатов щелочно-земельных металлов, галогенидов редкоземельных металлов, нитратов редкоземельных металлов, сульфатов редкоземельных металлов, формиатов редкоземельных металлов; ацетатов редкоземельных металлов, пропионатов редкоземельных металлов, галогенидов переходных металлов, нитратов переходных металлов, сульфатов переходных металлов, формиатов переходных металлов, ацетатов переходных металлов, пропионатов переходных металлов и их комбинаций, где улучшения включают эффективное количество одного или более фосфолипида для значительного снижения коэффициента трения в сравнении с жидкостью без фосфолипидов и где фосфолипид имеет структуру

- 10 010181 где В и В' представляют собой С₆-С₂₅ углеводородные группы и А представляет собой анион, компенсирующий заряд катиона.
8. Жидкость для бурения, основанная на солевом растворе по п.7, в которой анион выбирается из группы, состоящей из галогенидов, нитрата, сульфатов, фосфатов, анионов С]-Сю органических кислот и их комбинаций.
9. Жидкость для бурения, основанная на солевом растворе по п.7, где фосфолипид является солью жирной кислоты и фосфата амидопропилпропиленгликольдимония, где жирная кислота представляет собой С₁₀-С₂₅ жирную кислоту.