JP2012521474A - 増量剤としてサブミクロンサイズの粒子を含む高性能掘削流体 - Google Patents

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Abstract

約1ミクロン未満の重量平均粒径を有する、サブミクロンの沈降バライトを含む掘削流体を用いる方法及び組成物。方法は、坑井ボア内に掘削流体を循環させることを含む方法であて、前記掘削流体が、分散媒；及び約1ミクロン未満の重量平均粒径を有するサブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含む方法が提供される。いくつかの実施態様においては、掘削流体は逆相エマルションを含んでいてもよい。いくつかの実施態様においては、サブミクロンの沈降バライトは、サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも10％の粒子が約0.2ミクロン未満の直径を有し、サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも50％の粒子が約0.3ミクロン未満の直径を有し、サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも90％の粒子が約0.5ミクロン未満の直径を有するような粒径分布を有する。
【選択図】図１

Description

（背景）
本発明は、地下層中で坑井ボアを掘削するための組成物及び方法に関する。特に、特定の実施態様においては、本発明は、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含む掘削流体に関する。
地下層に存在する油又はガス等の天然資源は、地下層に貫通する坑井ボアを掘削することにより回収することができる。坑井ボアの掘削の間、掘削流体は、特に、掘削ビットを冷却し、坑井ボア壁にそれが接着することを防止するために回転掘削ストリング（ratating drill string）を潤滑化し、地層流体の坑井ボアへの入口に対する水圧ヘッドとしての役割を果たすことにより破裂を防止し、坑井ボアから掘削カッティングを取り除くために用いることができる。掘削流体は、掘削パイプ及び掘削ビットを通って下方に循環し、次いで、坑井ボアを通って上方の表面に進むことができる。
坑井ボアに地層流体が入るのを防ぐため、坑井ボア内の掘削流体カラムの静水圧は、地層流体の圧力よりも高くする必要がある。掘削流体カラムの静水圧は、掘削流体の密度及び坑井ボアの深さの関数である。従って、密度は、地層流体の坑井ボアへの望ましくない流入を防止するための、掘削流体の重要な特性である。密度を上昇させるために、通常、増量剤を、掘削流体に含有させる。増量剤は、通常、高比重の微粉固体物質である。本明細書において言及されるように、用語「高比重」は、約2.6を超える比重を有する物質を意味する。適切な増量剤の例には、バライト、ヘマタイト、イルメナイト、四酸化マンガン、方鉛鉱、及び炭酸カルシウムが含まれるが、これらに限定されない。
坑井ボアは深く掘削されるので、地層流体の圧力が上昇する。この圧力上昇に対抗し、地層流体の好ましくない流入を防止するため、高濃度の増量剤を掘削流体に含有させてもよい。しかし、増量剤の濃度の上昇には問題がある場合がある。例えば、増量剤の濃度を上昇させるにつれ、粒子沈殿の問題が発生するかもしれない（しばしば、「沈下」と呼ばれる）。特に、粒子沈殿は、抑留、又は環状空間の埋め込みをもたらし得る。粒子沈殿は、傾斜掘削法、例えば、水平掘削において特に問題となり得る。粒子沈殿に加え、増量剤の濃度上昇は、例えば、掘削流体の粘度を不必要に上昇させ得る。掘削流体の粘性化（viscosification）は掘削カッティング及び増量剤をそこで懸濁させるのに好ましいかもしれないが、過剰の粘性は等価循環密度に対して悪影響を有し得る。例えば、等価循環密度の不必要な上昇は、坑井ボア中の掘削流体の循環のための、ポンプによるくみ上げ要件の不必要な増大をもたらし得る。
所望のレオロジー特性を有する掘削流体を提供しながら、好ましくない粒子沈殿を防止するために、いくつかの方法が用いられてきた。例えば、増量剤の粒径の縮小により、より細かい粒子が形成され、粒子が定着する傾向が低下されるだろう。しかし、粒径の縮小した多くの粒子を含有させることにより、通常、粘度の好ましくない上昇が起こる。従って、10ミクロン未満の粒径の使用は、通常は避けられてきた。これは、粒度の上昇を最小かするために、6ミクロン未満の粒子の重量％を30重量％に制限する、掘削流体添加剤としてのバライトのためのAPI仕様により証明される。
所望のレオロジーを維持しながら、粒径を小さくするための1つのアプローチには、細か過ぎる（約1ミクロン未満）、過剰な数の粒子を回避しつつ、縮小したサイズの粒子を利用することが含まれる。例えば、測定した粒径の累積容量の少なくとも90％が約4ミクロン〜20ミクロンで、かつ、重量平均粒径（d50）が約1〜6ミクロンであるような粒径分布を有する大きさにサイジングされた増量剤が用いられてきた。しかし、サイジング工程は、増量剤のサイジングに関与する材料及びエネルギーコストを不必要に増大させる。所望のレオロジーを維持しながら粒径を小さくするための他のアプローチには、分散剤の存在下に増量剤を粉末状にし、分散剤でコーティングされた粒子を生成することを含む。増量剤は、2ミクロン未満〜10ミクロンのd50を有するように粉末状にされる。粉末状にされた粒子上のコーティングが、小さいサイズの粒子の使用から予期される、好ましくない粘度上昇を防止することが報告されている。しかし、コーティング及び粉末状工程は、好ましくない複雑さ、並びに材料及びエネルギーコストを、増量剤の利用に対して追加する。
（概要）
本発明は、地下層中で坑井ボアを掘削するための組成物及び方法に関する。特に、特定の実施態様においては、本発明は、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含む掘削流体に関する。
本発明の一実施態様は、坑井ボア内に掘削流体を循環させることを含む方法であって、前記掘削流体が、分散媒、及び約1ミクロン未満の重量平均粒径を有する、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含む掘削流体である方法を提供する。
他の実施態様においては、本発明は、坑井ボア中の掘削ビットを通して逆相エマルション掘削流体を循環させることを含む方法であって、前記逆相エマルション掘削流体が、約1ミクロン未満の重量平均粒径を有する、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含有する方法を提供する。
更に他の実施態様においては、本発明は、分散媒；及び約1ミクロン未満の重量平均粒径を有する、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含む掘削流体を提供する。
本発明の特徴及び利点は、当業者に容易に明らかであろう。多くの変更は当業者によりなし得るが、このような変更は本発明の範囲内である。
これから、添付図面について言及する。図1は、本発明において用いるのに適した沈降バライトのSEM像及び粒径分布を示す。
（好ましい実施態様の説明）
本発明は、地下層中で坑井ボアを掘削するための組成物及び方法に関する。特に、特定の実施態様においては、本発明は、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含む掘削流体に関する。
本発明の方法及び組成物にはいくつかの潜在的な利点があるかもしれない。意外にも、本発明の実施態様によれば、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤の使用は、好ましくない粘度の上昇なしで、所望の密度を有する掘削流体を提供し得る。例えば、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤の含有は粒子沈殿を阻害し、さらに、流体の処方の適切な調整は、微粒子の使用から通常に予期されるであろう、粘度又は脱水（fluid loss）制御における好ましくない影響を減少し、又は除去さえする。他の潜在的な利点は、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤の含有は、特定の掘削流体のエマルション安定性を向上し得ることである。更に他の潜在的な利点は、サブミクロンの沈降バライトが、増量剤に加え、粘性化剤として用いられ、掘削流体中で粘性化剤の必要性を減少又は除去することができることである。
本発明の実施態様によれば、掘削流体は、分散媒、及びサブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含んでいてもよい。場合により、掘削流体は、架橋剤及び界面活性剤をも含んでいてもよい。一般的に、掘削流体は、特定の用途に適した密度を有していてもよい。例えば、掘削流体は、約9ポンド／ガロン（lb/gal）（1.08kg/L）を超える密度を有していてもよい。特定の実施態様においては、掘削流体は、約９lb/gal（1.08kg/L）〜約12 lb/gal（1.44kg/L）の密度を有していてもよい。特定の実施態様においては、掘削流体は、約16lb/gal（1.92kg/L）〜約22 lb/gal（2.64kg/L）の密度を有していてもよい。
掘削流体中で用いるのに適した分散媒には、掘削流体において用いるのに適した種々の流体が含まれる。適切な分散媒の例には、水性流体（例えば、水、水中油型エマルション）、油性流体（例えば、逆相エマルション）が含まれるが、これらに限定されない。特定の実施態様においては、例えば、水性流体は、発泡剤及び同伴ガスを含んで発泡し得る。特定の実施態様においては、水性流体は水性液体を含む。油性ベースの流体中に含まれる、適切な油性流体の例には、α−オレフィン、内部オレフィン、アルカン、芳香族溶媒、シクロアルカン、液化石油ガス、灯油、ディーゼル油、原油、軽油、燃料油、パラフィン油、鉱油、低毒性鉱油、オレフィン、エステル、アミド、合成油（例えば、ポリオレフィン）、ポリジオルガノシロキサン、シロキサン、オルガノシロキサン、エーテル、アセタール、ジアルキルカルボネート、炭化水素、及びそれらの組合せを含むが、これらに限定されない。特定の実施態様においては、油性流体は油性液体を含んでいてもよい。
一般的に、分散媒は、ポンプ送り可能な掘削流体を形成するのに十分な量で存在し得る。例えば、分散媒は、掘削流体の約20容量％〜約99.99容量％の範囲の量で掘削流体中に存在し得る。本開示の利益を有する当業者は、特定の用途のための掘削流体を提供するために、本発明の掘削流体中に含有される、分散媒の適切な量を認識するであろう。
分散媒に加え、本発明の実施態様に従い、掘削流体中に増量剤を含ませてもよい。増量剤は、特定の用途のために十分な量で掘削流体中に存在し得る。例えば、特定の密度を与えるように、増量剤を掘削流体中に含ませることができる。特定の実施態様においては、増量剤は、掘削流体の約70容量％（v％）以下の量で（例えば、約5％、約15％、約20％、約25％、約30％、約35％、約40％、約45％、約50％、約55％、約60％、約65％等）、掘削流体中に存在し得る。特定の実施態様においては、増量剤は、10v％〜約40v％の量で掘削流体中に存在し得る。
本発明の実施態様によれば、増量剤はサブミクロンの沈降バライトを含んでいてもよい。サブミクロンの沈降バライトは、走査型電子顕微鏡（「SEM」）により、一般的に、APIバライトよりも、より球形であり角がなく、観察される。沈降バライトは、任意の適切な方法により形成することができる。例えば、薄い硫酸ナトリウム溶液を加えることにより、熱い、酸性の、薄い塩化バリウム溶液から硫酸バリウムを沈殿させることができる。沈降バライトを調整するための他の方法も適切である。サブミクロンの沈降バライトは、一般に、約1ミクロン未満のd50を有している。特定の実施態様においては、サブミクロンの沈降バライトは、粒子の少なくとも90％が約1ミクロン未満の直径（d90）を有するような粒径分布を有する。特定の実施態様においては、サブミクロンの沈降バライトは、粒子の少なくとも10％が約0.2ミクロン未満の直径（d10）を有し、粒子の50％が約0.3ミクロン未満の直径（d50）を有し、粒子の90％が約0.5ミクロン未満の直径（d90）を有する。サブミクロンの沈降バライトの粒径分布は、代表的なSEM像から統計学的に分析された。特定の実施態様においては、サブミクロンの沈降バライトは、図1に示す粒径分布を有する。適切なサブミクロンの沈降バライトの例は、Guangxi Xiangzhou Lianzhuang Chemical Co. LTD.から入手可能な「Barium Sulfate Precipitated」である。
サブミクロンの沈降バライトの粒径は、増量剤として通常に用いられている粒子よりも小さいので、沈降バライトは、定着に対して耐性であり、その結果、掘削流体中に高濃度で含ませることが可能になる。しかし、前記に示したように、掘削流体中に過剰な数の微粒子を含ませることは、流体の粘度に好ましくない影響を与えることが予想される。意外にも、本発明の実施態様によれば、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤の使用は、粘度の好ましくない上昇なしで、所望の密度を有する掘削流体を提供することができる。例えば、流体の処方を適切に調整しながら、増量剤中にサブミクロンの沈降バライトを含ませることにより、微粒子の使用から通常に予想される、粘度又は脱水調整における好ましくない影響なしで、粒子沈殿を改善することができる。更に、沈降バライトは、特定の掘削流体のエマルション安定性を向上することができる。例えば、特定の増量剤成分（例えば、四酸化マンガン）は、油中水型エマルションの安定性に、不必要に影響を与える。しかし、沈降バライトを含ませることは、より安定な長期的なエマルションを作成して、このエマルションの不安定化を打ち消すことができる。沈降バライトが、油をベースとする掘削流体について、逆相エマルション中で、高密度で存在する超微細エマルション液滴を形成することにより、エマルション安定性を向上すると考えられる。更に、特定の実施態様においては、サブミクロンの沈降バライトは、増量剤としてだけでなく、粘性化剤として用いることができ、掘削流体中の粘性化剤の要求を減少又は除去する。従来の粘性化剤、例えば、有機親和性クレイは、極端な高圧、高温（HPHT）環境下において、流体安定性に対して好ましくない影響を有するので、それらの除去は、より安定な流体を生成し得る。
サブミクロンの沈降バライトは、特定の用途に十分な量で増量剤中に存在し得る。例えば、前記サブミクロンの沈降バライトは、約10重量％〜約100重量％（例えば、約20％、約30％、約40％、約50％、約60％、約70％、約80％、約90％等）の量で、増量剤中に存在し得る。増量剤中に含まれる前記サブミクロンの沈降バライトの量は、所望の粒子沈降速度、流体粘度、密度、脱水調整及び経済的考察を含む、多くの要因に依存する。
特定の実施態様においては、増量剤は、任意に、約2.6を超える比重を有する粒子を含んでいてもよい。特定の実施態様においては、粒子は、約4を超える比重を有していてもよい。高比重の粒子は、掘削流体の密度を上昇するのに適した種々の粒子を含んでいてもよい。例えば、高比重の粒子は、バライト、ヘマタイト、イルメナイト、四酸化マンガン、方鉛鉱、及び炭酸カルシウムを含んでいてもよい。これらの粒子の組み合わせを用いてもよい。一実施態様においては、高比重の粒子は、粒子の90重量％を超える量で四酸化マンガンを含む。四酸化マンガンを含む高比重粒子の例には、Elkem Materials Inc.から入手可能なMICROMAX（商標）及びMICROMAX FF（商標）増量剤が含まれる。
約2.6を超える比重を有する粒子は、特定の用途のために十分な量で増量剤中に存在し得る。例えば、高比重粒子バライトは、約0重量％〜約90重量％（例えば、約10％、約20％、約30％、約40％、約50％、約60％、約70％、約80％等）の量で、増量剤中に存在し得る。増量剤中に含まれる高比重粒子の量は、所望の粒子沈降速度、流体粘度、密度、脱水調整及び経済的考察を含む、多くの要因に依存する。
特に、増量剤中に含まれる高比重粒子に対する、サブミクロンの沈降バライトの比は、費用、掘削流体の所望の性質等に依存する。特定の実施態様においては、高比重粒子に対するサブミクロンの沈降バライトの比は、約10:90〜約100:0（例えば、約20:80、約30:70、約40:60、約50:50、約40:60、約30:70、約80:20、約90:10）であってもよい。
更に、掘削流体は、本発明の実施態様に従い、粘性化剤を更に含んでいてもよい。本明細書で用いられる場合、用語「粘性化剤」は、流体の粘度を上昇させる任意の薬剤を意味する。例えば、粘性化剤は、十分な搬送力及び／又はチクソ性を掘削流体に与えるために掘削流体中で用いてもよく、掘削流体が、掘削カッティング及び／又は増量剤を輸送すること、掘削カッティング及び／又は増量剤の好ましくない沈殿を防止することを可能にする。前述したように、本発明により、サブミクロンの沈降バライトを粘性化剤と置換してもよい。しかし、特定の実施態様においては、サブミクロンの沈降バライトは、粘性化剤と併せて用いてもよい。
存在する場合、掘削流体中で用いるのに適した種々の粘性化剤を用いてもよい。適切な粘性化剤の例には、クレイ、クレイ誘導体、高分子添加剤、珪藻土、及びデンプン等の多糖類が含まれるが、これらに限定されない。粘性化剤の組合せも適切である。用いられる特定の粘性化剤は、所望の粘度、坑井ボアの層中で用いられる他の流体との化学的適合性、及び坑井ボアの他の設計上の検討項目を含む、多数の要因に依存する。
更に、本発明の実施態様に従い、架橋剤を掘削流体中に含有させてもよい。架橋剤は、特定の用途のための十分な量で、掘削流体中に存在し得る。例えば、所望の程度の脱水調整を与えるために掘削流体中に架橋剤を含んでもよい。特定の実施態様においては、架橋剤は、約200lb/bbl以下の量で掘削流体中に存在し得る。一般的に、架橋剤は、約1ミクロン〜約200ミクロンの範囲の粒径を有する。好ましくは、架橋剤の粒径は、約1〜約100ミクロンの範囲であるが、地層毎に変化し得る。用いられる粒径は、地層の孔隙のサイズによって測定される。
本発明のいくつかの実施態様においては、架橋剤は、好ましくは自己分解性であるか、又は適切なクリーナップ溶液（例えば、相互溶剤、水、酸溶液等）中で分解可能である。用いるべき特定の架橋剤を選択した場合、その用途の温度範囲における架橋剤の性能に注意すべきである。適切な架橋剤の例には、クエン酸マグネシウム、クエン酸カルシウム、コハク酸カルシウム、マレイン酸カルシウム、酒石酸カルシウム、酒石酸マグネシウム、クエン酸ビスマス、炭酸カルシウム、塩化ナトリウム及び他の塩、並びにそれらの水和物が含まれるが、必ずしもこれらに限定されない。分解可能な架橋剤の例には、分解可能なポリマー等の分解可能な物質を含む架橋剤が含まれるが、必ずしもこれらに限定されない。用語「分解」又は「分解可能」は、いずれも、分解可能な物質が受け得る、加水分解の相対的に極端な2つの例、例えば、異種（又はバルク浸食）及び同種（又は地表浸食）、並びにこれら2種の間の分解の任意の段階を意味する。特に、分解は、化学若しくは熱反応、又は放射線により誘導される反応の結果であり得る。本明細書で用いられる場合、用語「ポリマー」又は「ポリマー（複数）」は、特定の重合度を含まず；例えば、オリゴマーはこの定義に含まれる。
適切な用途において、例えば坑井ボアにおいて用いる場合に、非可逆的分解を受け得る場合、ポリマーは、本明細書において「分解可能」であると考えられる。本明細書で用いられる場合、用語「非可逆的」は、分解可能な物質が原位置で分解されるが、分解後に原位置で再結晶せず、再び固まらないことを意味する。
本発明に従い、用いることのできる分解可能なポリマーの適切な例には、A.C. Albertssonにより編集された、「分解可能な脂肪族ポリエステル（Degradable Aliphatic Polyesters）」と標題のついた、Advances in Polymer Science, Vol. 157, pages 1-138の出版物に開示されるものが含まれるが、これらに限定されない。特定の例には、ホモポリマー、ランダム、ブロック、グラフト、及び星型−、及び超分岐脂肪族ポリエステルが含まれる。このような適切なポリマーは、重縮合反応、開環重合、フリーラジカル重合、アニオン性重合、カルボカチオン性重合、配位開環重合、並びに任意の他の適切な方法により調製することができる。本発明の方法と併せて用いることのできる、適切な分解可能なポリマーの例には、脂肪族ポリエステル；ポリ（ラクチド）；ポリ（グリコリド）；ポリ（ε−カプロラクトン）；ポリ（ヒドロキシエステルエーテル）；ポリ（ヒドロキシブチレート）；ポリ（無水物）；ポリカーボネート；ポリ（オルトエステル）；ポリ（アミノ酸）；ポリ（エチレンオキシド）；ポリ（ホスファゼン）；ポリエーテルエステル、ポリエステルアミド、ポリアミド、並びにこれらの分解可能なポリマーのいずれかのコポリマー又は混合物、並びにこれらの分解可能なポリマーの誘導体が含まれるが、これらに限定されない。本明細書で用いられる場合、用語「コポリマー」は、2種のポリマーの組合せに限定されないが、ポリマーの任意の組合せ、例えばターポリマー等が含まれる。本明細書において言及されるように、用語「誘導体」は、本明細書において、例えば、塩基性化合物の1個の原子を他の原子又は原子群と置換することにより、記載された化合物の1種から製造される、任意の化合物を含むと定義される。これら適切なポリマーの中で、ポリ（乳酸）、ポリ（無水物）、ポリ（オルトエステル）、及びポリ（ラクチド）−ポリ（グリコリド）共重合体等の脂肪族ポリエステルが好ましい。ポリ（乳酸）が特に好ましい。ポリ（オルトエステル）も好ましい。加水分解に供される、他の分解可能なポリマーも適切である。1つの選択は、関与する特定の用途又は使用及び状態に依存し得る。考慮すべき他の指針には、得られる分解生成物、必要な分解の程度のために必要な時間、及び分解の所望の結果（例えば、空隙率）が含まれる。
適切な脂肪族ポリエステルは、下記に示す繰り返し単位の一般式
Figure 2012521474
 （式中、nは75〜10,000の整数であり、Rは、水素、アルキル、アリール、アルキルアリール、アセチル、ヘテロ原子、及びそれらの混合物からなる群から選択される）を有する。脂肪族ポリエステルが用いられる本発明の特定の実施態様においては、、脂肪族ポリエステルはポリ（ラクチド）であってもよい。ポリ（ラクチド）は、縮合反応により乳酸から、又はより一般的には、環状ラクチドモノマーの開環重合により合成される。乳酸及びラクチドは、いずれも同じ繰り返し単位を達成することができるので、本明細書で用いられる場合、一般用語ポリ（乳酸）は、ポリマーがどのように製造されたか（例えば、ラクチド、乳酸、又はオリゴマーから）についての限定、重合度又は可塑化のレベルへの言及なしで、一般式Iの表現を意味する。
ラクチドモノマーは、一般的に3種の異なる形態；2種の立体異性体（L-及びD-ラクチド）及びラセミ体のD,L-ラクチド（メソ−ラクチド）で存在する。乳酸のオリゴマー及びラクチドのオリゴマーは、式：
Figure 2012521474
 （式中、mは約2以上約75以下の範囲の整数である）により定義される。特定の実施態様においては、mは約2以上約10以下の範囲の整数であり得る。これらの限定は、それぞれ約5,400未満及び約720未満の数平均分子量に相当し得る。ラクチド単位のキラリティーは、特に、分解速度、並びに物理的及び機械的性質を調整する手段を提供する。例えば、ポリ（L-ラクチド）は、相対的に遅い加水分解速度を有する、半結晶性ポリマーである。これは、分解可能な物質の、より遅い分解が望ましい、本発明の用途又は使用において好ましい。ポリ（D,L-ラクチド）は、結果として加水分解速度が速い、より非晶質なポリマーであってもよい。これは、より迅速な分解が適切である、他の用途又は使用に適切であるかもしれない。乳酸の立体異性体は、個々に用いてもよく、又は本発明に従い、組み合わせてもよい。更に、それらは、例えば、グリコリド、又はε−カプロラクトン、1,5-ジオキセパン-2-オン、トリメチレンカーボネートのような他のモノマー、又は異なる性質又は分解時間を有するポリマーを得るための、他の適切なモノマーと共重合してもよい。更に、乳酸立体異性体は、高分子量及び低分子量のポリラクチドと混合することにより、又はポリラクチドを他のポリエステルと混合することにより、修飾することができる。分解可能な物質としてポリラクチドが用いられる実施態様においては、特定の好ましい実施態様は、所望の分解時間及び／又は速度を提供するよう設計された、D及びL立体異性体の混合物を使用する。分解可能な物質の適切な供給源の例は、Minnetonka, MN のNatureWorks（登録商標）から、商品名「3001D」及び「4060D」で市販されているポリ（乳酸）である。
本発明において有用な脂肪族ポリエステルは、引用により本明細書に組み込まれる、米国特許第6,323,307号;第5,216,050号;第4,387,769号;第3,912,692号;及び第2,703,316号に開示されている方法等の、実質的に任意の従来の公知の製造方法により調整することができる。
ポリ無水物は、本発明において用いるのに適切であり得る、他のタイプの分解可能なポリマーである。適切なポリ無水物の例には、ポリ（無水アジピン酸）、ポリ（無水スベリン酸）、ポリ（無水セバシン酸）、及びポリ（無水ドデカン2酸）が含まれる。他の適切な例には、ポリ（無水マレイン酸）及びポリ（無水安息香酸）が含まれるが、これらに限定されない。
分解可能なポリマーの物理的性質は、繰り返し単位の組成、鎖の柔軟性、極性基の存在、分子量、分岐の程度、結晶化度、及び配向性を含むが、これらに限定されない、いくつかの因子に依存し得る。例えば、短鎖の分岐は、ポリマーの結晶化度を低下させ得るが、長鎖の分岐は、溶融粘度を低下させ、特に、引張硬化作用を伴う伸長粘度に影響を及ぼし得る。用いられる材料の性質は、更に、それを他のポリマーと混合し、共重合することにより、又は高分子構造を変化させることにより（例えば、高分岐ポリマー、星型、又はデンドリマー等）、調整することができる。このような任意の適切な分解可能なポリマーの性質（例えば、疎水性、親水性、分解速度等）は、ポリマー鎖に沿って、選択的官能基を導入することにより調整することができる。例えば、ポリ（フェニルラクチド）は、7.4のｐH、55℃において、ラセミ体ポリ（ラクチド）の速度の約5分の1の速度で分解されるであろう。本開示の利益を有する当業者は、分解可能なポリマーの所望の物理的性質を達成するために、ポリマー鎖に導入する適切な官能基を決定することができるであろう。
いくつかの実施態様においては、適切な分解可能な架橋剤の例には、脂肪アルコール、脂肪酸エステル、脂肪酸塩、又はそれらの誘導体のような分解可能な物質を含んでいてもよい。本発明において用いるのに適した脂肪アルコール及び脂肪酸エステルには、モンタニルアルコール（83℃（171°F）の融点を有する）；tert-ブチルヒドロキノン（128℃（262°F）の融点を有し水に不溶性である）；コレステロール（149℃（300°F）の融点を有し、30℃（86°F）で水に0.095mg/Lの溶解度を有する））；コレステリルノナノエート（約80℃（176°F）の融点を有し、水に不溶性である）；ベンゾイン（約137℃（279°F）の融点を有し、水に難溶性である）；ボルネオール（約208℃（406°F）の融点を有し、水に難溶性である）；エキソ-ノルボネオール（125℃（257°F）の融点を有する）；グリセルアルデヒドトリフェニルメタノール（164.2℃（324°F）の融点を有し、水に不溶性である）；没食子酸プロピル（150℃（302°F)の融点を有する）；ジメチルテレフタレート（DMT）（141℃（286°F）の融点を有し、水に、「難溶性」より可溶性である、限定的溶解性である）が含まれるが、これらに限定されない。適切な脂肪族アルコールには、例として：カンファー（C10H16O、約180℃（356°F）の融点を有し、水に難溶性である）；コレカルシフェロール（ビタミンD3として知られる。C27H44O、約85℃（185°F）の融点を有し、水に難溶性である）；リシノレイルアルコール（C18H36O2、約89℃（192°F）の融点を有する）；1-ヘプタコサノール（C27H56O、約82℃（180°F）の融点を有する）；1-テトラトリアコンタノール（ゲジルアルコールとしても知られる、C34H70O、約92℃（198°F）の融点を有する））；1-ドトリアコンタノール（ラセリルアルコール、C32H66O、約89℃（192°F）の融点を有する））；1-ヘントリアコンタノール（メリシルアルコール、C31H64O、約87℃（189°F）の融点を有する））；1-トリコンタノール（ミリシルアルコール、C30H62O、約87℃（189°F）の融点を有する））；1-ノナコサノール（C29H60O、約85℃（185°F）の融点を有する）；1-オクタサノール（モンタニルアルコールとしても知られる、C28H58O、約84℃（183°F）の融点を有する）；1-ヘキサコサノール（セリルアルコール、C26H54O、約81℃（178°F）の融点を有する）；1,14-テトラデカンジオール（C14H30O2、約85℃（185°F）の融点を有する）；1,16-ヘキサデカンジオール（C16H34O2、約91℃（196°F）の融点を有する）；1,17-ヘプタデカンジオール（C18H36O2、約96℃（205°F）の融点を有する）；1,18-オクタデカンジオール（C19H38O2、約98℃（208°F）の融点を有する）；1,19-ノナデカンジオール（C20H40O2、約101℃（214°F）の融点を有する）；1,20-エイコサンジオール（C20H42O2、約102℃（216°F）の融点を有する）；1,21-ヘンエイコサンジオール（C21H44O2、約105℃（221°F）の融点を有する）；及び1,22-ドコサンジオール（C22H46O2、約106℃（223°F）の融点を有する）も含まれる。これらの混合物も同様に適切である。これらの融点及び溶解性は、Samuel H. YalkowskyおよびYan Heによる文献、Handbook of Aqueous Solubility Data,, Publisher: CRC Press, Copyright: 2003に由来する。本発明において用いるのに適した脂肪酸塩には、スクロースジステアリン、ステアリン酸カルシウム、モノステアリン酸グリセリン、ステアリン酸亜鉛、及び88℃（190°F）の融点を有する疎水性物質であるステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸塩が含まれるが、これらに限定されない。
更に、本発明の実施態様に従い、掘削流体に界面活性剤を含有してもよい。用いることのできる適切な界面活性剤には、湿潤剤、表面張力低下剤、非乳化剤、乳化剤、地層水湿潤剤等として作用し得るものが含まれるが、これらに限定されない。それらには、非イオン性、アニオン性、カチオン性、両性及び双性イオン性界面活性剤が含まれる。特定の例には、スルホン酸アルキル、ドデシルベンゼンスルホン酸の塩等のアルキルベンジルスルホン酸塩を含むアルキルアリールスルホン酸塩、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、分岐アルキルエトキシル化アルコール、フェノール−ホルムアルデヒド非イオン性樹脂ブレンド、ココベタイン、ジオクチルナトリウムスルホサクシネート、イミダゾリン、アルファオレフィンスルホネート、直鎖アルキルエトキシル化アルコール、トリアルキルベンジルアンモニウムクロライド、ポリアミノ化脂肪酸等が含まれるが、これらに限定されない。用いられる場合、界面活性剤は、溶液の約0容量％〜約10容量％の範囲の量で濃縮物中に含まれ得る。いくつかの実施態様においては、界面活性剤は、溶液の約0容量％〜約5容量％の範囲の量で濃縮物中に含まれる。地下層の処理に用いるのに適しており、流体と不利に反応しないことが知られている、実質的に任意の他の界面活性剤を用いてもよい。
掘削流体は、本開示の利益を有する当業者により妥当に考えられるような、追加の添加剤を更に含んでいてもよい。このような添加剤の例には、乳化剤、湿潤剤、分散剤、頁岩阻害剤（shale inhibitors）、pH調整剤、脱水調整剤、逸泥剤、石灰及び水酸化カルシウム等のアルカリ性源、それらの塩、又は組合せが含まれるが、これらに限定されない。
本発明の一実施態様は、坑井ボア内に掘削流体を循環させることを含む方法であって、前記掘削流体が、分散媒、及び約1ミクロン未満の重量平均粒径を有する、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含む方法を提供する。
他の実施態様においては、本発明は、坑井ボア内の掘削ビットを通して逆相エマルション掘削流体を循環させることを含む方法であって、前記逆相エマルション掘削流体が、約1ミクロン未満の重量平均粒径を有する、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含有する方法を提供する。
更に他の実施態様においては、本発明は、坑井ボア内に掘削流体を循環させる方法であって、該掘削流体が、分散媒；及びサブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含み、前記サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも10％の粒子が約0.2ミクロン未満の直径を有し、前記サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも50％の粒子が約0.3ミクロン未満の直径を有し、前記サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも90％の粒子が約0.5ミクロン未満の直径を有するような粒径分布を有する方法を提供する。
本発明の実施態様によれば、分散媒及び増量剤を含む掘削流体を、坑井ボアの掘削に用いることができる。前述したように、増量剤の実施態様は、サブミクロンの沈降バライトを含む。特定の実施態様においては、掘削ビットは、掘削パイプのいくつかの部分を含む掘削ストリングの端に備え付けることができる。掘削ビットは、例えば、掘削ビットに力を加え、回転させることによって坑井ボアを拡張するために用いることができる。掘削流体は、掘削パイプを通り、掘削ビットを通って下方に循環し、掘削パイプと坑井ボアとの間の環状空間を通って上方の表面に進む。一実施態様においては、掘削流体は、例えば、非生産区域を通って、地下層中の坑井ボアの通常の掘削のために使用することができる。他の実施態様においては、掘削流体は、炭化水素を含む区域を通る掘削のために設計することができる。
本発明の更なる理解を促進するために、いくつかの実施態様の特定の態様の以下の実施例が与えられる。以下の実施例は、発明の完全な範囲を限定、又は定義するために読むべきではない。
（実施例1）
この一連の試験のために、沈降バライト及びAPIバライトの混合物を用いて、いくつかの17.9lb/gal（2.14g/cm3）の油をベースとする掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相（EDC 99 DW、Total Fina Elfから入手可能な硬化鉱油）に乳化した。試料流体中の油−水の比は85/15であった。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。APIバライトに対する沈降バライトの混合比は、試料流体#1、#2及び#3について、それぞれ重量比で90/10、70/30及び50/50であった。これらの試料流体中で、有機親和性クレイは用いなかった。各試料には、6ポンド／バレル（lb/bbl）の、Halliburton Energy Servicesから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤、及び5lb/bbl（14.25kg/m3）の、重合性脱水調整剤も含まれいた。
下記表1は、120°F（48.9℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度（1分あたりの回転数又はrpm）における各試料流体の粘度を示す。表1には、400°F（204℃）、45°で120時間、静止して熟成した後の、高温、高圧（HPHT）脱水試験及び沈下（sag）指数の結果も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。沈下指数は、Db/2Dmから計算した（ここで、Dbは静止して熟成した後の特定の試料流体の低い方、3分の1の密度であり、Dmは元の流体の密度である。）。低い沈下指数は、粒子沈殿に対する、良好な流体の安定性を示す。試料流体#3の性質は、72時間の静止熟成後に測定した。
Figure 2012521474
前記実施例から、沈降バライト画分の増加は、粒子沈殿に対する安定性を向上させることがわかる。同時に起こる粘度上昇は、ほとんどの掘削操作にとっていまだ許容し得る。脱水の増加は、沈降バライト粒子の狭いサイズ分布による。
（実施例2）
この一連の試験のために、沈降バライト及びAPIバライトの混合物を用いて、いくつかの17.9lb/gal（2.14g/cm3）の油をベースとする掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相（EDC 99 DW、Total Fina Elfから入手可能な硬化鉱油）に乳化した。試料流体中の油−水の比は80/20であった。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。APIバライトに対する沈降バライトの混合比は、試料流体#4及び#5について、それぞれ重量比で30/70及び50/50であった。これらの試料流体中で、有機親和性クレイは用いなかった。各試料には、8lb/bbl（22.8kg/m3）の、Halliburton Energy Servicesから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤、及び7lb/bbl（19.95kg/m3）の、重合性脱水調整剤も含まれていた。
下記表2は、120°F（48.9℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度における各試料流体の粘度を示す。表2には、400°F（204℃）で45°で120時間、静止して熟成した後の、HPHT脱水試験及び沈下（sag）指数の結果も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。沈下指数は、Db/2Dmから計算した（ここで、Dbは静止して熟成した後の特定の試料流体の低い方、3分の1の密度であり、Dmは元の流体の密度である。）。
Figure 2012521474
前記実施例から、試料5の沈降バライトの増量は、粘度及び脱水に有害な影響を及ぼさずに、粒子沈殿に対する安定性を向上させることがわかる。
（実施例3）
この一連の試験のために、いくつかの17.9lb/gal（2.14g/cm3）の油をベースとする掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相（EDC 99 DW、Total Fina Elfから入手可能な硬化鉱油）に乳化した。試料流体中の油−水の比は80/20であった。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。試料流体#6（比較例）は、唯一の増量剤として四酸化マンガン（MICROMAX（商標）増量剤）を、粘性化剤として、総量5lb/gal（14.25kg/m3）の有機親和性クレイ種を用いた。試料流体#7は、沈降バライト及びMICROMAX（商標）増量剤の混合物を、重量で30/70の混合比で用いた。流体#7においては有機親和性クレイは用いなかった。各試料には、8lb/bbl（22.8kg/m3）の、Halliburton Energy Servicesから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤、及び7lb/bbl（19.95kg/m3）の、重合性脱水調整剤も含まれていた。
表2は、400°F（204℃）で、45°で120時間、静止して熟成した後のHPHT脱水試験及び沈下指数の結果をも示す。
下記表3は、120°F（48.9℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度における各試料流体の粘度を示す。表2には、400°F（204℃）で45°で60時間（試料流体#6）及び120時間（試料流体#7）、静止して熟成した後の、HPHT脱水試験及び沈下（sag）指数の結果も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。沈下指数は、Db/2Dmから計算した（ここで、Dbは静止して熟成した後の特定の試料流体の低い方、3分の1の密度であり、Dmは元の流体の密度である。）。
Figure 2012521474
前記実施例は、抗沈下安定性の増大を有し（高温で静止して熟成する期間が長いほど、長期間の沈下指数が低下）、明らかにMICROMAX（商標）増量剤を含む流体中への沈降バライトの配合の利点を示す。更に、好ましい低粘度が、有機親和性クレイを用いない試料7で維持された。脱水調整は満足のいくものであった。
（実施例4）
この一連の試験のために、沈降バライトを用いて、いくつかの11lb/gal（1.32kg/L）の油をベースとする掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相に乳化した。試料流体中の油−水の比（OWR）を下記表に示す。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。各試料は、Exxon Mobil から市販されているESCAID（商標）110炭化水素、Halliburton Energy Services, Inc.から市販されているBDF-364乳化剤、EZMUL（登録商標）NT共乳化剤（Diversity Technologies Corp.から市販されている灯油溶媒中のポリアミン及び脂肪酸の部分アミド）、OLEO Chemicalsから市販されているHA 1281共界面活性剤、全てHalliburton Energy Services, Inc.から市販されている、ADAPTA（商標）脱水軽減剤、GELTONE（登録商標）V有機親和性クレイ、BARACARB（登録商標）架橋剤、及びLIQUITONE（商標）、重合性脱水調整剤を含んでいた。表4は、各試料の成分の量をポンドで示す。各試料には、8ポンド／バレル（lb/bbl）の、Halliburton Energy Services, Incから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤、及び2lb/bbl（5.7kg/m3）の水酸化カルシウム（石灰）も含まれていた。各試料を、250°F（121℃）で16時間熱間圧延した。
表5は、50℃（10℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度（1分あたりの回転数又はrpm）における各試料流体の粘度、センチポイズ（cp）による塑性粘度、降伏点、10-秒ゲル強度、及び10-分ゲル強度を示す。表5には、250°F（121℃）及び500psi（3.4MPa）における、高温、高圧（HPHT）脱水試験の結果も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。試験は、American Petroleum Institute Recommended Practice 13B-2, 第3版, February 1998に従って実施した。
Figure 2012521474
Figure 2012521474
前記実施例から、サブミクロンの沈降バライトを含む本発明の掘削流体が好ましい特性を有することがわかる。
（実施例5）
この一連の試験のために、沈降バライトを用いて、いくつかの14lb/gal（1.68 kg/L）の油をベースとする掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相に乳化した。試料流体中の油−水の比（OWR）を下記表に示す。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。各試料は、Exxon Mobil から市販されているESCAID（商標）110炭化水素、Halliburton Energy Services, Inc.から市販されているBDF-364乳化剤、EZMUL（登録商標）NT共乳化剤（Diversity Technologies Corp.から市販されている灯油溶媒中のポリアミン及び脂肪酸の部分アミド）、OLEO Chemicalsから市販されているHA 1281共界面活性剤、両者ともHalliburton Energy Services, Inc.から市販されている、BARACARB（登録商標）架橋剤、及びBDF-454、重合性脱水調整剤を含んでいた。表6は、各試料の成分の量をポンドで示す。各試料には、8ポンド／バレル（lb/bbl）（22.8kg/m3）の、Halliburton Energy Services, Incから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤も含まれていた。各試料を、300°F（149℃）で16時間熱間圧延した。
表7は、50℃（10℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度（1分あたりの回転数又はrpm）における各試料流体の粘度、センチポイズ（cp）による塑性粘度、降伏点、10-秒ゲル強度、及び10-分ゲル強度を示す。表7には、250°F（121℃）及び500psi（3.4MPa）における、高温、高圧（HPHT）脱水試験の結果も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。試験は、American Petroleum Institute Recommended Practice 13B-2, 第3版, February 1998に従って実施した。
Figure 2012521474
Figure 2012521474
前記実施例から、サブミクロンの沈降バライトを含む本発明の掘削流体が好ましい特性を有することがわかる。
（実施例6）
この一連の試験のために、沈降バライトを用いて、いくつかの14lb/gal（1.68 kg/L）の油をベースとする掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相に乳化した。試料流体中の油−水の比（OWR）を下記表に示す。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。各試料は、Exxon Mobil から市販されているESCAID（商標）110炭化水素、Halliburton Energy Services, Inc.から市販されているBDF-364乳化剤、EZMUL（登録商標）NT共乳化剤（Diversity Technologies Corp.から市販されている灯油溶媒中のポリアミン及び脂肪酸の部分アミド）、OLEO Chemicalsから市販されているHA 1281共界面活性剤、全てHalliburton Energy Services, Inc.から市販されている、ADAPTA（商標）脱水軽減剤、GELTONE（登録商標）V有機親和性クレイ、BARACARB（登録商標）架橋剤、及びLIQUITONE（商標）、重合性脱水調整剤を含んでいた。表8は、各試料の成分の量をポンドで示す。各試料には、8ポンド／バレル（lb/bbl）（22.8kg/m3）の、Halliburton Energy Services, Incから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤、及び2lb/bbl（5.7kg/m3）の水酸化カルシウム（石灰）も含まれていた。各試料を、300°F（149℃）で16時間熱間圧延した。
表9は、50℃（10℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度（1分あたりの回転数又はrpm）における各試料流体の粘度、センチポイズ（cp）による塑性粘度、降伏点、10-秒ゲル強度、及び10-分ゲル強度を示す。表9には、250°F（121℃）及び500psi（3.4MPa）における、高温、高圧（HPHT）脱水試験の結果も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。試験は、American Petroleum Institute Recommended Practice 13B-2, 第3版, February 1998に従って実施した。
Figure 2012521474
Figure 2012521474
前記実施例から、サブミクロンの沈降バライトを含む本発明の掘削流体が好ましい特性を有することがわかる。
（実施例7）
この一連の試験のために、沈降バライトを用いて、いくつかの16lb/gal（1.92 kg/L）の油をベースとする掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相に乳化した。試料流体中の油−水の比（OWR）を下記表に示す。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。各試料は、Exxon Mobil から市販されているESCAID（商標）110炭化水素、Halliburton Energy Services, Inc.から市販されているBDF-364乳化剤、EZMUL（登録商標）NT共乳化剤（Diversity Technologies Corp.から市販されている灯油溶媒中のポリアミン及び脂肪酸の部分アミド）、OLEO Chemicalsから市販されているHA 1281共界面活性剤、全てHalliburton Energy Services, Inc.から市販されている、BDF-454重合性脱水調整剤、OMC（登録商標）2オリゴマー性脂肪酸油泥調整剤（oil mud conditioner）、OMC（登録商標）42ポリイミド界面活性剤油泥調整剤、GELTONE（登録商標）V有機親和性クレイ、及びBARACARB（登録商標）架橋剤を含んでいた。表10は、各試料の成分の量をポンドで示す。各試料には、8ポンド／バレル（lb/bbl）の、Halliburton Energy Services, Incから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤も含まれていた。各試料を、350°F（177℃）で16時間熱間圧延した。
表11は、50℃（10℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度（1分あたりの回転数又はrpm）における各試料流体の粘度、センチポイズ（cp）による塑性粘度、降伏点、10-秒ゲル強度、及び10-分ゲル強度を示す。表11には、250°F（121℃）及び500psi（3.4MPa）における、高温、高圧（HPHT）脱水試験の結果も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。試験は、American Petroleum Institute Recommended Practice 13B-2, 第3版, February 1998に従って実施した。
Figure 2012521474
Figure 2012521474
前記実施例から、サブミクロンの沈降バライトを含む本発明の掘削流体が好ましい特性を有することがわかる。
（実施例8）
この一連の試験のために、沈降バライトを用いて、いくつかの16lb/gal（1.92 kg/L）の油をベースとする掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相に乳化した。試料流体中の油−水の比（OWR）を下記表に示す。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。各試料は、Exxon Mobil から市販されているESCAID（商標）110炭化水素、EZMUL（登録商標）NT共乳化剤（Diversity Technologies Corp.から市販されている灯油溶媒中のポリアミン及び脂肪酸の部分アミド）、全てHalliburton Energy Services, Inc.から市販されている、OMC（登録商標）2オリゴマー性脂肪酸油泥調整剤、ADAPTA（商標）脱水軽減剤、GELTONE（登録商標）V有機親和性クレイ、及びBARACARB（登録商標）架橋剤を含んでいた。表12は、各試料の成分の量をポンドで示す。各試料には、8ポンド／バレル（lb/bbl）（22.8kg/m3）の、Halliburton Energy Services, Incから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤、及び2lb/bbl（5.7kg/m3）の水酸化カルシウム（石灰）も含まれていた。試料37〜41を250°F（121℃）で16時間熱間圧延し、試料42〜43を350°F（177℃）で16時間熱間圧延した。
表13は、50℃（10℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度（1分あたりの回転数又はrpm）における各試料流体の粘度、センチポイズ（cp）による塑性粘度、降伏点、10-秒ゲル強度、及び10-分ゲル強度を示す。表13には、試料37〜41について250°F（121℃）及び500psi（3.4MPa）で実施し、試料42〜43について350°F（177℃）及び500psi（3.4MPa）で実施した、高温、高圧（HPHT）脱水試験の結果も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。試験は、American Petroleum Institute Recommended Practice 13B-2, 第3版, February 1998に従って実施した。
Figure 2012521474
Figure 2012521474
前記実施例から、サブミクロンの沈降バライトを含む本発明の掘削流体が好ましい特性を有することがわかる。
（実施例10）
この一連の試験のために、沈降バライトを用いて、いくつかの掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相に乳化した。試料流体中の油−水の比（OWR）を下記表に示す。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。各試料は、Exxon Mobil Corp.から市販されているXP-07炭化水素、EZMUL（登録商標）NT共乳化剤（Diversity Technologies Corp.から市販されている灯油溶媒中のポリアミン及び脂肪酸の部分アミド）、全てHalliburton Energy Services, Inc.から市販されている、ADAPTA（商標）脱水軽減剤、GELTONE（登録商標）V有機親和性クレイ、及びBARACARB（登録商標）架橋剤を含んでいた。表14は、各試料の成分の量をポンドで示す。各試料には、8ポンド／バレル（lb/bbl）（22.8kg/m3）の、Halliburton Energy Services, Incから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤、及び2lb/bbl（5.7kg/m3）の水酸化カルシウム（石灰）も含まれていた。試料44を250°F（121℃）で16時間熱間圧延し、試料45を300°Fで16時間熱間圧延し、試料46を350°F（177℃）で16時間熱間圧延した。
表15は、50℃（10℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度（1分あたりの回転数又はrpm）における各試料流体の粘度、センチポイズ（cp）による塑性粘度、降伏点、10-秒ゲル強度、及び10-分ゲル強度を示す。表15には、試料44について250°F（121℃）及び500psi（3.4MPa）で、試料45について300°F（149℃）及び及び500psi（3.4MPa）で、試料46について350°F（177℃）及び500psi（3.4MPa）で実施した、高温、高圧（HPHT）脱水試験の結果も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。試験は、American Petroleum Institute Recommended Practice 13B-2, 第3版, February 1998に従って実施した。
Figure 2012521474
Figure 2012521474
前記実施例から、サブミクロンの沈降バライトを含む本発明の掘削流体が好ましい特性を有することがわかる。
（実施例11）
この一連の試験のために、沈降バライトを用いて、いくつかの16lb/gal（1.92 kg/L）の油をベースとする掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相に乳化した。試料流体中の油−水の比（OWR）を下記表に示す。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。各試料は、Exxon Mobil から市販されているESCAID（商標）110炭化水素、EZMUL（登録商標）NT共乳化剤（Diversity Technologies Corp.から市販されている灯油溶媒中のポリアミン及び脂肪酸の部分アミド）、BDF-454重合性脱水調整剤、OMC（登録商標）2オリゴマー性脂肪酸油泥調整剤、ADAPTA（商標）脱水軽減剤、GELTONE（登録商標）V有機親和性クレイ、及びBARACARB（登録商標）架橋剤を含んでいた。表16は、各試料の成分の量をポンドで示す。各試料には、8ポンド／バレル（lb/bbl）（22.8kg/m3）の、Halliburton Energy Services, Incから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤、及び2lb/bbl（5.7kg/m3）の水酸化カルシウム（石灰）も含まれていた。各試料を350°F（177℃）で16時間熱間圧延した。
表17は、50℃（10℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度（1分あたりの回転数又はrpm）における各試料流体の粘度、センチポイズ（cp）による塑性粘度、降伏点、10-秒ゲル強度、及び10-分ゲル強度を示す。表17には、250°F（121℃）で72時間、静止して熟成した後の、高温、高圧（HPHT）脱水試験及び沈下指数の結果も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。沈下指数は、Db/2Dmから計算した（ここで、Dbは静止して熟成した後の特定の試料流体の低い方、3分の1の密度であり、Dmは元の流体の密度である。）。低い沈下指数は、粒子沈殿に対する、良好な流体の安定性を示す。
Figure 2012521474
Figure 2012521474
前記実施例から、サブミクロンの沈降バライトを含む本発明の掘削流体が好ましい特性を有することがわかる。
（実施例12）
この一連の試験のために、沈降バライトを用いて、いくつかの11lb/gal（1.32 kg/L）の油をベースとする掘削流体を調製した。流体の密度は、標準的な化学てんびんから得た。流体を、Hamilton Beachマルチミキサーを用いて1時間かけて混合した。内部の塩水相（250,000ppmの塩化カルシウム）を、連続的な油相に乳化した。試料流体中の油−水の比（OWR）を下記表に示す。試料流体の所望の密度に従い、増量剤の量を調整した。各試料は、Exxon Mobil から市販されているESCAID（商標）110炭化水素、EZMUL（登録商標）NT共乳化剤（Diversity Technologies Corp.から市販されている灯油溶媒中のポリアミン及び脂肪酸の部分アミド）、BDF-454重合性脱水制御剤、OMC（登録商標）2オリゴマー性脂肪酸油泥調整剤、ADAPTA（商標）脱水軽減剤、GELTONE（登録商標）V有機親和性クレイ、及びBARACARB（登録商標）架橋剤を含んでいた。表18は、各試料の成分の量をポンドで示す。各試料には、8ポンド／バレル（lb/bbl）（22.8kg/m3）の、Halliburton Energy Services, Incから市販されているDURATONE（登録商標）E脱水調整剤、及び2lb/bbl（5.7kg/m3）の水酸化カルシウム（石灰）も含まれていた。各試料を250°F（121℃）で16時間熱間圧延した。
表19は、50℃（10℃）で、Fann 35レオメータを用いて測定した、種々の剪断速度（1分あたりの回転数又はrpm）における各試料流体の粘度、センチポイズ（cp）による塑性粘度、降伏点、10-秒ゲル強度、及び10-分ゲル強度を示す。表19には、250°F（121℃）で72時間、静止して熟成した後の高温、高圧（HPHT）脱水試験の結果及び沈下指数も含まれる。脱水は、飽和API HPHT脱水セルを用いて測定した。沈下指数は、Db/2Dmから計算した（ここで、Dbは静止して熟成した後の特定の試料流体の低い方、3分の1の密度であり、Dmは元の流体の密度である。）。低い沈下指数は、粒子沈殿に対する、良好な流体の安定性を示す。
Figure 2012521474
Figure 2012521474
前記実施例から、サブミクロンの沈降バライトを含む本発明の掘削流体が好ましい特性を有することがわかる。
従って、本発明は、目的、及び本明細書に固有である、それらと同様に言及される利点を達成するために十分に適合される。本発明は、異なるが、本明細書の開示の利益を有する当業者には同等の様式で、修飾し、実施することができるので、前述の特定の実施態様は、単に例示である。更に、以下の請求項に記載する以外、本明細書に示される構成又は設計の詳細に限定されないことを意図する。従って、前述の特定の説明的実施態様は、変更かつ修飾してもよく、このような全ての変形は、本発明の範囲内であると考えられることは明らかである。特に、本明細書に開示される値のあらゆる範囲（その形態の、「約a〜約b」又は同等に、「およそa〜b」又は同等に、「およそa-b」）は、値のそれぞれの範囲のべき集合（全てのサブセットのセット）、及び値の広い範囲内に含まれるあらゆる範囲を示すことを言及すると理解すべきである。更に、請求項において用いられる場合、不定冠詞「a」又は「an」は、本明細書において、それが導入される1個又はそれ以上の要素を意味すると定義される。また、請求項の用語は、特許権者により明確かつ明瞭に定義されない限り、単純で通常の意味を有する。

Claims (20)

  1. 分散媒；及び
    約1ミクロン未満の重量平均粒径を有する、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含む掘削流体。
  2. 約9ポンド／ガロン（1.08kg/L）〜約22ポンド／ガロン（2.64kg/L）の密度を有する、請求項１記載の掘削流体。
  3. 前記分散媒が、水性流体及び油性流体からなる群から選択される、少なくとも1種の流体を含む、請求項１又は２記載の掘削流体。
  4. 前記増量剤が、掘削流体の約70容量％以下の量で前記掘削流体中に存在する、請求項１〜３のいずれか１項記載の掘削流体。
  5. 前記サブミクロンの沈降バライトが、前記サブミクロンの沈降バライト中の粒子の少なくとも約90％が約1ミクロン未満の直径を有するような粒径分布を有する、請求項１〜４のいずれか１項記載の掘削流体。
  6. 前記サブミクロンの沈降バライトが、前記サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも10％の粒子が約0.2ミクロン未満の直径を有し、前記サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも50％の粒子が約0.3ミクロン未満の直径を有し、前記サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも90％の粒子が約0.5ミクロン未満の直径を有するような粒径分布を有する、請求項１〜５のいずれか１項記載の掘削流体。
  7. 前記サブミクロンの沈降バライトが、前記増量剤の約10重量％〜約90重量％の量で前記増量剤中に存在する、請求項１〜６のいずれか１項記載の掘削流体。
  8. 前記掘削流体が、基本的に粘性化剤を含まない、請求項１〜７のいずれか１項記載の掘削流体。
  9. 前記増量剤が、約2.6を超える比重を有する粒子を更に含む、請求項１〜８のいずれか１項記載の掘削流体。
  10. 約2.6を超える比重を有する粒子が、バライト、ヘマタイト、イルメナイト、四酸化マンガン、方鉛鉱、及び炭酸カルシウムからなる群から選択される少なくとも1種の成分を含む、請求項９記載の掘削流体。
  11. 請求項１〜１０のいずれか１項記載の掘削流体を、坑井ボア内に循環させることを含む方法。
  12. 坑井ボア中の掘削ビットを通して逆相エマルション掘削流体を循環させることを含む方法であって、前記逆相エマルション掘削流体が、約1ミクロン未満の重量平均粒径を有する、サブミクロンの沈降バライトを含む増量剤を含有する方法。
  13. 前記掘削流体が、約9ポンド／ガロン（1.08kg/L）〜約22ポンド／ガロン（2.64kg/L）の密度を有する、請求項１２記載の方法。
  14. 前記サブミクロンの沈降バライトが、前記サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも10％の粒子が約0.2ミクロン未満の直径を有し、前記サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも50％の粒子が約0.3ミクロン未満の直径を有し、前記サブミクロンの沈降バライト中の少なくとも90％の粒子が約0.5ミクロン未満の直径を有するような粒径分布を有する、請求項１２又は１３記載の方法。
  15. 前記サブミクロンの沈降バライトが、前記増量剤の約10重量％〜約90重量％の量で前記増量剤中に存在する、請求項１２〜１４のいずれか１項記載の方法。
  16. 前記掘削流体が、基本的に粘性化剤を含まない、請求項１２〜１５のいずれか１項記載の方法。
  17. 前記増量剤が、約2.6を超える比重を有する粒子を更に含む、請求項１２〜１６のいずれか１項記載の方法。
  18. 前記約2.6を超える比重を有する粒子が、粒子の約90重量％を超える量で四酸化マンガンを含む、請求項１７記載の方法。
  19. 前記増量剤中の、約2.6を超える比重を有する粒子に対する、サブミクロンの沈降バライトの比が、約10:90〜約90:10である、請求項１７又は１８記載の方法。
  20. 前記増量剤中の、約2.6を超える比重を有する粒子に対する、サブミクロンの沈降バライトの比が、約30:70〜約70:30である、請求項１７〜１９のいずれか１項記載の方法。
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