JP2017516876A - ジブロックコポリマーを含む掘削流体組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも４０重量％のポリスチレン含有率を有する選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーに関し、このコポリマーは油性泥水組成物に添加された場合、流体損失を大幅に低減する。ジブロックにおけるポリスチレンは６０ｋｇ／モルを超える真の分子量を有し、ジブロックコポリマーの見掛けの総分子量は少なくとも１６０ｋｇ／モルである。１バレル当たり約０．５ポンドから１バレル当たり約１０ポンドの選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーおよび増量剤を含む掘削泥水は増量剤の良好な懸濁を示し、流体損失性能が改善された掘削流体組成物をもたらす。

Description

本発明は、油性泥水組成物に添加した場合実質的に流体損失を減少させる、選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーを含む掘削流体組成物に関する。さらに、掘削流体組成物は、３００°Ｆでの経年劣化後の粘度およびゲル強度などのレオロジー特性のバランスを有する。本発明はさらに、選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーに関する。ジブロックのポリスチレンは少なくとも４０重量％のポリスチレン含有率、６０ｋｇ／モルより大きいポリスチレンブロックの真の分子量を有し、ジブロックコポリマーの見掛けの総分子量は少なくとも１６０ｋｇ／モルである。

掘削泥水は、ガスおよび／または石油生産のための地下鉱床における掘削孔の掘削方法で使用される。ボーリングは井戸掘削工具および掘削流体によって達成される。掘削泥水は、ドリルビットを冷却し、滑りやすくし、掘削流体が井戸の中および外に循環されるときに表面に切り取った物を運び、掘削パイプおよびドリルビットの重量の少なくとも一部を支持し、裸孔の壁の陥没を防止するよう静水圧ヘッドを提供し、掘削泥水の過度の通過を防止するよう薄い半透過層として機能するフィルターケーキを裸孔の表面上に堆積させ、掘削分野において周知である他の機能を実行するのに役立つ。掘削流体が粘度およびゲル強度のような望ましいレオロジー特性を有することに加えて、比較的低い割合の濾過または流体損失を呈することは重要である。

掘削泥水は、掘削流体の流体損失特性を決定し、ならびに頁岩および粘土崩壊を阻害するのに重要な添加剤および調整剤を含有する。米国特許第５９０９７７９号は、そのような添加剤または薬剤が、変性褐炭、ポリマー、酸化アスファルト、ギルソナイト、アミドまたはポリアルキルポリアミンとフミン酸を反応させることによって調製されるフミン酸塩を含むことを開示する。掘削泥水組成物に添加される流体損失剤の量は、通常、掘削泥水の１０重量％未満、好ましくは５重量％未満である。

米国特許第５８８３０５４号は、熱的に安定な掘削流体系を作るために、油性掘削流体に約５００，０００ｇ／モルを超える平均分子量を有するランダムスチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）コポリマーを添加することを開示する。ＳＢＲの濃度は、１バレル当たり約１から約６ポンドである。この特許によれば、得られた掘削泥水系は、高温および高圧条件での流体損失制御を示す。この文献はブロックスチレン−ブタジエンコポリマー（３０重量％のポリスチレン）とランダムＳＢＲコポリマーの流体損失（ｍＬ／３０分）を比較した。ランダムＳＢＲの流体損失特性は、スチレン系ブロックコポリマーよりも著しく良好であることが開示されている。

米国特許第５９２５１８２号は、水性掘削泥水に油溶性のブロックまたはランダムコポリマーを添加することを開示する。コポリマーは、スチレン−イソプレンおよびスチレン−ブタジエンを含み、約０．１から約１０重量％の範囲の量で流体中に存在することができる。コポリマーは、水性掘削流体に使用するための安定な液体組成物を提供する。しかし、この文献は、スチレンおよびブタジエンの放射状ブロックコポリマーが掘削泥水の流体損失を著しく低減することを開示しない。

米国特許第６０３４０３７号は、スチレン、ブタジエン、およびイソプレンからなる群から選択される少なくとも２つのモノマーからなるポリマーを含むポリマー流体損失制御剤を１バレル当たり２０ポンドまで含有する合成の油性掘削流体を開示する。表Ａは、合成油、石灰、流体損失制御剤、有機物親和性粘土、ブライン、増量剤、スチレン−ブタジエンコポリマーを含む典型的な掘削流体を開示する。

米国特許第６０１７８５４号は、流体の損失を防ぐのに役立つスチレン系ブロックコポリマーを含有する非水性の掘削流体を開示する。米国特許第６０１７８５４号に開示されているように、選択的に水素化されたイソプレン−スチレンブロックコポリマーが、低毒性の合成掘削流体のための流体損失剤として使用される。この特許の実施例は、２８％のスチレンおよび７２％のエチレン／プロピレンを含む直鎖状スチレン−エチレン／プロピレン（ＳＥＰ）の使用を開示する。掘削泥水中の総ブロックコポリマー濃度は、約０．０１から１０重量％である。

ＷＯ２００４／０２２６６８号は、高温高圧流体損失値を下げることにより掘削泥水の流体損失を改善するための、２５重量％以上のポリスチレンを有する放射状スチレン−ブタジエン−スチレンコポリマーを１０重量％まで含有する油性泥水を請求する。スチレン−エチレン／プロピレンコポリマー（選択的に水素化されたイソプレン−スチレンブロックコポリマー）も明細書中で開示されている。

米国特許第５９０９７７９号明細書 米国特許第５８８３０５４号明細書 米国特許第５９２５１８２号明細書 米国特許第６０３４０３７号明細書 米国特許第６０１７８５４号明細書 国際公開第２００４／０２２６６８号

我々は、少なくとも４０重量％以上のポリスチレンを含有する選択的に水素化されたイソプレン−スチレンブロックコポリマーが、このコポリマーを含まない掘削流体と比較した場合、掘削流体の流体損失特性を改善することを発見した。

この発明の目的は、少なくとも４０重量％のポリスチレン含有率を有するジブロックコポリマーを含有する、流体損失特性が改善された油性掘削流体組成物を提供することである。

少なくとも４０重量％以上のポリスチレンを含むジブロックコポリマーを約１０重量％まで含む掘削流体組成物を提供することが本発明のさらなる目的である。

流体損失特性が改善された新しい掘削流体組成物、特に、１バレル（４２ガロン）当たり約０．５ポンドから１バレル当たり約１０ポンドの、少なくとも４０重量％のポリスチレン含有率を有する選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーを含む掘削泥水を使用する掘削システムを提供することが本発明のさらなる目的である。１ガロン当たり約１２ポンドの密度（ｐｐｇ）を有する泥水に対し、これは、約０．１重量％から約２重量％のブロックコポリマーに相当する。

本発明は、予想外に、特に高温（＞３００°Ｆ、好ましくは＞３５０°Ｆ）、高圧（＞５００ｐｓｉ）の条件下での流体損失制御の著しい改善をもたらす油性掘削泥水組成物に添加される選択的に水素化されたイソプレン−スチレンブロックコポリマーに関する。掘削泥水は、地下層に掘削孔を掘削するための回転するドリルビットと組み合わせて使用される。掘削方法は、掘削孔内でドリルビットを回転させる工程、ドリルで切り取った物を補足するために掘削孔に掘削流体組成物を導入する工程、掘削孔からドリルで切り取った物の少なくとも一部を運ぶ工程を含む。このような方法で用いられる掘削システムは、地下層、地下層を貫通する掘削孔、掘削孔にぶら下げられたドリルビット、および掘削孔内に位置し、ドリルビットと近接する掘削流体を含む。

本発明の目的のための掘削流体組成物は、以下の成分を有する流体である。即ち、油性掘削泥水、増量剤、ブロックコポリマー、および他の任意成分である。掘削泥水は、以下の成分を有する組成物である。即ち、油、ブライン、石灰、ゲル化剤、乳化剤、および湿潤剤である。油はディーゼル油、低毒性合成油、例えば、ＥＳＣＡＩＤ（Ｒ） １１０（エクソンモービル社）、ＮＯＶＡＰＬＵＳ（Ｒ）掘削流体（Ｍ−１ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｍｕｄｓ ＬＬＣから）もしくはＳＡＲＡＬＩＮＥ（Ｒ）（Ｕｎｉｃａｌ社）、アルファ−オレフィン油，内部オレフィン、例えば、ＡｌｐｈａＰｌｕｓ（Ｒ） Ｃ１６１８（シェブロン・フィリップス・ケミカル社）、または非合成油、例えば、鉱油とすることができる。低毒性油は発がん性ではなく、環境に優しく、かつ従来のディーゼル油よりも安全なものである。ブラインは、典型的には、塩化カルシウム等の塩を含む。典型的には、油：ブラインの比は７０：３０（ｗ／ｗ）の範囲である。ゲル化剤は、アミン変性ヘクトライト、ベントナイトおよびそれらの混合物等の有機物親和性粘土であることができる。有機物親和性粘土は増量剤が沈殿するのを防止する掘削流体組成物の低せん断粘度を増大させる。乳化剤および湿潤剤としては、界面活性剤およびイオン性界面活性剤、例えば、脂肪酸、アミン、アミド、有機スルホン酸塩およびそれらの混合物が挙げられる。増量剤としては、バライト（硫酸バリウム）、ヘマタタイト（ｈｅｍａｔａｔｉｔｅ）、炭酸カルシウム、方鉛鉱、菱鉄鉱およびそれらの混合物等の材料が挙げられる。増量剤は、典型的には、１ガロン当たり９から１８ポンドの間に密度を調整するために掘削泥水に添加される。典型的な他の成分としては、変性褐炭、ポリマー、酸化アスファルト、ギルソナイト、アミドまたはポリアルキルポリアミンとフミン酸を反応させることによって調製されるフミン酸塩が挙げられる。これら他の成分は低温で流体損失を制御するのを助けることができる。

流体損失制御剤として掘削泥水にジブロックスチレン−イソプレンブロックコポリマーを添加することが知られているが、本発明の流体損失剤は、少なくとも４０重量％のポリスチレン含有率を有し、少なくとも６０ｋｇ／モルのポリスチレンブロックの真の分子量、および少なくとも１６０ｋｇ／モルの全ジブロック見掛けの分子量を有する、選択的に水素化されたイソプレン−スチレンブロックコポリマーである。本明細書で使用されるように、用語「分子量」は、ポリマーまたはコポリマーのブロックのｇ／モルで表される真の分子量を意味する。本明細書および特許請求の範囲において言及される分子量は、ＡＳＴＭ Ｄ５２９６に従って行われるような、ポリスチレン較正標準を用いるゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定することができる。ＧＰＣは、ポリマーが分子サイズに応じて分離され、最大分子が最初に溶出される周知の方法である。クロマトグラフは、市販のポリスチレン分子量標準を用いて較正される。そのように較正されたＧＰＣを用いて測定したポリマーの分子量は、スチレン当量または見掛けの分子量である。ポリマーの組成および構造が既知である場合、見掛けの分子量は真の分子量に変換することができる。本発明の場合には、ポリマーのスチレン含有率およびイソプレンセグメントのビニル含有率についての知識は真の分子量を決定するのに十分である。使用される検出器は、好ましくは、組合せ紫外線および屈折率検出器である。

本発明のブロックコポリマーは、選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーである。選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーは、少なくとも４０重量％のポリスチレン含有率、好ましくは４０から５０重量％のポリスチレン含有率を有する。

米国特許第４０３９５９３号およびＲｅ２７１４５号に記載されているように、リチウム開始剤を用いる、スチレン等のモノアルケニルアレーンおよびイソプレン等の共役ジエンのアニオン重合は周知である。重合は、各リチウム部位にリビングポリマー骨格を構築するモノリチウム、ジリチウムまたはポリリチウム開始剤で開始される。

一般に、本発明において有用なポリマーは、−１５０から３００℃の温度範囲、好ましくは０から１００℃の温度範囲で適切な溶媒中でモノマー（単数または複数）を有機アルカリ金属化合物と接触させることによって調製することができる。特に有効な重合開始剤は、一般式ＲＬｉを有する有機リチウム化合物であり、式中Ｒは１から２０個の炭素原子を有する脂環族、脂環式またはアルキル置換脂環式基である。適切な溶媒としては、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンもしくはシクロヘキサンもしくはシクロヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエンおよびキシレン、ならびにテトラヒドロフランもしくはジエチルエーテル等のエーテルが挙げられる。

選択的水素化は、従来技術で知られているいくつかの方法のいずれかを介して行うことができる。例えば、このような水素化は、例えば、米国特許第３５９５９４２号、第 ３６３４５４９号、第３６７００５４号、第３７００６３３号およびＲｅ．２７１４５号に教示されているもののような方法を用いて達成され、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。これらの方法は、芳香族またはエチレン性不飽和を含有するポリマーを水素化するように働き、適切な触媒の作用に基づく。このような触媒、または触媒前駆体は、好ましくは、アルミニウムアルキルまたは元素の周期表のＩ−Ａ族、ＩＩ−Ａ族およびＩＩＩ−Ｂ族から選ばれる金属の水素化物、特にリチウム、マグネシウムまたはアルミニウムの水素化物のような適切な還元剤と組み合わされたＶＩＩＩ族、例えば、ニッケルまたはコバルトを含む。この調製は、約２０℃から約８０℃の温度で適切な溶媒中または希釈剤中で実施することができる。有用な他の触媒としては、チタン系の触媒系が挙げられる。

選択的水素化は、イソプレン二重結合の少なくとも約９０モル％が還元され、重合スチレン単位中に存在するアレーン二重結合の０から１０モル％が還元されるような条件下で行うことができる。好ましい範囲はイソプレン二重結合の少なくとも約９５モル％が還元され、より好ましくはイソプレン二重結合の約９８モル％が還元される。

好ましくは、ポリスチレンブロックは、６０から１１０ｋｇ／モル、より好ましくは６５から１０５ｋｇ／モル、最も好ましくは７０から１００ｋｇ／モルの真の分子量を有する。同様に、全ジブロックの見掛けの分子量は、好ましくは１６０から３６０ｋｇ／モル、より好ましくは１６０から３４０ｋｇ／モル、最も好ましくは２００から３２０である。

掘削流体組成物中のブロックコポリマーの濃度は、好ましくは、油性掘削泥水の１バレル当たり約０．５から約１０ポンド（ｐｐｂ）の範囲、好ましくは油性掘削泥水の約１から約６ｐｐｂ、最も好ましくは２から４ｐｐｂである。

また、掘削流体組成物は約２から１０、好ましくは４から８、最も好ましくは３から４ｐｐｂで有機物新和性粘土を含むことが好ましい。粘土の正確な量はポリマー濃度に依存し、ポリマーおよび粘土の組み合わせが、循環中の圧力が過剰になる点まで高剪断レオロジーを増大させることなく、粒子懸濁液に対し適切な低剪断レオロジーを提供するように選択される。

多孔質の層上に低い透過性の薄いフィルターケーキを急速に形成する泥水の固体成分の能力は、掘削孔の安定性、ドリルストリングの移動の自由ならびに孔に由来する情報および生産に密接に関連する望ましい特性である。

懸濁固形物を運ぶ掘削流体が砂岩のような多孔質で透過性の層と接触する場合、掘削泥水固体粒子は直ちに開口部に入る。個々の孔がより大きな粒子により埋められるので、少量の液体のみが開口部を通過して層に達するまで、連続的により小さな粒子は取り除かれる。

従って、掘削泥水の固体は、掘削孔の壁にフィルターケーキとして堆積される。ケーキの厚さは、泥水中に懸濁された固体の種類および濃度に関連する。開口部の埋め合わせが発生するとすぐに、泥水の封止性は泥水中の粘土および他のコロイド状物質の量および物理的状態に依存し、層の透過性には依存しない。フィルターケーキの厚さは１／３２インチの増分で報告される。最良の結果を得るには、約２／３２から約４／３２インチの厚さが好ましい範囲である。厚さが約２／３２インチ未満である場合、フィルターケーキが多孔質になりすぎ、厚さが約６／３２インチより大きいと、ドリルストリングのための移動の自由が妨げられる。

掘削泥水の試料は以下に記載のように調製した。ホットロールの経年劣化は１００ｐｓｉの窒素下で３００°Ｆでまたは１５０ｐｓｉの窒素下で１６時間３５０°Ｆで行った。その後、レオロジー試験を上述の温度で行った。剪断応力の測定を、７０°Ｆ、１２０°Ｆおよび１５０°Ｆで３、６、１００、２００、３００および６００ｒｐｍでＯＦＩＴＥモデル９００粘度計を用いて行った。１０秒のゲル強度測定を、７０°Ｆ、１２０°Ｆおよび１５０°Ｆで３ｒｐｍでＯＦＩＴＥモデル９００粘度計を用いて行った。結果をｌｂ．／１００ｆｔ．^２の単位のダイヤル測定値（ＤＲ）として報告する。ダイヤル測定値を塑性粘度（ＰＶ）（ＰＶ＝ＤＲ_６００−ＤＲ_３００；ｃＰ）、降伏点（ＹＰ）（ＹＰ＝ＰＶ−ＤＲ_３００；ｌｂｓ．／１００ｆｔ．^２）および低剪断降伏点（ＬＳＹＰ）（ＬＳＹＰ＝２^＊ＤＲ_３−ＤＲ_６；ｌｂｓ／１００ｆｔ．^２）を計算するために使用した。ゲル強度はｌｂｓ．／１００ｆｔ．^２で報告する。流体損失は、ＡＰＩ １３Ａに従った５００ｐｓｉの圧力降下（高圧側の６００ｐｓｉ、低圧側の１００ｐｓｉ）を使用するＦａｎｎシリーズ３８７（５００ｍＬ）ＨＴＨＰ（高温、高圧）フィルタ−プレスを使用して３００°Ｆで測定する。３０分で回収された容量の２倍として流体損失を報告する。電気的安定性は、ＡＰＩ １３Ｂ−２に従ったエマルジョン安定性メーター（パート＃ １３１−５０）を使用して１２０°Ｆで測定した。３００°Ｆで経年劣化させた流体に対するこれらの変数の典型的に好ましい範囲は以下のとおりである。

ＰＶ：１２０°Ｆで≦４５ｃＰ、好ましくは４０ｃＰ未満
ＹＰ：１２０°Ｆで約１５から４５ｌｂ．／１００ｆｔ．^２の範囲、好ましくは２０から３０ｌｂ．／１００ｆｔ．^２。ここで１．０＜ＰＶ／ＹＰ＜２．０、好ましくは１．２＜ＰＶ／ＹＰ＜１．５；
ＬＳＹＰ：１２０°Ｆで≧２ｌｂ．／１００ｆｔ．^２，好ましくは１２０°Ｆで約２から１０ｌｂ．／１００ｆｔ．^２の範囲内、但し１５０°Ｆで＞０；
１０秒ゲル：１２０°Ｆで≧３ｌｂ．／１００ｆｔ．^２、好ましくは１２０°Ｆで約３から１０ｌｂ．／１００ｆｔ．^２；および
ＨＴＨＰ流体損失：３００℃で＜１２ｍＬ、好ましくは＜８ｍＬ。

［実施例１］
本発明の選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーは、少なくとも４０重量％のスチレンから構成される。本発明の以下の２つのジブロックコポリマー（ポリマーＡおよびポリマーＢ）を周知の逐次アニオン重合法により製造し、次いで水素化した。これらを、選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーであるＫｒａｔｏｎ（登録商標） Ｇ１７０１およびＧ１７０２と比較した。表１は、ブロックコポリマーのそれぞれのポリスチレン含有率および真の分子量を比較する。ポリマーＡはより低い温度でより良好なのに対し、ポリマーＢはより高い温度でより良好であり、交差点は約３５０°Ｆである。

［実施例２］
一般に約３５０°Ｆ以下の温度での使用を意図した泥水を以下の一般手順により調製した。各材料の量を、標準（３５０ｍＬ）のラボバレル（等価バレル）を調製するために計算し、ここで３５０ｍＬの液体に添加される１ｇの材料は、４２ガロンのバレルに添加される１ポンドの材料に相当する。個々の成分の充填を、１２ｐｐｇの最終密度および約７０：３０の油：ブライン比を維持するように調整した。典型的なレシピは表２に示す。まず、必要量の基油（Ｅｓｃａｉｄ（Ｒ） １１０）を１６オンスの広口瓶に添加した。空気駆動のＳｉｌｖｅｒｓｏｎ（Ｒ）高剪断ミキサーを泥水を混合するために使用した。このミキサーを最初に約８００ＲＰＭに設定した。一次および二次乳化剤（ランベルティＳ．ｐ．Ａ．）を最初に添加した。これらは液体であり、容易に組み込まれた。次に、有機物親和性粘土（Ｃｌａｙｔｏｎｅ（Ｒ） ＳＦ）を添加し、約１０分間混合した。次に、ポリマーを添加し、約１０から１５分間混合した。次いで、石灰を添加し、約５分間混合した。次いで、２５％ＣａＣｌ_２ブライン溶液を加え、約１５分間混合した。シミュレートされたドリルで切り取った物（ドリルで切り取った物の挙動を具現化するＯＣＭＡ粘土としても知られる）を添加し、約５分間混合した。次に、試験目的のために、増量剤（ＡＰＩバライト）を添加し、掘削流体組成物の重量を１２ｐｐｇにした。より多くのものを添加する前に各増分を湿らせ、均質化することを可能にするために、このバライトをゆっくりと加えた。この工程中、泥水が摩擦のためかなりの粘度が生じて、泥水の温度が上昇する。混合ゾーン内に移らなかった塊が固体成分のいずれかの添加中に形成された場合には、木製の棒を使用し、手動混合した。最後のバライト添加後さらに２０分間泥水を混合した。

対照泥水を、流体損失添加剤を使用せず、高い充填の有機物親和性粘土を使用して調製した。残りの泥水を、より少ない有機物親和性粘土を添加し、０．１から２．５重量％まで変動する濃度で、スクシンイミドポリアクリレート、例えば、ＰＬＩＯＬＩＴＥ ＤＦ１に基づく合成コポリマー、即ち、グッドイヤー生成物で、比較的低いポリスチレン含有率を有する２つの市販の比較ジブロックコポリマー（Ｇ１７０１またはＧ１７０２）のうちの１つ、または本発明のポリマーＡのいずれかの市販の流体損失添加剤を添加することによって調製した。ポリマーの添加によって粘度が上昇するであろうことが予想されたのでより少ない粘土を添加した。水溶性の粘度調整剤で粘土を置きかえることによって達成することができるように、より少ない固体は地下層損傷の観点から有利である。全ての泥水を試験の前に１００ｐｓｉの窒素下で１６時間３００°Ｆでホットロール経年劣化させた。

上記のようにこれらの配合物を試験し、結果を下記の表３から６に報告する。市販のＦＬＡはＰｌｉｏｌｉｔｅ（Ｒ）ＤＦ１であった。７０°Ｆ、１２０°Ｆおよび１５０°Ｆでのレオロジーデータをそれぞれ表３、４および５に報告する。電気的安定性は１２０°Ｆで測定し、それ自体を表４に報告する。３００°Ｆの流体損失の結果を表６に報告する。電気的安定性はエマルジョンを破壊する電圧の量である。より大きな流体安定性を有することが望ましく、より高い電圧はより安定なエマルジョンを示す。

泥水の低剪断レオロジーは、固体を懸濁するその能力の予測である。比較のジブロックコポリマーおよび本発明のポリマーＡの両方は４ｐｐｂの粘土および４ｐｐｂの市販の流体損失添加剤で観察されている値より低剪断粘度および１０秒ゲル強度を増加させる。これはより高い温度で特に明らかであり（表５参照）、ここで、ごくわずかな降伏点、低剪断降伏点、１０秒ゲル強度は市販の流体損失添加剤および粘土のみが存在する場合に観察される。ジブロックコポリマーの非存在下で匹敵する値を達成するためにはほぼ２倍の粘土の添加が必要とされる。表３から５の各々において、比較のジブロックコポリマーおよび本発明のポリマーＡは、４ｐｐｂでレオロジーに対し同様の影響を与えるが、ポリマーＡの添加のみによって流体損失性能の相当な改善がもたらされることがわかる。４ｐｐｂのポリマーＡを含む泥水ではわずかに５．２ｍＬの流体損失であり、対照（１６．４ｍＬ）よりもほぼ３倍に改善される。同じ充填で、市販の流体損失添加剤は、泥水は７．６ｍＬの流体損失を示し、同じくらい有効ではない。粘土およびポリマーの充填は、合理的に良好な流体損失性能を維持しつつ、塑性粘度を下げ、ひいてはポンプ能力を改善するために調整することができる。上記で定義されたように、それぞれ３．５ｐｐｂの粘土およびポリマーＡを含む泥水は、高剪断粘度、低剪断粘度、および流体損失の良好なバランスを示す。同じ充填の市販の流体損失添加剤と比較してポリマーＡは改善された流体損失性能を示し、より低い充填では匹敵する性能を示す（３．５対４ｌｂ／ｂｂｌ）。表４および５に見られるように、市販の流体損失添加剤で変性された泥水は１２０°Ｆおよび１５０°ＦでＹＰを有さない。

［実施例３］
より高温でより有効であることが知られている有機物親和性粘土、Ｂｅｎｔｏｎｅ（Ｒ） ３８をＣｌａｙｔｏｎｅ（Ｒ） ＳＦの代わりに使用した以外は、実施例２に記載した一般的手順に従ってより高温（≧約３５０°Ｆ）に曝されることが意図された１２ｐｐｇの泥水を調製した。基本的なレシピは表７に記載する。これらの泥水は試験前に１５０ｐｓｉの窒素下で１６時間３５０°Ｆでホットロール経年劣化させた。その後、レオロジー試験を上述の温度で行った。

上述したようにこれらの配合物を試験し、データを下記の表７から９に報告する。市販の流体損失添加剤（ＦＬＡ）はＰｌｉｏｌｉｔｅ（Ｒ） ＤＦ１であった。７０°Ｆ、１２０°Ｆおよび１５０°Ｆのレオロジーデータをそれぞれ表７、８および９に報告する。電気的安定性は１２０°Ｆで試験し、表８に報告し、流体損失は３００°Ｆで試験し、ＨＴＨＰ流体損失データを表１１に報告する。

表８から１１のデータの検討は、掘削流体の温度要件に基づいて、ポリマー構造、特に、スチレンブロックのサイズを選択することの重要性を示す。ポリマーＡおよびポリマーＢの両方が市販の流体損失添加剤を用いて配合された泥水に対し低剪断レオロジーを増加させる一方で、より高い温度ではポリマーＢのみが効果的に流体損失を抑制する。流体損失は、同じ量のポリマーＢを添加することによって、市販の流体損失添加剤を用いて調製された対照に対し２．５倍を超えて低減される。

本明細書の実施例は、４０重量％を超えるポリスチレン含有率を有する選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーを含有する油性掘削流体組成物は、この分野で知られた比較のジブロックコポリマーを含有する組成物よりも、より低い／より良好なＨＴＨＰ（高温、高圧）流体損失を提供することを示す。しかし、より低い／より良好なＨＴＨＰ流体損失を提供したのはスチレン単独の重量％ではない。本発明では、利点は相分離および／またはポリマーのそれ自身または他の成分との会合の十分な程度を提供するブロックの組成、全体的な掘削流体組成物の粘度のような適切なレオロジー特性を提供する総分子量、および掘削環境におけるポリマーの熱安定性を提供する選択的に水素化された特性をはじめとする特徴の組み合わせに起因すると考えられている。さらに、本発明のポリマーを添加すると、粒子の懸濁を改善する、特に高温での低剪断粘度およびゲル強度の増大をもたらすことが示される。

従って、本発明に従って、完全に前述の目的、狙いおよび利点を満たす新規なジブロックコポリマーを用いる掘削泥水組成物が提供されたことは明らかである。本発明をその特定の実施形態に関連して説明してきたが、多くの代替、修正、および変形が前述の説明に照らして当業者に明らかであることは明白である。従って、添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲内に入る全てのそのような代替、修正および変形を包含することが意図される。

Claims (20)

1. 油性泥水および少なくとも４０重量％のポリスチレン含有率を有する選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマーを含む掘削流体であって、掘削流体の流体損失特性が低減された、掘削流体。
2. 選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックが、１バレル当たり０．５から１０ポンドの濃度（ｐｐｂ）で添加された、請求項１に記載の掘削流体組成物。
3. 水素化されたイソプレン−スチレンジブロックが、１バレル当たり１から６ポンドの濃度（ｐｐｂ）で添加された、請求項１に記載の掘削流体組成物。
4. 水素化されたイソプレン−スチレンジブロックが、１バレル当たり２から４ポンドの濃度（ｐｐｂ）で添加された、請求項１に記載の掘削流体組成物。
5. 水素化されたイソプレン−スチレンジブロックが少なくとも４０重量％のポリスチレン含有率を有し、ポリスチレンブロックの真の分子量が少なくとも６０ｋｇ／モルである、請求項１に記載の掘削流体組成物。
6. 油性泥水が、合成の低毒性油、鉱油、ディーゼル油、内部オレフィン油、またはアルファ−オレフィン油から選択される油を含む、請求項１に記載の掘削流体組成物。
7. 増量剤をさらに含む、請求項６に記載の掘削流体組成物。
8. 有機物親和性粘土も含む、請求項７に記載の掘削流体組成物。
9. 有機物親和性粘土の濃度が、３から４ｐｐｂの範囲である、請求項８に記載の掘削流体組成物。
10. 油性泥水が、ブライン、石灰および乳化剤をさらに含む、請求項６に記載の掘削流体組成物。
11. 少なくとも４０重量％のポリスチレン含有率を有する、選択的に水素化されたイソプレン−スチレンジブロックコポリマー。
12. ポリスチレンの真の分子量が、少なくとも６０ｋｇ／モルである、請求項１１に記載のジブロックコポリマー。
13. ポリスチレンの真の分子量が、６０から１４０ｋｇ／モルである、請求項１２に記載のジブロックコポリマー。
14. ポリスチレンの真の分子量が、６０から１１０ｋｇ／モルである、請求項１３に記載のジブロックコポリマー。
15. ポリスチレンの真の分子量が、６５から１０５ｋｇ／モルである、請求項１４に記載のジブロックコポリマー。
16. 見掛けの総分子量が、少なくとも１６０ｋｇ／モルである、請求項１１に記載のジブロックコポリマー。
17. 見掛けの総分子量が、１６０から３６０ｋｇ／モルである、請求項１６に記載のジブロックコポリマー。
18. 見掛けの総分子量が、１６０から３４０ｋｇ／モルである、請求項１７に記載のジブロックコポリマー。
19. 見掛けの総分子量が、２００から３２０ｋｇ／モルである、請求項１８に記載のジブロックコポリマー。
20. 選択的に水素化された請求項１１に記載のジブロックコポリマーであって、イソプレン二重結合の少なくとも９０モル％が水素化され、スチレン二重結合の１０モル％未満が水素化された、ジブロックコポリマー。