JP2834320B2 - インバート掘削泥における油相の成分としての中鎖長カルボン酸のエステル - Google Patents

インバート掘削泥における油相の成分としての中鎖長カルボン酸のエステル

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    • C09K8/02—Well-drilling compositions
    • C09K8/32—Non-aqueous well-drilling compositions, e.g. oil-based
    • C09K8/34—Organic liquids

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高い生態系許容性と同時に優れた保存性お
よび応用性を有する、エステル油をベースとする新規掘
削液、およびそれから調製されるインバート掘削泥につ
いて開示するものである。新規掘削液系の重要な応用分
野は、埋蔵原油および／または天然ガス資源開発のため
の沖合油井である。特に、高い生態系許容性を有する技
術的に使用し得る掘削液を提供することが発明の目的で
ある。新規掘削液系の使用は海洋環境に特に重要である
が、それに限定されるものではない。新規泥系は、例え
ば地熱井、水掘削孔、地質学的孔の掘削および採鉱産業
のための掘削等の陸上掘削にきわめて一般的に使用され
る。また、関連する環境汚染問題は、本発明から選択さ
れたエステル系掘削油液により実質的に単純になること
は、本質的に真実である。
油系掘削液は、油、水および微粒子固体の三相系より
成る、いわゆるインバート乳化泥として一般に用いられ
る。これらはw/o乳化タイプの配合物、すなわち水相が
不均一微分散系として連続油相中に分布する配合物であ
る。系を全体として安定化し、所望の応用特性を調節す
るため様々な添加剤、特に乳化剤または乳化剤系、増量
剤、流動損失添加剤、アルカリ貯蔵剤、粘度調整剤等が
使用され得る。詳細は例えば、ボイド（P.A.Boyd）らの
「ニュー・ベース・オイル・ユーズド・イン・ロウ・ト
キシシティ・オイル・マッズ（New Base Oil Used in L
ow−Toxity Oil Muds）」、ジャーナル・オブ・ペトロ
リアム・テクノロジー（Journal of Petroleum Technol
ogy）、1985年、137〜142頁、およびベネット（R.B.Ben
nett）の「ニュー・ドリリング・フリュード・テクノロ
ジー・ミネラル・オイル・マッド（New Drilling Fluid
Technology−Mineral Oil Mud）」、ジャーナル・オブ
・ペトリアム・テクノロジー、1984年、975〜981頁、お
よびそれらに引用された文献を参照できる。
この様な油系泥によって生じる問題を軽減するに際
し、エステル系油相の重要性が関連する技術分野で時折
認識されている。例えば、米国特許明細書第4,374,737
号および第4,481,121号では、非汚染性油を使用する油
系掘削液が開示されている。以下のものが等価の非汚染
性油として記載されているが、それらは芳香族炭化水素
がない鉱物油分画、ナンキンマメ油、大豆油、亜麻仁
油、コーン油、米糠油等の植物油、さらには鯨油などの
動物油である。列記された植物または動物起源のこれら
エステル油は、例外なく天然脂肪酸のトリグリセリドで
あり、それらは高い環境許容性を持つことが知られ、生
体学的観点から炭素水素分画（たとえそれらが芳香族炭
化水素を含まないとしても）比較して明かに優れてい
る。
しかしながら、かなり興味あることに列記された米国
特許明細書のいずれの実施例にも、ここで取り上げる様
なインバート掘削液へ天然エステル油を使用することを
記載していない。全ての場合で鉱物油分画が連続油相と
して使われている。植物および／または動物起源の油
は、実用性の理由で考慮されていない。この様な油相の
レオロジー的性質は、工業界で広く要請される、一方で
は０〜５℃、他方では250℃に及ぶ広い温度範囲で制御
することができない。
このタイプのエステル油は実際、以前使用されていた
純炭化水素系鉱物油分画と同様の挙動を示さない。エス
テル油は実際の使用でも、特にw/oインバート掘削泥中
で部分的加水分解を受け、その結果遊離カルボン酸が生
じる。先願であるドイツ国特許出願第P 38 42 659.5号
および第P 38 42 703.6号［D8523「フェルヴェンドゥン
グ・アウスゲヴェールター・エステルオーレ・イン・ボ
ールスピュールンゲン（Ｉ）（Verwendung ausgewhlt
er Esterle in Bohrsplungen（Ｉ））」およびD 85
24「フェルヴェンドゥング・アウスゲヴェールター・エ
ステルオーレ・イン・ボールスピュールンゲン（II）
（Verwendung ausgewhlter Esterle in Bohrsplu
ngen（II））」］には、それによって生じる問題が記載
され、その解決の示唆が与えられている。
これら先願の主題は、選ばれたモノカルボン酸または
モノカルボン酸混合物と、少なくとも２、好ましくは少
なくとも４の炭素原子を持つ１価アルコールを基本とす
るエステル油の使用に関するものである。先願は、それ
らが開示するエステルおよびエステル混合物により、１
価反応物には新鮮な掘削液中で満足できるレオロジー的
性質が与えられるばかりでなく、選ばれた既知のアルカ
リ貯蔵剤を使用することにより掘削液として作用するこ
とができ、これにより望ましくない腐食を防止すること
ができることを示している。アルカリ貯蔵剤のために水
酸化カルシウムまたは石灰を添加することができ、およ
び／または酸化亜鉛または対応する亜鉛化合物を使用す
ることができる。しかしながらこの場合、さらに制限を
加えることが必要である。もし油系インバート泥系の望
ましくない濃厚化を実用において防止しようとすれば、
アルカリ化添加剤の量、特に灰の量を制限しなければな
らない。前記先願の開示では、規定される最大量は油系
泥1bbl当り約2lbに設定されている。
以下に記載する本発明の教示は、W/O掘削泥において
好都合に使用できるエステル油の範囲を広げる。
従って第一の要旨において本発明の主題は、室温で流
体であり80℃以上の引火点を持つ炭素数６〜11の合成ま
たは天然のモノカルボン酸と１価および／または多価ア
ルコールからのエステルの、埋蔵石油または天然ガスの
環境適合性のある開発に適し、かつ連続油相中に乳化
剤、増量剤、流動損失添加剤および好ましくはさらに通
常の添加剤と共に分散水相を含むインバート掘削通の油
相または油相の成分としての使用にある。
別の要旨において、本発明は、油相が、室温で流体で
あり少なくとも80℃の引火点を有し、炭素数６〜11の合
成および／または天然のモノカルボン酸と１価および／
または多価アルコールから誘導されたエステルを含有
し、生態学的に許容できる化合物（非汚染油）からの他
の成分が混合して存在してもよいインバート掘削液を提
供する。
エステル油において使用するアルコール成分は、部分
的エステル分解の後にさえ、実際の使用において生態学
的におよび毒物学的に無害であることが好ましい。特
に、実際の使用において油系泥を取り扱う場合に著しく
発生し得る吸入毒物学的問題を考慮して無害であること
が好ましい。
本発明で使用するエステル油につて、以下に詳細に説
明する。使用可能な混合物成分および本発明の詳細につ
いても説明する。
本発明で使用するエステル油 本発明におけるエステル油は、カルボン酸に関して
は、直鎖または分枝鎖であってよい、炭素数６〜11の合
成および／または天然のモノカルボン酸をベースとす
る。直鎖で、一般にこの炭素数範囲内の偶数の炭素数を
有するカルボン酸は、特に、天然油脂から誘導でき、炭
素数６〜10のいわゆるプレ脂肪酸を形成するものとして
知られている。この種の合成カルボン酸は、例えば、チ
ーグラーアルコールの酸化によって容易に得ることがで
きる。この範囲内の分枝カルボン酸、または分枝カルボ
ン酸と直鎖カルボン酸の混合物は、石油化学工業におけ
る多くの方法によって得ることができる。
中鎖長のこれらカルボン酸と１価および／または多価
アルコールの好ましいエステルは、０〜５℃においてさ
え、流体であり、ポンプ送液可能である。油相として、
前記種類のモノカルボン酸エステル、またはそれと生態
学的に許容できる成分（いわゆる非汚染油）との混合物
を一般に使用する。これらは、０〜５℃の温度範囲で50
mPas以下の、好ましくは40mPas以下のブルックフィール
ド（RVT）粘度を有することが好ましい。前記のエステ
ルおよびエステル混合物が約30mPasの最大粘度を有する
ことは特に好適である。
本発明の掘削泥に使用される前記エステルは、加え
て、０℃以下の、好ましくは−５℃以下の、特に−10℃
以下の凝固値（流動点および凝固点）を持つことが好ま
しい。同時に、特に工業的安全性の理由から、引火点が
できる限り高いことが好ましい。引火点は少なくとも約
90℃であり、より好ましくは100℃以上であることが好
ましい。エステル形成成分を適切に選択することによっ
て、当業者はエステル油の物性の好ましい組み合わせを
既知手段で達成できる。
本発明に適した中鎖長のカルボン酸からのカルボン酸
エステルは、二つのサブクラス（カルボン酸と１価アル
コールのエステル、およびカルボン酸と多価アルコール
のエステル）に分けられる。特に適した成分の選択につ
いては、以下に説明する。
一価アルコールをベースとする前記エステルにおい
て、アルコール成分は、少なくとも６、より好ましくは
少なくとも７の炭素数を有することが好ましい。アルコ
ール成分の炭素数がこのかなり高い下限値にある場合
に、実際の使用において、エステルの部分的分解の後に
さえ、毒物学的、特に吸入毒物学的問題を簡単な手段に
よって解決することが可能である。実際の使用におい
て、少なくとも僅かに加熱された泥は、汲み上げられた
掘削物から（特に篩かけによって）取り出され、再循環
される。生じる老化および部分的加水分解に関して、前
記特許出願D8523およびD8524に記載されているように、
遊離の脂肪酸およびそれの塩の形成から問題が生じ、さ
らに、遊離アルコール成分によって実際的操作が困難に
もなる。アルコール含有物に関しては、厄介なアルコー
ル蒸気がその揮発性および必要な操作温度のために発生
しないかを考慮しなければならない。低級１価アルコー
ルは、構造的方法などによって解決できる付加的な問題
を生じさせ得るが、好ましい態様において、初めから除
いておく。主として脂肪族飽和である天然および／また
は合成の１価アルコールが、本発明のエステル油におい
て存在する場合に、炭素数８〜15のそのようなアルコー
ルをエステル形成のために使用することが好ましい。そ
の蒸気圧は、実際の操作条件下において低いので、ここ
で指摘した問題は生じない。
しかし、エステルにおける１価アルコールは、この炭
素数範囲に限定されない。より高級の１価アルコールを
使用してよく、これと本発明に従った中鎖長のカルボン
酸とのエステルは、有用なレオロジー性質を有する油ま
たは油性分を与える。炭素数24までのまたはもっと多い
炭素数のオレフィン系モノ−および／またはポリ不飽和
アルコールを使用してもよい。この種のアルコールは、
特に、対応天然脂肪酸の選択的還元によって得ることが
できる。これについては、以下に説明する。
多価アルコールのエステルを使用した場合に、吸入毒
物学的問題は一般にあまり生じない。多価アルコールと
して、２〜４価アルコールが特に適しており、好ましく
は炭素数２〜６のこの種の低級アルコールが特に適して
いる。この様な多価アルコールの典型的な例はグリコー
ルおよび／またはプロパンジオールである。エチレング
リコール、1,2−プロパンジオールおよび／または1,3−
プロパンジオールが、本発明のエステル油の合成のため
に特に好ましいアルコール成分である。部分エステルお
よび完全エステルの両方を使用してよいが、レオロジー
的理由から完全エステル化生成物が特に好ましい。所定
炭素数範囲のカルボン酸を少なくとも部分的に使用する
ならば、対称および／または非対称のエステルまたはエ
ステル混合物を使用してよい。
W/Oエマルジョンの油相は、前記のエステルのみから
なっていてよいが、以下の混合物成分を、前記エステル
とともに使用してもよい。
油相中の混合物成分 本発明のモノカルボン酸エステルとの混合物として適
当な油成分は掘削液に現在実際に使われている鉱物油で
あり、好ましくは芳香族炭化水素を本質的に含まず、要
求されるレオロジー的性質を持った脂肪族および／また
は脂環式炭化水素分画である。ここで、引用した従来技
術に関する文献、および市販されている商品を参照のこ
と。
しかしながら、特に重要な混合物成分は、例えば先願
（D 8523およびD 8524）に記載される様に、本発明に従
って使用される場合に生態学的に許容されるエステル油
である。発明の開示を完成するため、これらエステルま
たはエステル混合物の本質的な特性を以下に簡単にまと
める。
第一の態様において、０〜５℃で液状でオンプ送液可
能な２〜12、特に６〜12の炭素原子数の１価アルコール
と、12〜16の炭素原子数の脂肪族不飽和モノカルボン酸
のエステル、または多くともほぼ同量の他のモノカルボ
ン酸との混合物からなるエステルが油相として使用され
る。少なくとも、個々のカルボン酸混合物に対して約60
重量％までが脂肪族C12〜14−モノカルボン酸のエステ
ルであり、好ましくは残りのパーセンテージはより少量
のより短い鎖長の脂肪族および／またはより長い鎖長
の、特にオレフィン系モノ−またはポリ不飽和モノカル
ボン酸に基づくエステル油が好ましい。０〜５℃の温度
範囲で50mPas以下、好ましくは40mPas以下、特に最大で
約30mPasのブルックフィールド（RVT）粘度を持つエス
テルが好ましい。掘削泥に使用されるエステルは−10℃
以下、好ましくは−15℃以下の凝固値（流動および凝固
点）を持ち、同時に100℃以上、好ましくは150℃以上の
引火点を持つ。エステルまたはエステル混合物中に存在
するカルボン酸は直鎖および／または分枝鎖であり、植
物および／または合成起源である。それらはヤシ油、パ
ーム核油および／またはババス油などの対応するトリグ
リセリドから誘導され得る。使用されるエステルのアル
コール残基は特に、６〜10の炭素原子を持つことが好ま
しい直鎖および／または分枝鎖飽和アルコールから誘導
され得る。これらのアルコール成分もまた植物および／
または動物起源であってよく、従って対応するカルボン
酸エステルの還元的水和によって得られる。
別の種類の特に適したエステル油は、16〜24炭素原子
を持つオレフィン系モノ−および／またはポリ不飽和モ
ノカルボン酸、またはより少量の他の特に飽和のモノカ
ルボン酸とのそれの混合物および６〜12炭素原子を持つ
ことが好ましい１価アルコールから導かれる。これらの
エステル油もまた温度範囲０〜５℃で液体であり、ポン
プ送液可能である。特に好ましいのは、70重量％以上、
好ましくは80重量％以上、特に90重量％以上が、16〜24
炭素原子のオレフィン系不飽和カルボン酸から誘導され
たそのようなエステルである。
ここでもまた、凝固値（流動および凝固点）は−10℃
以下、好ましくは−15℃以下にあり、一方引火点は100
℃以上、好ましくは160℃以上である。０〜５℃の温度
範囲で掘削泥に使用されるエステルは55mPasを越えな
い、好ましくは45mPasを越えないブルックフィールド
（RVT）粘度を持つ。
このタイプのエステル油に対して二つのサブクラスが
定義される。第一のサブクラスにおいて、エステル中に
存在する不飽和C16〜24−モノカルボン酸基は35重量％
を越えない量で、オレフィン系ジ−およびポリ不飽和酸
から誘導され、好ましくは少なくとも約60重量％の酸基
はオレフィン系モノ−不飽和である。第二の態様では、
エステル混合物中に存在するC16〜24−モノカルボン酸
は45重量％以上、好ましくは55重量％以上の量でオレフ
ィン系ジ−および／またはポリ不飽和酸から誘導され
る。もしエステル混合物中に存在する16〜18の間の炭素
原子を持つ飽和カルボン酸が約20重量％以下、特に約10
重量％以下の量に達するならば有用である。しかしなが
ら、飽和カルボン酸エステルは酸残基中により低い炭素
数を持つことが好ましい。存在するカルボン酸塩基は植
物および／または動物起源であってよい。植物出発物質
は例えば、パーム油、ナンキンマメ油、ヒマシ油および
特にナタネ油である。動物起源のカルボン酸は特に、ニ
シン油などの魚油の対応混合物である。
本発明において混合物成分して使用できる好ましい別
の種類のエステル油は、併願［D8606、フェアベンドゥ
ング・アウスゲベルター・エステルオーレ・ニーデラー
・カルボンゾイレン・イン・ボールシュピュールンゲン
（Verwendung ausgewhlter Esterle niederer Carb
onsuren in Bohrsplungen］に記載されているもの
である。このエステルは、室温で液状であり、80℃以上
の引火点を有し、C1〜５モノカルボン酸と１価または多
価アルコールとのエステルである。このエステルは、温
度範囲０〜５℃で液状であり、ポンプ送液可能であるこ
とが好ましい。これら低級カルボン酸と炭素数少なくと
も８の１価アルコールとのエステルおよび／またはこれ
ら酸と炭素数２〜６の２〜４価アルコールとのエステル
が特に適している。この種のエステル形成酸成分とし
て、実用的理由から、酢酸が特に適している。このサブ
クラスの好ましいエステルのレオロジーおよび揮発性測
定、または設定値は、前記値に対応し、前記併願に詳細
に記載されている。
このサブクラスにおいて、混合物成分として特に適し
ているものは、天然および／または合成の１価アルコー
ルのエステルであり、これの鎖長は主として脂肪族飽和
のアルコールの場合に、８〜15である。しかし、オレフ
ィン系モノおよびポリ不飽和のアルコールの場合に、炭
素数は、より多くてもよく、24までであってよい。
中鎖長のカルボン酸をベースとする本発明におけるエ
ステル油とともに、１種以上の詳細に記載する混合物成
分を含有する複数の物質の混合物は、本発明において重
要である。一般に、本発明のインバート掘削液に対する
基本的レオロジー要求を満たすならば、あらゆる混合物
を使用してよい。そのような複数成分混合物の例は、鉱
物油を含有する混合物または種々のエステル油をベース
とする材料である。
油相における混合比 本発明において、炭素数６〜11の合成および／または
天然のモノカルボン酸および１価および／または多価ア
ルコールからなるエステルは、油相において少なくとも
実質的な成分として存在する。このエステルの量は、一
般に、油相の少なくとも約20〜25重量％である。重要な
態様において、油相の少なくとも約1/3がこのエステル
によって形成される。特に重要な態様において、このエ
ステルは連続油相の主要部分を形成する。
ドイツ国特許出願第P38 42 703.6号に記載されている
ように、天然の飽和脂肪酸を使用する場合に特に、いわ
ゆるプレ脂肪酸（即ち、炭素数６〜10のもの）のエステ
ルの限定量を使用してもよい。いずれの場合にも、これ
ら飽和脂肪酸混合物の起源に応じて、かなり少量、例え
ば多くとも約15重量％である。したがって、本発明の教
示は、この点に関して、前記先願よりもさらに拡張され
る。
インバート掘削液の別の混合物成分 連続油相として鉱物油と共に現在使われている、イン
バート掘削泥のコンディショニングおよび実際の使用の
ための通常の混合物成分の全てをここで検討する。分散
した水相に加えて、乳化剤、増量剤、流動損失添加剤、
増粘剤およびアルカリ貯蔵剤をここで検討する。
本発明の特に重要な態様において、本出願人の先願
［D8543オレフィーレ・バシッシェ・アミンフェルビン
ドゥンゲン・アルス・アディティフ・イン・インベルト
−ボールスピュールシュレーメン（Olephile basische
Aminverbindungen als Additiv in Invert−Bohrspme
n）］の主題であるこれらのエステル油系インバート掘
削液の追加的内容もまた利用する。
この先願の教示は、エステル油系インバート掘削液中
に、使用時にエステル部分加水分解により大量の遊離カ
ルボン酸が生成し、次第に増加する場合でも、掘削液の
所望レオロジー的データを必要範囲に維持するに適した
追加添加剤を使用するという概念に基づいている。これ
らの遊離したカルボン酸は無害な形で捕捉されるばかり
でなく、これらの遊離カルボン酸をさらに、好ましくは
系全体に対して安定化性または乳化性を持つ有用成分に
再生することが可能でなければならない。この教示によ
れば、顕著な親油性と水に対して高々限られた溶解度を
持ち、カルボン酸と塩を形成することのできるアルカリ
性アミン化合物が油相の添加物として使用できる。親油
性アミン化合物は同時に、少なくとも部分的にインバー
ト掘削液のアルカリ貯蔵剤として使用できるが、それら
はまた従来のアルカリ貯蔵剤、特に石炭とも併用され
る。少なくとも芳香族成分がほとんどない親油性アミン
化合物の使用が好ましい。特に、カルボン酸と塩を形成
することができる、一つまたはそれ以上の窒素基を含
む、オレフィン不飽和であってよい脂肪族、脂環式およ
び／または複素環式の親油性塩基性アミン化合物を使用
できる。好ましい態様では、これらのアミン化合物の室
温での水溶性は高々約５重量％であり、有用なものは１
重量％以下である。
少なくとも主として水不溶であり、また限られた割合
でアルコキシル化され、および／または特に水酸基で置
換され得る１級、２級および／または３級アミンがこれ
らアミン化合物の典型的な例である。別の例は、対応す
るアミノアミドおよび／または環構成員として窒素を含
む複素環式化合物である。例えば、好ましくは８〜36炭
素原子、特に10〜24炭素原子の少なくとも一つの長鎖炭
化水素基を持ち、同時にオレフィン性モノ−またはポリ
不飽和であり得る塩基性アミン化合物が適当である。親
油性塩基性アミン化合物は約10lb/bb1までの量、好まし
くは約5lb/bblまでの量、特に約0.1〜2lb/bblの量で掘
削液中に添加される。
この様な親油性塩基性アミン化合物の使用は、多分w/
oインバート系における乱れと、エステル加水分解によ
る遊離脂肪酸の生成に起因し得る泥系の濃厚化を効果的
に防止することができる。
本発明による使用の好ましい態様では、油系泥中に相
当量の無機および／または有機的性質を有するきわめて
親水性の高い塩基を使用しないよう注意する。特に、本
発明では水酸化アルカリ、またはジエタノールアミンお
よび／またはトリエタノールアミンの様な、きわめて親
水性の高いアミンの使用を避ける。石灰もアルカリ貯蔵
剤として有効に使用され得る。従って使用する石灰の最
大量を約2lb/bblに制限することが有用であり、掘削泥
中の石灰含有量をこれより若干低め、例えば約１〜1.8l
b/bbl（石灰／掘削液）に制御することが好ましい。他
の既知のアルカリ貯蔵剤が石灰に加えて、または石灰の
代わりに使用できる。特にここで、酸化亜鉛の様なより
塩基性の低い金属酸化物を例示できる。これらの酸捕捉
剤が使用される場合でも、粘度の増加、従ってレオロジ
ー的性質の低下を伴う掘削液の望ましくない尚早な老化
を防止するため、使用する量が余り多くならない様に注
意する。本発明によるプロセスについてここで議論した
特別の特徴は、高い活性のo/w乳化剤の望ましくない生
成を防止し、または少なくとも制限し、そのため、熱的
老化がある場合でも優れたレオロジー的性質が充分長い
使用時間にわたって保たれるということである。
以下の事項もまた適用される。
このタイプのインバート掘削泥は、連続油相と共に微
分散した水相を一般に約５〜45重量％、好ましくは約５
〜25重量％の量で含む。約10〜25重量％の分散水相が特
に有用である。
本発明による好ましいインバート掘削液のレオロジー
には以下のレオロジーデーターが当てはまる。それぞれ
50℃で測定して塑性粘度（PV）約10〜60mPas、好ましく
は約15〜40mPas;降伏点（VP）約５〜40lb/100ft2、好ま
しくは約10〜25lb/100ft2。これらのパラメーターの測
定と使用測定法、およびここに記載されるインバート掘
削液の従来のその他の組成について、詳細な上に引用し
た従来技術の明細書を参照のこと。また、例えば当業者
が自由に入手できるNLバロイド社（NL−Baroid Co.、英
国ロンドン在）のハンドブック「マニュアル・オブ・ド
リリング・フリューズ・テクノロジー（Manual of Dril
ling Fluids Technology）」、特にその「マッド・テス
ティング−トールズ・アンド・テクニックス（Mud Test
ing−Tools and Techniques）」および「オイル・マッ
ド・テクノロジー（Oil Mud Technology）」の章にも充
分に記載されている。要約すると、本発明の開示を完全
にする目的で以下のことが言える。
実際に使用され得る乳化剤は、要求されるw/oエマル
ジョンを形成するのに適した系である。特に、選択され
た親油性脂肪酸塩、例えばアミドアミン化合物に基づく
ものが挙げられる。これらの例は既に引用した米国特許
第4,374,737号、およびそこに引用された文献に記載さ
れている。特に適した乳化剤は、NL−バロイド社によっ
て「EZ−マル（mul）」の商標で発売されている製品で
ある。
このタイプの乳化剤は高度濃縮活性物質配合剤として
市販されており、例えばエステル油相に対して約2.5〜
５重量％、特に約３〜５重量％の量で使用される。
実際には、親油化された亜炭（リグナイト）が特に流
動損失添加剤として、従って特に採掘孔の壁にきわめて
液体不透過性膜の濃厚被覆を形成するために使用され
る。適当な量は、例えばエステル油相に対して約15〜20
lb/bbl、または約５〜７重量％である。
このタイプの掘削液に従来使用されている増粘剤は、
カチオン変性されたベントナイトの微粉末であり、エス
テル油相に対して特に約８〜10lb/bbl、または約２〜４
重量％の量で使用され得る。必要な圧力補償を行うため
に、関連した出願で従来使用されている増量剤は重晶石
（バライト）であり、添加される量は個々の場合で予想
される掘削条件によって変化する。例えば、バライトを
添加することにより掘削液の比重を2.5の値まで、好ま
しくは約1.3〜1.6の値まで増加させることが可能であ
る。
これらのインバート掘削液中の分散水相に可溶性塩を
加えることができる。塩化カルシウムおよび／または塩
化カリウムがここでは主に用いられ、室温で水相を可溶
性塩で飽和させることが好ましい。
上記乳化剤または乳化剤系は、無機増量剤の油湿潤性
改良にも随意に使用できる。既に述べたアミノアミドを
加えて、追加例としてアルキルベンゼンスルホネートお
よびイミダゾリン化合物がある。関連する先行技術に関
する追加的情報は以下の公報に見られる:GB 2,158,43
7、EP 229,912およびDE 32 47 123。
記載されたタイプのエステル油を用いて本発明により
製造された掘削液は、既に記載した利点に加えて顕著に
改善された潤滑性でも優れている。これは、例えば非常
に深い井戸で掘削棒の経路、即ち採掘孔が垂直からずれ
る場合に重要である。回転する掘削棒は採掘孔壁とわず
かに接触し、作業中に埋められる。本発明により油相と
して使用されるエステル油は、従来使用されている鉱物
油よりかなり良い潤滑性を持っている。これは本発明の
もう一つの利点である。
実施例 以下の実施例において、インバート掘削液を、以下の
基本配合を用いて通常の方法で調製した。
230ml エステル油 26ml 水 6g 親油性ベントナイト（NLバロイド社製ジェル
トン（Geltone）II） 12g 親油性リグナイト（NLバロイド社製デュラト
ン（Duratone）） xg 石灰（ｘ＝１または２） 6g w/o乳化剤（NLバロイド社製EZ−マルNT） 346g バライト（Baryt） 9.2g CaCl2×2H2O この配合で約1.35gの石灰が2lb/bblに対応する。
使用成分から、既知の方法でエステル油相を変えてw/
oインバート掘削液を調製した後、未老化処理材料、つ
いで老化処理材料の粘度値を次のように測定した。
NLバロイド社より供給されたファン（Fann）−35年度
計による50℃での粘度測定。塑性粘度（PV）、降伏点
（YP）およびゲル強度（lb/100ft2）を10秒後および10
分後に既知手段で測定。
老化処理はオートクレーブ、いわゆるローラーオーブ
ン中、125℃で16時間処理して行った。
実施例１ エステル油として、イソノナン酸とイソヘプタノール
との反応生成物（引火点145℃および凝固点−10℃以下
のエステル）を使用した。前記基本配合に使用された石
炭の量は2gであった。
未老化処理および老化処理材料での測定値を次表に示
す。
未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 26 31 降伏点（YP） 14 14 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 5 6 10分 8 9 実施例２ 基本配合において石灰の量を1gとする以外は、実施例
１の配合を繰り返した。未老化処理および老化処理材料
材料における値は以下のとおりであった。
未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 28 31 降伏点（YP） 8 8 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 5 5 10分 7 7 実施例３ ２−エチルヘキサノールとＣ６〜10プレ脂肪酸（ヘン
ケルKGaAの市販品「エデノール（Edenor」）とのエステ
ル化生成物を以下の実施例３および４においてエステル
として使用した。エステル油の引火点は約151℃、凝固
点は10℃以下であった。
基本配合に石灰2gを添加して求めた未老化処理および
老化処理材料の粘度値を以下の表に示す。
未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 28 33 降伏点（YP） 7 12 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 5 6 10分 8 16 実施例４ エステル油系泥に加える石灰の量を1gとする以外は、
実施例３の配合を繰り返した。未老化処理および老化処
理材料材料における粘度値は以下の通りであった。
未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 24 23 降伏点（YP） 12 12 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 5 5 10分 7 6 実施例５ 実施例１および２のエステル油（イソノナン酸／イソ
ヘプタノールのエステル）を、以下の基本配合に2gの強
親油性アミン（ヘンケルKGaAの市販品「アラフェン（Ar
aphen）G2D」、エポキシ化Ｃ12/14−α−オレフィンと
ジエタノールアミンの反応生成物）を添加した、油／水
の比が80/20の別のエステル系泥において使用した。
210ml エステル油 48.2g 水 6g 親油性ベントナイト（オムニジェル（Omnige
l）） 13g 親油性リグナイト（NLバロイド社製デュラトン
（Duratone）） 2g 石灰 8g w/o乳化剤（NLバロイド社製EZ−マルNT） 270g バライト（Baryt） 20g CaCl2×2H2O 未老化処理および老化処理材料について測定した粘度
値を以下の表に示す。
未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 35 32 降伏点（YP） 31 20 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 12 7 10分 14 9 実施例６〜９ 実施例２に示すように石灰1gを用いる、実施例１およ
び２の基本配合において、以下の４種のエステルを油相
として使用した。実施例１および２に示すようにして老
化処理前および後においてレオロジー的データーを測定
した。
実施例6:2−エチルヘキサノールおよびC8酸からのエス
テル（引火点）152℃、20℃での粘度４〜5mPas、50℃で
の粘度２〜3mPas、凝固点−10℃以下）。
実施例7:2−エチルヘキサノールおよびC10酸からのエス
テル（引火点166℃、20℃での粘度４〜5mPas、50℃での
粘度２〜3mPas、凝固点約−10℃以下）。
実施例8:n−オクタノール（ヘンケルKGaAの市販品「ロ
ロル（Lorol）」）およびC10カルボン酸（ヘンケルKGaA
の市販品「エデノール（Edenor）」）からのエステル
（引火点171℃、20℃での粘度6mPas、50℃での粘度3mPa
s、凝固点＋３℃）。
実施例9:イソノナン酸とｎ−オクタノール（ヘンケルKG
aAの市販品「ロロル（Lorol）」）からのエステル。
老化処理前後におけるそれぞれの場合で測定したレオ
ロジー的データは以下の通りであった。
実施例６ 未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 21 22 降伏点（YP） 15 11 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 6 8 10分 8 5 実施例７ 未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 29 31 降伏点（YP） 8 8 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 5 5 10分 7 7 実施例８ 未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 26 28 降伏点（YP） 17 14 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 6 4 10分 8 7 実施例９ 未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 27 29 降伏点（YP） 12 13 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 5 4 10分 7 7 実施例10および11 実施例１（石灰2g）の基本配合に従って、２種の別の
エステル油を用いて、掘削液を調製した。ローラーオー
ブンで125℃で16時間老化処理する前後にレオロジー的
データーを測定した。
実施例10 ｃ8/10プレ脂肪酸（ヘンケルKGaAの市販品「V85K
R」）とイソトリデシルアルコールからのエステル油
（引火点183℃、凝固点−10℃以下）。
未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 44 55 降伏点（YP） 13 24 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 6 7 10分 8 10 実施例11 実施例10のＣ8/10プレ脂肪酸および２−エチルヘキサ
ノールからなるエステル油（引火点151℃、凝固点−10
℃以下）。
未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 24 35 降伏点（YP） 10 15 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 5 5 10分 7 14 実施例12 一連の試験において、強親油性アミン（ヘンケルKGaA
の市販品「アラフェン（Araphen）G2D」）2gを耐老化防
止剤として実施例11のエステル油に添加した。125℃で
のローラーオーブンにおける老化処理は72時間に延長し
た。未老化処理材料および老化処理材料で測定したレオ
ロジー的データーは以下の通りであった。
未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 24 24 降伏点（YP） 8 14 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 4 5 10分 6 7 同様にして、実施例10の配合に、前記耐老化防止剤を
混合した。この混合からなる油系泥を、ローラーオーブ
ン中で125℃で72時間老化処理した。老化処理前後のレ
オロジー的データーは以下の通りであった。
未老化処理材料 老化処理材料 塑性粘度（PV） 43 66 降伏点（YP） 14 24 ゲル強度(lb/100ft2) 10秒 7 9 10分 9 13 本発明の好ましい態様は次のとおりである。
A.0〜５℃の温度範囲においてもポンプ送液可能であ
り、流体であるエステル、またはエステル混合物を使用
することを特徴とする請求項１記載の切削泥の油相。
B.0〜５℃の温度範囲において50mPasを越えず、好まし
くは40mPasを越えず、最も好ましくは約30mPasのブルッ
クフィールド（RVT）粘度を持つ前記モノカルボン酸エ
ステル、またはそれの生態系に許容される成分（非汚染
油）との混合物を油相として使用することを特徴とする
請求項１記載の油相。
C.掘削泥に使用される炭素数６〜11のカルボン酸のエス
テルは、90℃以上、好ましくは100℃以上の引火点と同
時に０℃以下、好ましくは−５℃以下、特に−10℃以下
の凝固値（流動および凝固点）を持つことを特徴とする
請求項１記載の油相。
D.実際使用での部分的エステル分解の後でも、生態学的
におよび毒物学的に無害、特に吸入毒物学的に無害であ
るアルコール成分をエステル油において使用することを
特徴とする請求項１記載の油相。
E.炭素数少なくとも７、特に炭素数少なくとも８の１価
アルコールのカルボン酸エステル、および／または炭素
数特に２〜６の多価アルコールのエステルを使用するこ
とを特徴とする請求項１記載の油相。
F.主として脂肪族飽和のアルコールの存在下では鎖長が
８〜15炭素原子であるが、オレフィン系モノ−および／
またはポリ不飽和アルコールの場合はより高い炭素数、
例えば約24までの炭素原子に至る炭素数である、天然お
よび／または合成起源の１価アルコールからのエステル
を使用することを特徴とする請求項１記載の油相。
G.グリコールおよび／またはプロパンジオールのエステ
ルを多価アルコールのエステルとして使用することを特
徴とする請求項１記載の油相。
H.それ自体好ましくは既に−10℃以下、より好ましくは
−15℃以下の凝固値（流動および凝固点）を有し、同時
に100℃以上の引火点を持つエステル油であって、２〜1
2、好ましくは６〜10炭素原子を持つ１価アルコール
と、16〜24炭素原子を持つオレフィン系モノ−および／
またはポリ不飽和モノカルボン酸とのエステル油を、非
汚染油からの混合物成分として使用することを特徴とす
る請求項１記載の油相。
I.70重量％以上、好ましくは80重量％以上、特に90重量
％以上の16〜24炭素原子を持つオレフィン系不飽和カル
ボン酸から誘導され、同時に特に０〜５℃の温度範囲で
55mPasを越えない、好ましくは45mPasを越えないブルッ
クフィールド（RVT）粘度を持つオレフィン系不飽和カ
ルボン酸エステルを、混合物成分として使用することを
特徴とするＨ項記載の油相。
J.混合物成分として使用される不飽和モノカルボン酸の
エステルが、35重量％までオレフィン系ジ−およびポリ
不飽和酸から誘導され、少なくとも約60重量％がオレフ
ィン系モノ不飽和であり、および／または45重量％以
上、好ましくは55重量％以上がオレフィン系ジ−および
／またはポリ不飽和酸から誘導されることを特徴とする
Ｈ項記載の油相。
K.0〜５℃の温度で液状でありポンプ送液可能であり、
部分的に加水分解した後にさえ生態学的におよび毒物学
的に無毒である、炭素数１〜５の脂肪族飽和モノカルボ
ン酸のエステルおよび／または炭素数12〜16の脂肪族飽
和モノカルボン酸のエステルを、エステル系混合物成分
として使用することを特徴とする請求項１記載の油相。
L.カルボン酸エステルをアルカリ貯蔵剤と共にインバー
ト掘削泥中に使用し、石灰が特に好ましいアルカリ貯蔵
剤であり、要すれば限定量の金属酸化物、例えば、酸化
亜鉛または関連亜鉛化合物が石灰に加えてまたは石灰に
代えて存在することを特徴とする請求項１記載の油相。
M.かなりの量の強親水性塩基、例えば水酸化アルカリお
よび／またはジエタノールアミンを掘削液において使用
せず、存在することがある石灰の添加量は、油系泥の約
2lb/bblの最大量に限定されていることを特徴とする請
求項１記載の油相。
N.遊離カルボン酸と塩を形成することが可能な、明白な
親油性質を持ち高々限られた水への溶解度を持つアミン
化合物と共に、インバート掘削泥においてカルボン酸エ
ステルを使用することを特徴とする請求項１記載の油
相。
O.連続エステル系油相と共に、微分散水相を約５〜45重
量％の量、好ましくは約５〜25重量％の量でインバート
掘削泥において含む掘削液中にエステルを使用すること
を特徴とする請求項１記載の油相。
P.アルカリ貯蔵剤として存在することが好ましい、石灰
および／または酸化亜鉛のような金属酸化物でアルカリ
性の方向に傾けられている請求項２記載のインバート掘
削液。
Q.かなりの量の強親水性塩基、例えば水酸化アルカリま
たは強親水性アミン、例えばジエタノールアミンが油系
泥において存在せず、石灰が存在する場合に、このアル
カリ貯蔵剤は、約2lb/bbl（石灰／油系泥）の量を越え
ないことを特徴とする請求項２に記載の掘削液。
R.カルボン酸と塩を形成することができる、顕著な親油
性および高々限定された水溶性を有するアミン化合物を
含有することを特徴とする請求項２記載のインバート掘
削液。
S.それぞれ50℃で測定して約10〜60mPasの塑性粘度（P
V）と、５〜40lb/100ft2の降伏点（YP）を持つことを特
徴とする請求項２記載のインバート掘削液。
T.炭素数６〜11のモノカルボン酸のエステルが、連続油
相の少なくとも25重量％、好ましくは少なくとも約1/
3、特に大部分を構成することを特徴とする請求項２記
載のインバート掘削液。
U.分散水相部分が約５〜45重量％、好ましくは約10〜25
重量％を構成し、溶液中にCaCl2および／またはKClの様
な塩を特に含むことを特徴とする請求項２記載のインバ
ート掘削液。
V.0〜５℃の温度範囲でインバート泥の油相は50mPas以
下、好ましくは40mPas以下のブルックフィールド（RV
T）粘度を持つことを特徴とする請求項２記載のインバ
ート掘削液。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォン・タパーヴィツァ、シュテファン ドイツ連邦共和国 ディ―4006 エルク ラート ２、トーマス―マン―シュトラ アセ 12番 (72)発明者 ノイス、ミヒャエル ドイツ連邦共和国 ディ―5000 ケルン 50、ウルフトシュトラアセ 15番 (72)発明者 ツェルナー、ヴォルフガング ドイツ連邦共和国 ディ―4000 デュッ セルドルフ、ツィーゲライヴェーク 49 番 (72)発明者 ブールバッハ、フランク ドイツ連邦共和国 ディ―4005 メール ブッシュ １、レーマーシュトラアセ 29番 (56)参考文献 特開 平４−46985（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−45190（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−164185（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−503221（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−503965（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C09K 7/00 - 7/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】室温において流体であり80℃以上の引火点
    を持つ、炭素数６〜11の合成または天然のモノカルボン
    酸と１価および／または多価アルコールからのエステル
    を含んで成り、埋蔵石油および天然ガスの環境適合性の
    ある開発に適し、かつ連続油相中に乳化剤、増量剤、流
    動損失添加剤および好ましくはさらに通常の添加剤と共
    に分散水相を含むインバート掘削泥の油相。
  2. 【請求項２】埋蔵石油または天然ガスの環境適合性のあ
    る開発に適し、連続油相中に乳化剤、増量剤、流動損失
    添加剤および好ましくはさらに通常の添加剤と共に分散
    水相を含むインバート掘削液であって、油相は室温で流
    体であり80℃以上の引火点を持ち、合成または天然の炭
    素数６〜11のモノカルボン酸と１価および／または多価
    アルコールとのエステルを、好ましくは生態系に許容さ
    れる化合物（非汚染性油）からの他の成分との混合物の
    形態で、含むことを特徴とするインバート掘削液。
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