JPH0430990B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、低固体含量の掘削流体（drilling
fluids）において、そして高濃度の掘削泥水
（drilling muds）において流体損失抑制剤として
エマルジヨン共重合体を使用することに関する。
これらの共重合体は、多量のカルシウムおよびマ
グネシウムのような二価の陽イオンを含有する水
を基礎とする掘削用流体および泥水に卓越した流
体損失の抑制をもたらす。 地下井戸の掘削において、そして特にロータリ
ー法を使用する場合には、掘削流体または泥水
は、掘削の速度、コスト、効率および操業の安全
のような因子に影響を与える多様な機能を果す。
掘削流体は、ドリル軸を通つて下方へ、ドリルビ
ツトの底部を出てそしてドリル管と地層の壁部と
の間の環状空間を上方へ地表まで循環され、そこ
で機械的または化学的に処理されそして再循環さ
れる。流体は、ドリルビツトが地層内ならびに回
転ドリルパイプの長さに沿つて穿入する点におい
て潤滑をもたらす。流体は、系を潤滑する際、ビ
ツトの切削作用によつて発生する熱を除去し、一
方その上系によつて生じた切削屑を除去するため
に地表へと輸送するという重要な役目を果す。許
容しうる掘削流体は、容易にポンプ輸送されるた
めに測定しうる比較的低い粘度を有するなお自由
に流動する粘性を有しなければならない。更に、
流体は、もし循環が中断されたならば固体物質を
懸濁させ、そしてビツトに固体が蓄積するのを防
ぎかくして機械的な詰まりを防ぐために、許容し
うるゲル強度を有しなければならない。 流体は、またドリルによつて穿入された地層中
で遭遇した自然に発生する液体または気体の成分
を含有するのに十分な均一化圧力を提供しなけれ
ばならない。適正な泥水の処方を使用することに
よつて、地層流体の無制御の流入から生ずる可能
な崩壊または破裂が防止されうる。 地層への流体の過度の損失は、泥水の粘度の増
加を招き、これは切削物の除去および潤滑の低下
に加うるに掘削時間の減少をもたらす。従つて、
地層流体の孔への流入の防止に加うるに、掘削流
体は、また地層中への流体の流出を最少限にすべ
きである。これらの両方の機能は、井戸孔中に見
出される天然のと固体および掘削流体中に存在す
る固体からなる露出された滲透性の地層に対抗し
て圧縮しうる薄い（しかも実質的に不滲透性の）
フイルターケーキを形成する流体の能力によつて
提供される。薄いことに加へて、フイルターケー
キは、また好ましくは滑らかでかつ硬いがなお弾
力性がある。逆に、より劣つたフイルターケーキ
は、厚く、固まりで覆われそして／または脆い。
若しそのような欠陥のあるフイルターケーキが形
成されるならば、異常なパイプの前進の遅れ、差
圧の突出、圧力のサージングおよびスワツビング
（swabbing）のような付加的な問題が生ずるであ
ろう。 最も普通の流体損失抑制剤は、水性泥水中に存
在する粘土の固体である。広い粒度分布を有する
コロイド固体を提供することによつて、低い多孔
性および低い透過性を有する緻密なフイルターケ
ーキが得られ、より大きな粒子の間により小さな
粒子のプラグ開口が存在する。他の粘土に比較し
てより多い割合の微細な粒子を含有するベントナ
イト粘土は、しばしば、一次的な過調節剤とし
て使用される。 粘土のみの使用によつては、掘削泥水の流体の
損失が、地層ならびに掘削装置への損害を取除く
のに十分な程度まで低下しない場合には、有機コ
ロイドがしばしば使用される。これらのコロイド
は、水性流体中で水和し、そして粘土粒子の間の
間〓および微孔を架橋してより不透過性のフイル
ターケーキが得られる。代表的な有機コロイドに
は、例えば前糊化でん粉、カルボキシメチルセル
ロースおよびポリアニオン性セルロースがある。
これらの物質は、欠点をまぬがれない。例えば、
でん粉は、多少の耐塩性を有するが、細菌に侵さ
れやすくまた121℃（250〓）以上で熱分解を受け
ることが知られている。カルボキシメチルセルロ
ースもまた熱分解を受け、そして有効なカルシウ
ムおよびナトリウム添加系として知られている
が、それは、塩の濃度が約50000ppmを越えると
あまり効果がなくなる。ポリアニオン性セルロー
スは、その比較的高い耐塩性によつて塩系に使用
されるが、このコロイドは、しばしば掘削泥水の
望ましくない粘稠化またはゲル化をもたらし、そ
のことはその耐塩性を見劣りさせる。 ビニル単量体を基礎とした多くの水溶性の単一
および共重合体もまた泥水損失抑制添加剤として
有用であることが見出されている。 米国特許第2650905号明細書（1953年９月１日
発行）には、穿孔の壁部の周囲に実質的に不透過
性のフイルムを形成するのを助け、一方同時に泥
水の粘度に影響を与えないように、スルホネート
化ポリスチレン重合体を使用することが示されて
いる。 米国特許第4455240号明細書（1984年６月19日
発行）においては、陰イオン、陽イオンおよび場
合によつては非イオン性のマー（mer）単位を含
有するカルボキシル官能性ポリアンフオリテイツ
ク（polyamholytic）共−または三元重合体で処
理された掘削流体が流体損失を減少せしめてい
る。 米国特許第2718497号明細書（1955年９月20日
発行）には、水性掘削泥水に流体損失抑制をもた
らすために、２ないし６個の直鎖炭素原子につき
１個のカルボン酸塩基の割合でカルボン酸塩基を
含有する乾燥または溶液共重合体が記載されてい
る。適用しうる重合体には、アクリル酸またはメ
タクリル酸のような不飽和脂肪族モノカルボン酸
を重合することによつて得られたものが包含され
た。アクリルアミド、アクリルニトチルおよびア
クリル酸のアルキルエステルの加水分解されまた
ケン化された重合体および共重合体もまた有用で
あることが記載された。これらの添加剤は、カル
シウムおよびその他のアルカリ土類金属イオンの
限定量のみを封鎖したと記載されている。 米国特許第2775557号明細書（1956年12月25日
発行）は、掘削泥水において泥水の粘度を増加さ
せずに、改善された水保持性を有する壁部シーリ
ング剤として、アクリルアミド−アクリル酸共重
合体の水溶性塩を使用することを記載している。
60：40ないし75：25のアクリルアミド−アクリレ
ートのモル比を有する共重合体が、例えば飽和塩
化ナトリウムまたは僅かに可溶性の硫酸カルシウ
ムまたは水酸化カルシウムを含有する塩で汚染さ
れた泥水において流体損失の抑制をもたらすこと
が示された。 流体損失抑制を目的としたものではないが、米
国特許第3323603号明細書（1967年６月６日発行）
もまた低固形分掘削流体におけるアクリレート−
アクリルアミド共重合体の使用を記載している。
低濃度のベントナイトおよび500ppm以下のCa⁺⁺
を含有する系に添加された高度に加水分解された
重合体の少量、すなわち0.000026−0.00036Kg／
（0.005−0.15ポンド／42−ガロンバレルppb）
が、系中に存在する他の粘土が凝集を起すのに対
してベントナイトの性質を向上させることが見出
された。 米国特許第3072569号明細書（1963年１月８日
発行）には、高い温度において少くとも500ppm
のカルシウムイオン含量を有する粘土を基礎とし
た掘削泥水において有用な流体損失抑制剤が記載
されている。これらの抑制剤は、例えば酢酸ビニ
ルとカルボン酸単量体または誘導体のいずれかと
の共重合体のような、水酸基およびカルボン酸基
の両方を含有する実質的に均一な直鎖状炭化水素
鎖からなり、それらは、加水分解の際に水酸基お
よびカルボン酸塩基をそれぞれもたらす。 スルホン酸ビニル−ビニルアミド重合体もまた
流体損失抑制剤として使用されている。陰イオン
性スルホン基をもつこれらの重合体は、カルシウ
ムイオンの影響を受けないことが記載されてお
り、そしてそのままで電解質を放出する地層を貫
く掘削において有用であることが見出された。 カルシウムおよびマグネシウムのような二価の
陽イオンによる汚染は、石膏、石灰およびその他
の塩沈殿物を含有する電解質放出地層を貫いて掘
削する場合に生ずる。カルシウムイオンの少量の
みに遭遇したならば、掘削泥水は、しばしば、使
用された流体損失抑制剤の効率を向上させるため
に、イオンを沈殿させるべくソーダ灰のような塩
酸塩で使用される。これは、特にノースダコタ州
（North Dakota）のウイルストン（Williston）
堆積盆地およびオクラホマ（Oklahoma）州のア
ナダルコ（Anadarako）堆積盆地のような著名
な堆積盆地の地層塩水において、より多量のより
水溶性のカルシウムおよびマグネシウム塩（すな
わち、CaCl₂およびMgCl₂）に遭遇した場合に効
果的でない費用および時間のかかる操作である。
しばしば、水に敏感な頁岩または粘土を含む地層
の掘削に関連する問題を回避するために、真水ま
たは海水の泥水は、実際上多量の石膏または石灰
によつてカルシウム処理される。 従つて、多量のカルシウムならびにその他の二
価のイオンを含有するもののような塩で汚染され
た掘削流体においても矛盾のない流体損失抑制剤
に対する需要がある。もし添加剤が汚染系におい
て相容性がなければ、流体の粘度の劇的な増加ま
たは粘度の凝集が起ることがある。もしゲルの形
成が起ると、地層の壁部は、容易に詰り、それに
よつて原油が後に生産帯域自由に流入するのを妨
げることがある。 本発明は、アクリルアミドとアクリル酸の水溶
性塩との油中水型エマルジヨン共重合体を含有す
ることを特徴とする、改善された二価陽イオン許
容性を有する地下井戸の掘削に使用するための流
体損失抑制剤を提供する。この剤を乾操固形物を
基準にして0.0012〜0.0190Kg／（0.5ないし
8.0ppb）の量で使用することによつて、カルシウ
ムおよびマグネシウムのような二価の陽イオンを
少くとも10000ppmの量で含有する掘削流体は、
改善された流体損失抑制がもたらされる。少くと
も100万の分子量を有する本発明の油中水型エマ
ルジヨン共重合体は、アクリルアミドとアクリル
酸またはその水溶性塩とを70：30ないし95：５、
好ましくは80：20ないし90：10のモル比で共重合
することによつて製造される。 これらの共重合体は、アクリルアミドとアクリ
ル酸を共重合し次いで中和することによつて製造
されるかあるいは好ましくはアクリル酸は、重合
に先立つて水溶性の塩の形にされる。本発明にお
いて有用なアクリルアミド：アクリレート（以下
本明細書中においてはアクリレートはアクリル酸
塩を意味するものとする）共重合体は、70：30な
いし95：５、好ましくは80：20ないし90：10のア
クリルアミド対アクリレートのモル比を有する。 アクリル酸を中和して水溶性の塩の形にするた
めにアルカリ金属（すなわち、ナトリウムおよび
カリウム）または水酸化アンモニウムが使用され
うる。大抵の掘削操作の条件によつて惹起される
アンモニウムアクリレート共重合体よりのアンモ
ニアの望ましくない発生のために、アルカリ金属
水酸化物を使用することが好ましい。 上記の単量体の共重合は、高分子量の共重合体
をもたらすような、この技術分野の専門技術者に
知られた通常の油中水型エマルジヨン重合技術の
いずれかに従つて達成されうる。適当な方法に
は、米国特許第3284393号号（1966年11月８日発
行）；再発行特許第28474号（1974年７月８日再発
行）；同第3826771号（1974年７月30日発行）；同
第4070321号（1978年１月24日発行）；および同第
4077930号（1978年３月７日発行）各明細書に記
載されている方法が包含される。これらの特許の
教示には、水溶性のエチレン系不飽和単量体の油
中水型エマルジヨンをつくることが包含される。
これらのエマルジヨンは、油中水型乳化剤を使用
することによつてつくられる。フリーラジカル型
重合触媒がエマルジヨンに添加され、そして次に
ラジカル形成条件下に水溶性の重合体ラテツクス
を形成させるために、熱が適用される。重合体
は、一般に固形物25〜50重量％の量でエマルジヨ
ン中に存在するであろう。 流体損失抑制の性能には寄与しないけれども、
高いHLB値（文献中に、例えばアイ・シー・ア
イ・アメリカス社（ICI Americas Inc.）のHLB
界面活性剤系（HLB Surfactant System）によ
つて教示されている）を有する逆性界面活性剤
が、エマルジヨンが水中に向けられそして水性掘
削流体中に拡散するのをより容易にするために、
重合後にエマルジヨンに添加されるのが好まし
い。これらの界面活性剤を使用することによつ
て、共重合体を分散させるために要する時間およ
び剪断力の量が他の代表的な損失抑制添加剤に必
要とされる量よりも著しく少ない。これらの界面
活性剤は、またラテツクス粒子を分散させること
によつて長時間に亘つて増大した重合体の安定性
をもたらすことが認められた。 100万を超える分子量を有するアクリルアミ
ド：アクリレートエマルジヨン共重合体は、驚く
べきことは、前記のアクリル酸の重合体および共
重合体に関する参考文献中に開示された低い濃度
に比較して著しく高い濃度の二価の陽イオンを含
有する、固体含量の低いまた高い水性掘削流体に
おいて有用であることが見出された。４％ないし
49.8％（飽和）塩化カルシウム水溶液から製造さ
れた高カルシウムイオン含有液体（10900〜
134800ppmCa⁺⁺イオン）が試験され、顕著な流
体損失抑制の結果が得られた。飽和塩化マグネシ
ウムを含有する掘削流体（74800ppmCa⁺⁺イオ
ン）ならびに多量のカルシウムおよびマグネシウ
ムイオンを含有する塩水溶液もまた同様に成功裏
に評価が行なわれた。 本発明による共重合体が効果的な流体損失抑制
のための実質的な不透過性のフイルターケーキを
もたらすためには、掘削流体は、少くとも少量の
架橋固体を含有しなければならない。 0.0006Kg／（0.25ppb）という低い濃度のベ
ントナイトまたは炭酸カルシウムは、適当な架橋
性を有するが、一方サイズド塩化ナトリウムのよ
うな他の代表的な粒子は、予想された類似の結果
をもつて使用されうる。 有効な流体損失抑制をもたらすために必要なア
クリアミド：アクリレートエマルジヨン共重合体
の量は、流体の陽イオン濃度のほかに、処理され
る掘削流体の重量および性質および遭遇した地層
の種類のような因子に左右されて状況に応じて変
動するであろう。普通、共重合体が約0.0012〜
0.0190Kg／（0.5ないし約8ppb）、好ましくは
0.0024〜0.0095Kg／（１〜4ppb）の量で添加さ
れると、良好な流体損失抑制が達成されるであろ
う。共重合体の処理水準が上ると、生ずるフイル
ターケーキの厚さは、一般に流体損失の量が減少
すると同様に減少する。 使用される共重合体のモル比は、また必要な処
理水準を決定しうる。より高いアクリルアミド対
アクリレートのモル比を有する共重合体に比較し
て、同様な流体損失抑制の結果を得るためには、
70：30というアクリルアミド：アクリレート共重
合体の一般的により高い処理水準が必要である。
最も高い水準の二価イオンの汚染（すなわち、飽
和塩化カルシウム）の存在下においては、約25モ
ル％以下のアクリレート成分を含有する共重合体
が好ましくは使用される。 エマルジヨン重合の技術から一般に予期される
ような、100万を超える分子量を正確に測定しよ
うと試みる場合に遭遇する困難性のゆえに、エマ
ルジヨン共重合体の相対粘度が測定された。重合
体の相対粘度は、38℃（100〓）において34秒間
に100c.c.の脱水イオン水を流出するように目盛り
されているダツドレー（Dudley）粘度ピペツト
を使用する下記の操作によつて測定された。
400rpmの回転数のボデイン（Bodine）モータ撹
拌機を備えた、蒸留水200ｇを入れた半ピント入
りのガラスビンに、アクリルアミド：アクリレー
トエマルジヨン0.2ｇ（乾燥固体含量基準）を添
加することによつて0.1％の重合体溶液を調製し
た。この溶液を15分間混合し、次に更に30分間放
置された。試料の相対粘度は、0.1％の溶液の100
c.c.の部分が室温においてピペツトを通つて流れる
時間である。 本発明において使用されるエマルジヨン共重合
体の相対粘度は、少くとも約37秒であろう。より
高い粘度を有するエマルジヨン共重合体もまた二
価の陽イオンを含有する液体において、受容され
うる流体損失抑制をもたらすことが期待されるけ
れども、40〜60秒の相対粘度を有するエマルジヨ
ン共重合体が好ましくは使用される。 特記されない限り、実施例において使用された
標準的掘削流体は、水350mlおよびベントナイト
22.5ｇからなるものであつた。塩含有流体は、ま
ず指示された量の塩を水に溶解し、そしてベント
ナイトを添加する前に、試験されるべき流体損失
抑制剤を分散させることによつて調製された。処
理された流体をハミルトン・ビーチ・マルチミキ
サー（Hamilton Beach Multimixer）を使用し
て20分間撹拌し、次いで室温または82℃（180〓）
において静的に経時せしめる前にガラスビン内に
密封した。エージングの後に、試料をエー・ピ
ー・アイ・リコメンデツド・プラクチス（API
Recommended Practice）、13B、1982年５月、
セクシヨン（Section）３に記載された標準手続
によつて、流体損失の抑制について評価された。
試料の流体損失を記録するほか、フイルターケー
キの厚さならびに物理的特性を比較の目的でのみ
注目した。一般に、約0.397cm（５／32in）まで
のAPI過後の厚さを有するフイルターケーキが
許容可能と見なされ、比較的薄いフイルターケー
キが好ましいとされた。350mlの流体において、
１ｇの流体損失抑制は、1ppbの処理水準に相当
する。 以下の例において、特記しない限り、部は、す
べて重量により、度は摂氏である。使用された添
加剤の量は、乾燥物基準であつた。本発明におい
て使用されたエマルジヨンは、油中水型エマルジ
ヨンであり、そして塩化カルシウムは、二水化物
型（すなわち、CaCl₂・2H₂O）である。 例 １ この例は、カルシウム−含有掘削流体に対し
て、ナトリウムポリアクリレートエマルジヨン重
合体に比較したアクリルアミド：カリウムアクリ
レートエマルジヨン共重合体の流体損失抑制を効
果的にもたらす能力を例示する。 CaCl₂の４％および飽和水溶液および４％
NaClを用いて調製された掘削流体を上記重合体
0.0024ないし0.0071Kg／（１ないし3ppb）を用
いて処理し、そして82℃（180〓）において16時
間経過せしめた。流体損失の結果は、第表から
明らかであろう。

【表】 結果は、重合体は、ナトリウム系においては両
者とも有効であつたが、４％および飽和の塩化カ
ルシウム含有流体においてはアクリルアミド：ア
クリレートエマルジヨン共重合体のみが有効であ
つた。 例 ２ この例は、ポリ陰アニオン性セルロースに比較
したアクリルアミド：アクリレートエマルジヨン
共重合体の、４％NaClかまたはCaCl₂を含有す
る掘削流体に対して流体損失抑制を効果的にもた
らす能力を例示する。流体は、重合体の0.0024な
いし0.0071Kg／（１ないし3ppb）で処理され、
そして次に室温において16時間放置された。結果
については、第表参照。

【表】 クリル酸ナトリウム^ａ

0.0071 ３
9 0.079 1
4％CaCl_２ 0.0024
１ 64 0.318 4
0.0071 ３
10 ＜0.079 ＜1

【表】 結果は、すべての重合体は、ナトリウム系にお
いては良好な流体損失抑制をもたらしたが、高水
準のカルシウムイオンを含有する系においては、
エマルジヨン共重合体は、ポリアニオン性セルロ
ースよりもすぐれていた。 例 ３ この例は、カルシウムを含有する系において効
果的な流体損失抑制をもたらすためにエマルジヨ
ン共重合体において必要なアクリルアミド対アク
リレートのモル比を例示する。 アクリルアミドがアクリル酸カリウムと90：10
ないし50：50のモル比でエマルジヨン共重合さ
れ、予期された約49秒の同様な相対粘度を示し
た。40秒の相対粘度を有するエマルジヨンポリア
クリルアミド単一重合体もまた調製された。
CaCl₂の４％および飽和の水溶液から調製された
掘削流体に上記の単一重合体および共重合体を
0.0024〜0.0071Kg／（１〜3ppb）の処理水準で
添加した。これらの流体を室温および82℃（180
〓）において16時間のエージングの後に評価を行
なつた。結果は、第および表に示されてい
る。 結果は、等モル量のアクリルアミドおよびアク
リル酸塩を含有する共重合体は、両方のカルシウ
ム系において効果がなかつたことを示している。
少くとも70モル％のアクリルアミドを含有する共
重合体は、掘削流体中に、塊りあるいは粘度の著
しい変化を生ずることなく容易に分散し、しかも
すぐれた流体損失抑制をもたらした。それぞれの
有効な共重合体について、同様な流体損失の抑制
をうるためには、飽和系におけるよりも４％
CaCl₂系においてはより高い処理水準が必要であ
ることがわかつた。100％アクリルアミドのエマ
ルジヨン重合体は、飽和系においては流体損失の
抑制を示したが、掘削流体は、不当に濃厚かつダ
イラタンシー性となつて、評価中に紙を閉塞さ
せることがある。

【表】

【表】 いた。

【表】 例 ４ この例は、更に、次第に増加する量の塩化カル
シウムを含有する掘削流体中において、２種のア
クリルアミド：アクリル酸カリウムのエマルジヨ
ン共重合体の、流体損失を効果的に抑制する能力
を例示する。 塩化カルシウムの６％ないし飽和の水溶液から
一連の掘削流体に、80：20のモル比のアクリルア
ミド：アクリル酸カリウムエマルジヨン共重合体
（50秒の相対粘度を有する）および同様に製造さ
れた70：30のモル比の共重合体（予期された同様
な相対粘度を有する）を、0.0048Kg／（2ppb）
の処理水準で添加した。これらの試料を82℃
（180〓）において24時間のエージンにかけた。結
果は、第表から明らかであろう。

【表】 例 ５ 50秒の相対粘度を有する80：20アクリルアミ
ド：アクリル酸カリウムのエマルジヨン共重合体
を、塩化マグネシウムの飽和水溶液を用いて調製
された掘削流体に、0.0071Kg／（3ppb）の添加
水準で添加した。処理された掘削流体を82℃
（180〓）で16時間エージングし、そして次に流体
損失について試験した。未処理の試料もまた対照
として評価した。この対照は、30分後に、0.318
cm（４／32in）のフイルターケーキの厚さにおい
て76ccの流体損失を示した。アクリルアミド：ア
クリル酸カリウム共重合体を含有する試料は、
0.079cm（１／32in）のフイルターケーキの厚さ
において僅かに7.8ccの流体損失しか示さなかつ
た。 例 ６ この例は、80：20アクリルアミド：アクリル酸
カリウムのエマルジヨン共重合体の性能を他の普
通使用される流体損失抑制添加剤のそれと比較し
たものである。 掘削流体は、塩化カルシウムの飽和水溶液から
調製され、そして試験されるべき各種の重合体の
0.0024〜0.0071Kg／（１〜3ppb）を用いて処理
された。処理された試料を82℃（180〓）におい
て16時間エージングにかけ、次いで流体損失につ
いて試験した。結果は第表から明らかである。

【表】 結果は、アクリルアミド：アクリレートエマル
ジヨン共重合体は、高カルシウム含有流体に対し
て良好な流体損失抑制をもたらしたことを示して
いる。対照に比較して、スルホン化ポリスチレン
およびポリアクリル酸ナトリウムは、流体損失抑
制をもたらさないことが判つた。ポリアニオン性
セルロースは、流体損失に多少の減少をもたらし
たが、それは望ましくないゲル形成に帰せられる
が、それは評価中に紙を閉塞するように作用す
ることがある。 例 ７ この例は、80：20アクリルアミド：アクリレー
トエマルジヨン共重合体によつてもたらされる流
体損失抑制を、２種の80：20アクリルアミド：ア
クリレート乾燥溶液共重合体および加水分解され
たポリアクリルニトリルエマルジヨン重合体によ
るそれと比較したものである。 塩化カルシウムの４％溶液かまたは飽和溶液を
用いて調製された掘削流体を重合体の0.0048ない
し0.0071Kg／（２ないし3ppb）の当量を用いて
処理し、82℃（180〓）において16時間エージン
グを行ない、次いで流体損失抑制について評価し
た。結果は、第表に示されている。

【表】 結果は、加水分解されたポリアクリルニトリル
エマルジヨン重合体は、高濃度のカルシウムイオ
ンの存在下には流体損失抑制をもたらさなかつこ
とを示している。アクリルアミド：アクリレート
エマルジヨン共重合体を含有する流体は、乾燥溶
液共重合体を含有するものに比較してよりすぐれ
た流体損失抑制をもたらした。溶液共重合体を使
用した飽和CaCl₂系における流体損失の結果は、
良好なように認められたが、その結果は、望まし
くない不均一なゲルによる紙の閉塞に起因する
らしい。 例 ８ この例は、24000ppmのCa⁺⁺イオンを含有する
系において70：30アクリルアミド：アクリレート
エマルジヨン共重合体によつてもたらされた流体
損失抑制を、カルシウム汚染物に対して許容力の
あるものとして知られるスルホン酸ビニル：ビニ
ルアミド固体共重合体のそれと比較したものであ
る。 水350ml中にベントナイト14ｇ、塩化ナトリウ
ム35ｇおよび塩化カルシウム35ｇを含有する掘削
流体試料を、共重合体７ｇ（7ppbに相当）で処
理した。これの試料を室温において16時間エージ
ングし、次いで流体損失について評価した。両方
の共重合体とも、厚さ0.079cm（１／32im）の滑
らかな均一なフイルターケーキをもたらし、卓越
した流体損失抑制（30分後に僅かに4.8〜5.0cc）
を示した。 例 ９ この例は、本発明によるアクリルアミド：アク
リレートエマルジヨン共重合体がカルシウム含有
系において流体損失をもたらすためには、掘削流
体中に少くとも少量の架橋固体を存在せしめる必
要があることを例示する。 塩化カルシウム飽和水溶液にベントナイトまた
は炭酸カルシウム架橋固体の０〜0.0048Kg／
（０〜2.00ppb）を添加することによつて低固体掘
削流体を調製した。この流体を更に、48秒の相対
粘度を有する80：20アクリルアミド：アクリル酸
カルシウムエマルジヨン共重合体0.0071Kg／
（3ppb）で処理した。処理した試料および未処理
の試料を室温において16時間エージングにかけ、
そして流体損失を測定した。その結果は、第表
に示されている。

【表】 ルシウ
0.0006 0.25 344 6
ム
0.0024 1.00 170 3
0.0048 2.00 326 7
データから明らかなように、エマルジヨン共重
合体が流体損失抑制を示すためには、掘削流体中
に少くとも約0.0006Kg／（0.25ppb）の架橋固
体を必要とする。 例 10 この例は、高濃度の二価陽イオンを含有する塩
水から調製された掘削流体に効果的に流体損失抑
制をもたらすべき80：20アクリルアミド：アクリ
ル酸カルシウムのエマルジヨン共重合体の能力を
例示する。 一般に二価の陽イオン20000〜90000ppmおよび
更に一価の陽イオン50000〜90000ppmを含有する
ウイルストン（Williston）堆積盆地の塩水を使
用した。二価陽イオンは、主としてCa⁺⁺および
Mg⁺⁺からなり、少量のZn⁺⁺およびFe⁺⁺を含有す
る。一価陽イオンは、主としてNa⁺からなり、少
量のK⁺イオンを含有する。 掘削流体は、アタパルジヤイト粘土０〜0.0006
Kg／（０〜25ppb）、バライト０〜0.2756Kg／
（０〜116ppb）、ベントナイト０〜0.0535Kg／
（０〜22.5ppb）および炭酸カルシウム０〜
0.01434Kg／（０〜6ppb）と混合されたウイル
ストン盆地塩水から調製された。この流体を約48
秒の相対粘度を有するエマルジヨン共重合体０〜
0.0095Kg／（０〜4ppb）で処理し、室温または
82℃（180〓）で16時間エージングし、次いで流
体損失について評価した。 データから明らかなように、このエマルジヨン
共重合体は、塩水含有流体に対して効果的に流体
損失抑制をもたらした。 以上要約すれば、二価の陽イオンで汚染された
掘削流体において有効な流体損失抑制添加剤が提
供されたのである。アクリルアミドとアクリル酸
の水溶性塩との高分子量油中水型エマルジヨン共
重合体を流体損失抑制剤として使用することによ
つて、改善された流体損失抑制性を有する掘削流
体の処方が得られる。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ａ 少なくとも1000ppmの二価の陽イオンを
   含有する水溶液； ｂ アクリルアミドおよびアクリル酸塩が70：30
   ないし95：５のモル比で存在し、共重合体が少
   なくとも100万の分子量を有している、アクリ
   ルアミドとアクリル酸の水溶性塩との油中水型
   エマルジヨン共重合体； および ｃ アタパラジヤイト粘土、バライト、ベントナ
   イトおよび炭酸カルシウムよりなる群から選択
   された架橋固体； を含み、上記共重合体および架橋固体が掘削中の
   流体の損失を減少せしめるのに十分な量で存在す
   る掘削流体。 ２ 水溶液190.9（42ガロン）当たり少なくと
   も0.23Kg（0.5ポンド）のエマルジヨン共重合体
   が使用されそして架橋固体が190.9（42ガロン）
   当たり少なくとも0.11Kg（0.25ポンド）の量で存
   在する特許請求の範囲第１項記載の掘削流体。 ３ 架橋固体がベントナイトおよび炭酸カルシウ
   ムからなる群から選択されたものである特許請求
   の範囲第２項記載の掘削流体。 ４ 二価の陽イオンが10900ないし134800ppmの
   量で存在しそしてカルシウム、マグネシウムおよ
   びそれらの混合物からなる群から選択されたもの
   である特許請求の範囲第２項記載の掘削流体。 ５ エマルジヨン共重合体が190.9（42ガロン）
   当たり3.6Kg（8.0ポンド）までの量で存在する特
   許請求の範囲第４項記載の掘削流体。 ６ アクリル酸塩がナトリウムまたはカリウム塩
   でありそしてエマルジヨン共重合体が少なくとも
   37秒の0.1％固体含有水溶液の相対粘度を有する
   特許請求の範囲第４項記載の掘削流体。 ７ 共重合体が70：30ないし90：10のアクリルア
   ミド対アクリル酸塩のモル比を有する特許請求の
   範囲第６項記載の掘削流体。 ８ エマルジヨン共重合体が40ないし60秒の粘度
   を有する特許請求の範囲第７項記載の掘削流体。 ９ エマルジヨン共重合体が80：20のモル比を有
   しそして１バーレル当たり1.0ないし4.0ポンドの
   量で存在する特許請求の範囲第７項記載の掘削流
   体。 １０ ａ 少なくとも10000ppmの二価の陽イオ
   ンを含有する水溶液； ｂ アクリルアミドおよびアクリル酸塩が70：30
   ないし95：５のモル比で存在し、共重合体が少
   なくとも100万の分子量を有している、アクリ
   ルアミドとアクリル酸の水溶性塩との油中水型
   エマルジヨン共重合体； および ｃ アタパルジヤイト粘土、バライト、ベントナ
   イトおよび炭酸カルシウムよりなる群から選択
   された架橋固体； を含み、上記共重合体および架橋固体が掘削中の
   流体の損失を減少せしめるのに十分な量で存在す
   る掘削流体を、掘削中に井戸の中に循環せしめる
   ことよりなる、地下層井を掘削する方法。