JPH08283705A - エステルを含む潤滑組成、組成の用途および組成を含む井戸用水 - Google Patents
エステルを含む潤滑組成、組成の用途および組成を含む井戸用水Info
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Abstract
であって、−直鎖または枝分かれしており、8から24
個の炭素原子をもつモノカルボン酸(A.1)と、直鎖
または枝分かれしており、2から20個炭素原子をもつ
ポリオール(A.2)との反応で得られる1種または数
種のエステルからなる部分Aを50から99重量%を含
み、酸:アルコールのモル比(A.1:A.2)が1:
1から(n−n/10):1(式中、nはアルコール
A.2のヒドロキシル基の数を表す)であり、−直鎖ま
たは枝分かれしており、8から24個の炭素原子をもつ
1種または数種のモノカルボン酸からなる部分Bを1か
ら50重量%を含み、モノカルボン酸(A.2と部分
B)が1から3個の不飽和基をもつことを特徴とする井
戸用水のための潤滑組成。 【効果】これらの潤滑組成は井戸掘削または完成作業、
または井戸の改修作業に用いる流体の潤滑剤として使用
される。
Description
最適化された潤滑組成に関する。
ールアミンなどの第三級アミンが含まれる。
井戸用水に関する。
度制御のために上記組成を用いることに関する。
作業、または井戸の改修作業に用いる流体の潤滑剤組成
に関する。特に、本発明では井戸穴にいれた水を基材と
する流体の潤滑度を制御するための方法と組成を記述す
る。
の従来方法は、掘り管の綱策の端部に取り付けた歯つき
ビットを回転させながら掘削することからなり、該綱策
は普通地上装置によって回転駆動するようになってい
る。掘削用流体あるいは掘削泥水とよばれる流体を掘り
管の内部空間を通してビットのレベルで注入する。この
流体は主として破片を地上に運んでビットと井戸をきれ
いに保ち、井戸壁を安定させ、流体と接触する地層の反
応を阻止するなどを目的とする。
ばれる流体のみならず、完成用水として知られる流体や
改修用水と呼ばれるものにも関する。以下これらの流体
をすべて井戸用水とよぶ。完成とは井戸が産油地層に到
達した際に掘削作業を継続することを言う。完成工事は
特に貯溜岩を掘り進め、地層検査を行い、産油のための
装備を井戸に設け、生産することからなる。これらの作
業では、完成用水は貯溜岩と産出される流出液に固有で
あるのが特徴である。改修作業は生産井の掘削、再掘
削、井戸掃除あるいは装置取り替えのために作業するこ
とからなる。
節できる特性、わけても粘度、密度、濾液制御能力など
の特性をもっていなければならない。とくに屈折の大き
い井戸、たとえば水平方向の井戸穴や、あるいはより一
般的には井戸に降ろす管材にかなりの摩擦をきたすよう
な井戸の場合、流体の潤滑度が重要な特性となる。
8,956に、植物由来のエステルを混合した掘削用水の使
用の記載がある。しかしいずれも本発明の最適化組成に
関するものではない。
の潤滑剤組成に関し、以下を含む: −直鎖または枝分かれしており、8から24個の炭素原子
を持つモノカルボン酸(A.1)と直鎖または枝分かれして
おり、2から20個の炭素原子を持つポリオール(A.2)と
の反応により得られる一種または数種のエステルからな
る部分Aを50から99重量%、 −直鎖または枝分かれしており、8から24個の炭素原子
を持つ一種または数種のモノカルボン酸からなる部分B
を1から50重量%。
グリコール、ペンタクリスリトール、ジペンタクリスリ
トール、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプ
ロパンなどがある。
3の不飽和基を持つことができ、14から20個の炭素原子
を持つ。
ル基を持つことができ、2から6個の炭素原子を持つ。
ポリオールのヒドロキシル基の数は好ましくは4個であ
る。
ン酸、ステアリン酸、リノレイン酸、パルミチン酸、パ
ルミトレイン酸、ミリスチン酸、およびこれらの混合か
らなる群から選ぶことができる。組成は部分Bを5から
20%、好ましくは約10%含む。
1から(n-n/10)の範囲にあり、好ましくは(1+n/1
0):1から(n-n/5):1である。ここで n はアルコ
ールA.2のヒドロキシル基の数を表す。
ステルAを含む。
含む。
い。
0.2から1.2の範囲とする。
ノールアミンの重量比はそれぞれ約85.4%、9.5%、5.1%
である。
割合の乳化製品を含む。
ソルビタン・モノラウレル酸20モル)とRADIASURF 7404
(モル質量600のポリエチレン・グリコール)からなる
群から選ばれる。
る井戸用水の潤滑度を制御するために用いる用法に関す
る。
対して約0.1%から10%の範囲とする。
少量の場合は、該組成の添加量は流体に対して約1%か
ら3%の範囲とする。
成の添加量は流体に対して約3%から5%の範囲とす
る。
成を0.1から10%、好ましくは1から5重量%含む水を
基材とする井戸用水に関する。
エステルと酸を組み合わせると、水を基材とする井戸用
水に特に好適な潤滑組成が得られることを見いだした。
一種又は数種の第三級アミンを最大10重量%(潤滑組成
に対して)まで混入することにより、水を基材とする流
体物性のいくつが改善されることがわかった。
大2重量%(潤滑組成に対して)添加することにより最
終組成の安定性をしばしば向上させることを見いだし
た。
用いる各種添加剤は無毒性で環境を汚染しないものであ
ることが求められるようになった。
準を満たすという利点を有する。
ての井戸用水に、例えば比重をかけるかどうかにかかわ
らずベントナイト含有流体、高圧/高温(HP/HT)流体、
固体を含まない流体などに使用できる。
非制限的実施例から明らかとなろう。
troleum Services company製造の潤滑度試験機モデル21
2 (Instruction Manual Part No.211210001EA)を用いて
試験する。試験(表面対表面潤滑度)はアメリカ石油協会
(API)の基準RP 13Bによる手順(100psi (689kPa), 60
rpm)に基づいて実施する。各種組成の潤滑度を比較す
るために、上記試験装置で得た目盛りの数値を読み取っ
た。これら示度は摩擦トルクの相対値に対応する。示度
の値が小さいほど、被験組成の潤滑度がよい。
所定の潤滑組成をある一定量添加し、ついで混合液を上
記装置で試験することにある。別途特に記載がない限
り、試験は周囲温度(約25°Cで行われる。
よって定義される。
販売されているエステル、モノオレイン酸ペンタエリト
リットのみに対応する。
酸Radiacid208を重量比でそれぞれ85%と15%含む混合
物に対応する。FINA社から販売されるているRadiacid20
8は、オレイン酸を約70%、リノレイン酸10%、パルミ
トレイン酸6%、パルミチン酸5%、ミリシチン酸4
%、リノレイン酸3%、ステアリン酸2%を含む。
ある。
AL”である。
トリエタノールアミンをそれぞれ90%と10%の割合で含
む混合物である。
Radicid208、トリエタノールアミンをそれぞれ重量比で
85.4%、9.5%、5.1%含む混合物である。
Radiacid208をそれぞれ90%と10%の割合で含む混合物
である。
ある。
diacid208をそれぞれ85重量%、15重量%含む混合物で
ある。
diacid208をそれぞれ90重量%、10重量%含む混合物で
ある。
diacid208をそれぞれ95重量%、5重量%含む混合物で
ある。
7137(20モル エトキシ化ソルビタン・モノラウレート)と
して販売されている乳化剤を0.15重量%添加したもので
ある。
いる商品名RADISURF7404(分子質量が600のモノオレイ
ン酸ポリエチレン)に変えた系である。
潤滑組成である。
れるポリアクリレートFP30Sである。
される製品である。
wel Frilling Fluid社から販売されるIDVISである。
油(L5)、従来製品である2種の潤滑剤(L3、L4)、先
に定義したエステルを基材とする2つの系、L1およびL2
の潤滑度を比較する。
する。
(L12)の性能のよさを示している。比較すると軽油(L
5)の潤滑度が非常に低いことがわかる。
って潤滑度を比較する。
加しても潤滑特性が改善されないことがわかる。エステ
ルのみを基材とする系L1は4%以上で効率がよい。系L2
と市販の潤滑剤L3は濃度が約2.5%から性能が最大にな
る。
における酸Radiacid208の役割がわかる。
従来用水
較する。測定値を下表に示す。
存在下で性能が非常に高いことを示している。
H2O(4.8 g/l)、CaCl2(1.2 g/l)、KCl(1.3 g/l)、MgSO
4・7H2O(7.2 g/l)からなる。
性能を比較する。測定値を下表に示す。
合物に対してはほとんど効果がない。系L1は5%以上で
効果があるが、成分が2種ある系L2では配合物に対して
濃度1%で添加するや否や効果があることがわかる。
性能を比較する。測定値を下表に示す。
合エステルL1だけではあまり効果がないことを示してい
る。混合物L2のほうが性能はよいが、3種の製品の組み
合わせであるL7の結果が最も優れている。対照的に、市
販潤滑剤L3は非常に効果が低い。エステルのみにトリエ
タノールアミンを添加しても(L6)、結果は実質的に向
上しない。もっとも効果がある組合わせはエステル+酸
Radiacid208とエステル+Radiacid208+トリエタノール
アミンである。
アミン濃度の影響
酸Radiacid208のモル濃度比の影響を調べる。各種系を
試験した基材となる流体組成は実施例5の組成に対応す
る。
エリトリット/酸を90:10の割合で含む混合物L8から
なる。モル等量で表されるある一定濃度のトリエタノー
ルアミンをこの基本系に添加する。したがって系は次の
混合物に対応する。
/酸 90:10 L8.1:L8.0+0.2トリエタノールアミン(TEA)モル等量 L8.2:L8.0+0.8 TEA 等量 L8.3:L8.0+1.0 TEA 等量 L8.5:L8.0+1.2 TEA 等量 L8.6:L8.0+1.4 TEA 等量
かる。
かがえる。
ンのモル比が近い場合性能が最適になるらしいことがわ
かる。さらに、酸に対するTEA濃度が高すぎると酸とエ
ステルの相乗効果が低下する。
アミン)は組成中の酸(たとえばオレイン酸)の腐食作
用を低下させる利点がある。
の影響を調べる。重晶石は泥の密度を高めるためのもの
である。組成にカオリナイトと加重粘土(FGN)を添加
することで掘りくずが存在する状態をシミュレートし
た。
ある。
材組成に重晶石、カオリナイト50 g/l、または加重粘土
50 g/lを添加してもよい。
量に必要であるが、3%を超えると結果は非常によい。
事実、水性組成中の固体の存在により潤滑系の性能が顕
著に低下することはよく知られている。市販の潤滑系の
多くは稠密度が高い流体組成中ではほとんど、またはま
ったく効果がないことは周知である。
の割合を特に存在する固体の種類及び量を考慮して調節
しさえすれば、実施例7の潤滑剤組成は固体を配合した
流体に対して非常に優れた潤滑性能を発揮することがわ
かる。
ROID社(USA)が販売する製品である。この組成は“HP/H
T”掘削に薦められる。
12など各種系の潤滑性能を上記組成を使って比較する。
いずれも潤滑効率がないことがわかる。添加剤L3は濃度
が高い場合(4%以上)にのみ効果がある。エステルの
みの2例(L1、L9)は効果がない。しかしこれらを酸と
組み合わせると高い効果が見られ、モノオレイン酸ペン
タエリトリットとともに用いた場合に最も好結果が得ら
れる。酸Radioacid208濃度が10から15%の範囲にあると
き優れた結果が得られる。しかし酸濃度をあまり高くす
ると腐食の危険が増すので薦められない。
ド)組成
CAPとしてDowell Drilling Fluids社から販売されるポ
リアクリルアミドである。
4)、系L7の潤滑性能を比較する。
つことを示している。
てエマルジョンの安定を図る。
した後以下の測定を行った。
乳化剤の添加によって本発明組成の潤滑性能が変わるこ
とはない。
添加の影響
ある。
および濾過特性に与える影響
のである。
と塑性粘度VP(mPa.s)、降伏値YV(Pa)(YVをlb/100ft
2 で表す場合は2.0886で乗じる)、基材流体FBのAPIろ
液(ml)を比較する。
に2%の割合で混合した。
たあと以下の測定を行った。系L13、L14を3%の割合で
基材流体に混合した。
によって基材流体の流動学特性は変化しないことがわか
る。一方、ろ液はいずれの場合にも顕著な改善が見られ
る。
ルストリングを模した金属製ピストンとの摩擦を計測す
ることからなる。試験にはNL社Baroid部門の「差動圧
固着試験機」(Instructuion Manual Part No. 2115100
01EA)を用いた。
Pa、ディスクにかかる圧力5MPaで10分間実施した。
系はL5、L3、L4、L1、L2である。
来製品より効果が高いことは明らかである。最適組成で
あるL2は非常に優れた耐差動圧固着特性を示す。
粘土を含まない流体組成、すなわち「固体なし」の組成
ですら、本発明組成であるL13またはL17の潤滑性能が市
販の潤滑剤に比べて非常に優れていることがわかる。
と組成L13を用いて試験を行った。
基材組成に3%添加した。高温回転試験セルを用いて2
種の流体サンプルを140°Cと150°Cで16時間加熱し
た。周囲温度(約25°C)に戻ったあと、流体サンプル
の潤滑性能を上記各試験にしたがって潤滑度試験機を用
いて調べた。
れた。
Claims (17)
- 【請求項1】 水を基材とする井戸用水のための潤滑組
成であって、 −直鎖または枝分かれしており、8から24個の炭素原子
をもつモノカルボン酸(A.1)と、直鎖または枝分かれし
ており、2から20個炭素原子をもつポリオール(A.2)
との反応で得られる1種または数種のエステルからなる
部分Aを50から99重量%を含み、酸:アルコールのモル
比(A.1:A.2)が1:1から(n-n/10):1(式中、nはア
ルコールA.2のヒドロキシル基の数を表す)であり、 −直鎖または枝分かれしており、8から24個の炭素原子
をもつ1種または数種のモノカルボン酸からなる部分B
を1から50重量%を含み、モノカルボン酸(A.2と部分
B)が1から3個の不飽和基をもつことを特徴とする井
戸用水のための潤滑組成。 - 【請求項2】 モノカルボン酸(A.2と部分B)が14から
30個の炭素原子をもつことを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の井戸用水のための潤滑組成。 - 【請求項3】 前記ポリオールA.2が2から5個のヒド
ロキシル基をもち、2から6個の炭素原子を含むことを
特徴とする上記特許請求の範囲のいずれかの項に記載の
井戸用水のための潤滑組成。 - 【請求項4】 前記モノカルボン酸(A.2と部分B)が、
オレイン酸、ステアリン酸、リノレイン酸、パルミチン
酸、パルミトレイン酸、ミリスチン酸およびこれらの混
合からなる群から選ばれることを特徴とする上記特許請
求の範囲のいずれかの項に記載の組成。 - 【請求項5】 酸:アルコールのモル比(A.1:A.2)が
(1+n/10):1から(n-n/5):1(式中、nはアルコール
A.2のヒドロキシル基の数を表す)であることを特徴と
する上記特許請求の範囲のいずれかの項に記載の組成。 - 【請求項6】 エステルAを80から95%、好ましくは約9
0%含むことを特徴とする上記特許請求の特許請求の範
囲のいずれかの項に記載の組成。 - 【請求項7】 最大10%の第三級アミンをも含むことを
特徴とする上記特許請求の特許請求の範囲のいずれかの
項に記載の組成。 - 【請求項8】 上記第三級アミンがトリエタノールアミ
ンであることを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載
の組成。 - 【請求項9】 酸Bに対するモル等量で表される前記ア
ミンの量が0.2から1.2の範囲にあることを特徴とする特
許請求の範囲第7項または第8項のいずれかに記載の組
成。 - 【請求項10】 エステル部分Aと酸部分Bおよびトリ
エタノールアミンがそれぞれ重量で約85.4%、9.5%、
5.1%の割合であることを特徴とする特許請求の範囲第
7項から第9項に記載の組成。 - 【請求項11】 乳化剤を前記組成に対して最大2%の
割合で含むことを特徴とする上記特許請求の範囲のいず
れかの項に記載の組成。 - 【請求項12】 上記乳化剤が、RADIASURF 7137(エト
キシル化モノラウレル酸ソルビタン20モル)とRADIASUR
F 7404(分子質量600のモノオレイン酸ポリエチレング
リコール)からなる群から選ばれることを特徴とする特
許請求の範囲第11項に記載の組成。 - 【請求項13】 特許請求の範囲第1項から第12項に記
載の組成を、水を基材とする井戸用水の潤滑性制御に用
いる用法。 - 【請求項14】 上記組成の添加量が井戸用水に対して
約0.1%から10%の範囲にあることを特徴とする特許請
求の範囲第13項に記載の用法。 - 【請求項15】 井戸用水には微量の反応性固体が装填
され、前記組成の添加量は井戸用水に対して約1%から
3%の範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第13
項または第14項に記載の用法。 - 【請求項16】 井戸用水に固体を装填し、前記組成の
添加量が井戸用水に対して約3%から5%の範囲にある
ことを特徴とする特許請求の範囲第13項または第14項に
記載の用法。 - 【請求項17】 特許請求の範囲第1項から第12項に規
定するような潤滑組成を重量で 0.1%から10%、好まし
くは1%から5%含む、水を基材とする井戸用水。
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