RU2751621C2 - Friction-reducing compositions for use in drilling operations - Google Patents

Friction-reducing compositions for use in drilling operations Download PDF

Info

Publication number
RU2751621C2
RU2751621C2 RU2019123012A RU2019123012A RU2751621C2 RU 2751621 C2 RU2751621 C2 RU 2751621C2 RU 2019123012 A RU2019123012 A RU 2019123012A RU 2019123012 A RU2019123012 A RU 2019123012A RU 2751621 C2 RU2751621 C2 RU 2751621C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
group
composition
friction
oil
drilling
Prior art date
Application number
RU2019123012A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2019123012A (en
RU2019123012A3 (en
Inventor
Сяоин БАО
Кэтрин Э. ФЕЙЛЕР
Ларри Л. ЯЧЧИНО
Кайл Дж. ЛЬЮИС
Original Assignee
Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк. filed Critical Эксонмобил Кемикэл Пейтентс Инк.
Priority claimed from PCT/US2017/064192 external-priority patent/WO2018125514A2/en
Publication of RU2019123012A publication Critical patent/RU2019123012A/en
Publication of RU2019123012A3 publication Critical patent/RU2019123012A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2751621C2 publication Critical patent/RU2751621C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/03Specific additives for general use in well-drilling compositions
    • C09K8/035Organic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M127/00Lubricating compositions characterised by the additive being a non- macromolecular hydrocarbon
    • C10M127/04Lubricating compositions characterised by the additive being a non- macromolecular hydrocarbon well-defined aromatic

Abstract

FIELD: drilling operations.SUBSTANCE: group of inventions relates to drilling for the development of natural resources. The friction-reducing composition includes one or more compounds described by the formula Xm-Ar-Rn, where Ar is mono- or a polycyclic aromatic fragment, each group X means a polar functional group that is not -(OC2H4)z, where z is an integer at least equal to 1, each group R is independently selected from a branched or unbranched, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted C1-C50hydrocarbon group, where n is an integer greater than or equal to 1, and where m is an integer greater than or equal to 0, if at least one group R is replaced by a functional group and/or the Ar group contains a heteroatom, and in other cases it is an integer greater than or equal to 1.EFFECT: reduced torque and coefficient of friction during drilling operations, which leads to an easier drilling process, especially drilling long boreholes.25 cl, 1 dwg, 4 tbl, 23 ex

Description

Притязание на приоритетPriority claim

В настоящей заявке испрашивается приоритет и преимущество согласно заявки на патент США №62/439653, поданной 28 декабря 2016 г., и европейской заявки №17160013.3, поданной 9 марта 2017 г., которые включены в настоящее описание в полном объеме в качестве ссылок.This application claims priority and advantage according to US patent application No. 62/439653, filed December 28, 2016, and European application No. 17160013.3, filed March 9, 2017, which are incorporated herein by reference in their entirety.

Перекрестные ссылки на родственные заявкиCross-references to related claims

Настоящее изобретение относится к заявкам США №№2017-0002251 "Glycerol Carbamate Based Lubricant Compositions And Methods Of Making And Using Same", 2017-0002254 "Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same", 2017-0002252 "Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same", 2017-0002253 "Lubricant Compositions Containing Phosphates and/or Phosphites and Methods of Making and Using Same", 2017-0002250 "Lubricant Compositions Comprising Diol Functional Groups and Methods of Making and Using Same", одновременно поданной заявки на патент США №62/439660 "Friction-Reducing Compositions for Use in Drilling Operations" и одновременно поданной частично продолжающейся заявке на патент США №2017-0107417 "Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same".The present invention relates to US Application Nos. 2017-0002251 "Glycerol Carbamate Based Lubricant Compositions And Methods Of Making And Using Same", 2017-0002254 "Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same", 2017-0002252 "Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same ", 2017-0002253" Lubricant Compositions Containing Phosphates and / or Phosphites and Methods of Making and Using Same ", 2017-0002250" Lubricant Compositions Comprising Diol Functional Groups and Methods of Making and Using Same ", concurrently applied for US patent No. 62/439660 "Friction-Reducing Compositions for Use in Drilling Operations" and concurrently filed partially ongoing US patent application No. 2017-0107417 "Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same".

Область настоящего изобретенияScope of the present invention

Настоящее изобретение относится к снижающим трение композициям, пригодным для бурильных операций.The present invention relates to friction-reducing compositions suitable for drilling operations.

Предпосылки создания настоящего изобретенияBackground of the present invention

При проведении бурильных операций для разработки природных ресурсов с целью удаления бурового шлама из ствола скважины, смазывания и охлаждения бурового долота, необходимо использовать флюид, который контролирует давление в пласте и поддерживает стабильность скважины. Во множестве пластов при проведении бурильных операций возникают проблемы. Например, горизонтальное смещение, которое происходит при бурении с большим отходом забоя от вертикали (БОВ), часто ограничено скручивающими и осевыми потерями из-за трения. Считается, что в такие потери при трении вносят вклад поверхностные взаимодействия, такие как вращение бурильной колонны. В процессе бурения с большим отходом потери при трении могут быть снижены при использовании основанного на углеводороде бурового флюида, например, бурового раствора на нефтяной основе. Такие буровые флюиды обычно используют для множества скважин и в течение нескольких лет. В процессе применения часто добавляют компоненты для пополнения объема из-за потерь, деградации компонентов и/или для коррекции свойств. Например, для дополнительного снижения потерь при трении в буровой флюид можно добавлять добавки.When drilling operations to develop natural resources in order to remove cuttings from the wellbore, lubricate and cool the drill bit, it is necessary to use a fluid that controls the pressure in the formation and maintains the stability of the well. Problems arise during drilling operations in many formations. For example, the horizontal displacement that occurs during extended reach drilling (ERD) is often limited by torsional and axial frictional losses. It is believed that such frictional losses are contributed by surface interactions such as rotation of the drill string. During extended reach drilling, frictional losses can be reduced by using a hydrocarbon-based drilling fluid such as an oil-based drilling fluid. Such drilling fluids are commonly used for many wells and for several years. Components are often added during use to replenish volume due to loss, component degradation and / or to correct properties. For example, additives can be added to the drilling fluid to further reduce frictional losses.

Тем не менее, бурение с большим отходом может быть более пригодным, если более длинные стволы скважин будут подвергаться эффективному бурению. Таким образом, существует необходимость в разработке новых снижающих трение композиций, например, для применения в бурильных опрерациях, прежде всего в бурении с большим отходом.However, extended reach drilling may be more suitable if longer wellbores are effectively drilled. Thus, there is a need for the development of new friction-reducing compositions, for example, for use in drilling operations, especially in extended reach drilling.

Представляющие интерес ссылки включают Suresh и др., "Synthesis, Structure, and Properties of Novel Polyols from Cardanol and Developed Polyurethanes," Ind. Eng. Chem. Res., т. 44, cc. 4504-4512 (2005), Ionescu и др., "Polyols and Rigid Polyurethane Foams from Cashew Nut Shell Liquid," J. Polym. Environ., т. 20, cc. 647-658 (2012) и Vorin и др, "Functionalization of Cardanol: Towards Biobased Polymers and Additives," Polym. Chem., т. 5, cc. 3142-3162 (2014), Gupta и др., "Preparation and characterization of electrically conducting Langmuir-Blodgett films of poly(N-octadecylaniline)," J. Coll. Int. Sci., т. 285, cc. 67 (2005), и Ito и др., "n-Alkyl Group-Substituted Poly(m-aniline)s: Synthesis and Magnetic Properties," Macromolecules, т. 28(16), cc. 5618-5626 (1995).References of interest include Suresh et al., "Synthesis, Structure, and Properties of Novel Polyols from Cardanol and Developed Polyurethanes," Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 44, pp. 4504-4512 (2005), Ionescu et al., "Polyols and Rigid Polyurethane Foams from Cashew Nut Shell Liquid," J. Polym. Environ., V. 20, cc. 647-658 (2012) and Vorin et al, "Functionalization of Cardanol: Towards Biobased Polymers and Additives," Polym. Chem., Vol. 5, cc. 3142-3162 (2014), Gupta et al., "Preparation and characterization of electrically conducting Langmuir-Blodgett films of poly (N-octadecylaniline)," J. Coll. Int. Sci. 285, cc. 67 (2005), and Ito et al., "N-Alkyl Group-Substituted Poly (m-aniline) s: Synthesis and Magnetic Properties," Macromolecules 28 (16), cc. 5618-5626 (1995).

Краткое описание настоящего изобретенияBrief Description of the Present Invention

Объект настоящего изобретения частично относится к открытию того факта, что определенные композиции при добавлении в буровую композицию на основе нефти могут в значительной степени снижать коэффициент трения, наблюдаемый при бурильных операциях. Считается, что такое снижение коэффициента трения может привести к улучшению бурения, прежде всего бурения длинных стволов скважин.It is an object of the present invention, in part, to discover that certain compositions, when added to an oil-based drilling composition, can significantly reduce the coefficient of friction observed in drilling operations. It is believed that such a reduction in the coefficient of friction could lead to improved drilling, especially long hole drilling.

Таким образом, в одном объекте настоящая заявка относится к способам проведения бурильных операций с использованием буровой композиции на основе нефти. Такие способы в основном включают проведение бурильной операции в течение периода времени с использованием буровой композиции на основе нефти с последующим добавлением снижающей трение композиции, включающей одно или более соединений формулы I:Thus, in one aspect, the present application relates to methods for conducting drilling operations using an oil-based drilling composition. Such methods generally involve drilling for a period of time using an oil-based drilling composition followed by the addition of a friction-reducing composition comprising one or more compounds of Formula I:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Ar означает моно- или полициклический ароматический остаток, каждая группа X означает полярную функциональную группу, каждую группу R независимо выбирают из разветвленной или неразветвленной, насыщенной или ненасыщенной С150 углеводородной группы, n означает целое число, большее или равное 1, и где m означает целое число, большее или равное 0, если по меньшей мере одна группа R замещена функциональной группой и/или группа Ar содержит гетероатом, и в другом варианте означает целое число, большее или равное 1. В основном, снижающая трение композиция является по меньшей мере частично диспергируемой в буровой композиции на основе нефти в условиях бурильных операций. Предпочтительно способы, кроме того, включают определение предельного значения крутящего момента бурильной операции. В таких объектах снижающую трение композицию в основном добавляют при крутящем моменте бурильной операции, составляющем приблизительно ≥90% от предельного значения крутящего момента.where Ar is a mono- or polycyclic aromatic residue, each X group is a polar functional group, each R group is independently selected from a branched or unbranched, saturated or unsaturated C 1 -C 50 hydrocarbon group, n is an integer greater than or equal to 1, and where m is an integer greater than or equal to 0 if at least one R group is substituted with a functional group and / or the Ar group contains a heteroatom, and in another embodiment is an integer greater than or equal to 1. Basically, the friction-reducing composition is at least partially dispersible in the oil-based drilling composition during drilling operations. Preferably, the methods further comprise determining a torque limit for the drilling operation. In such objects, the friction reducing composition is generally added at a drilling torque of approximately ≥90% of the torque limit.

В другом объекте настоящая заявка относится к направленному использованию снижающей трение композиции для снижения крутящего момента бурильной операции приблизительно по меньшей мере на 1%, более предпочтительно приблизительно по меньшей мере на 5% и в идеальном случае предпочтительно приблизительно по меньшей мере на 10%. В еще одном объекте настоящая заявка относится к смазочные композициям, включающим продукт смешивания буровой композиции на основе нефти и снижающей трение композиции.In another aspect, the present application relates to the targeted use of a friction reducing composition to reduce the torque of a drilling operation by at least 1%, more preferably at least 5%, and ideally preferably at least 10%. In yet another aspect, the present application relates to lubricating compositions comprising a blend product of an oil-based drilling composition and a friction-reducing composition.

Краткое описание фигурыBrief description of the figure

На фигуре представлено схематическое изображение протокола тестирования, использованного для определения коэффициента трения в примерах 1-20.The figure is a schematic representation of the test protocol used to determine the coefficient of friction in examples 1-20.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE PRESENT INVENTION

Все числовые величины, включенные в подробное описание, и прилагаемые пункты формулы изобретения, приведены в сочетании с термином "приблизительно" или "в пределах", принимая во внимание экспериментальные ошибки и разброс, ожидаемые от специалиста с обычной квалификацией в данной области техники. Если не указано иное, то комнатная температура составляла приблизительно 23°С.All numerical values included in the detailed description and the appended claims are given in conjunction with the term "approximately" or "within" taking into account experimental errors and variance expected of one of ordinary skill in the art. Unless otherwise indicated, room temperature was approximately 23 ° C.

Термины "скважина" и "ствол скважины", использованные в настоящем контексте, используются взаимозаменяемо и могут включать, но не ограничиваясь только ими, нефте-, газодобывающую скважину или водозаборную скважину, нагнетательную скважину или геотермальную скважину. Термин "скважина", использованный в данном контексте, включает по меньшей мере один ствол скважины. Ствол скважины может включать вертикальные, наклонные и горизонтальные участки, и может являться прямым, искривленным или разветвленным. Термин "ствол скважины", использованный в данном контексте, означает любой обсаженный и любой необсаженный, открытый участок ствола скважины. Околоскважинный участок является подземным материалом и породой подземного пласта, которые окружают ствол скважины. Термин "скважина", использованный в данном контексте, включает также околоскважинный участок. Околоскважинным участком в основном является участок, расположенный приблизительно в 10 футах от ствола скважины. Термин "в скважину", использованный в данном контексте, означает и включает проникновение в любую часть скважины, включая ствол скважины или околоскважинный участок.The terms "well" and "wellbore" as used herein are used interchangeably and may include, but are not limited to, an oil, gas or water well, injection well, or geothermal well. The term "wellbore" as used herein includes at least one wellbore. The wellbore can include vertical, deviated and horizontal sections, and can be straight, curved, or branched. The term "wellbore" as used herein means any cased and any uncased, open section of a wellbore. The near-wellbore area is the subterranean material and rock of the subterranean formation that surrounds the wellbore. The term "well" as used herein also includes the wellbore area. A near-wellbore area is generally approximately 10 feet from the wellbore. The term "downhole" as used herein means and includes penetration into any part of the wellbore, including the wellbore or near-wellbore area.

Часть ствола скважины может являться открытым стволом или обсаженным стволом. В открытом участке ствола скважины трубы или колонна бурильных труб могут размещаться внутри ствола скважины. Трубы или колонна бурильных труб обеспечивают циркуляцию в стволе скважины. В обсаженном участке ствола скважины обсадные трубы закреплены и вцементированы в ствол скважины, который также может содержать трубы или колонну бурильных труб. Пространство между двумя цилиндрическими формами называют затрубным пространством. Примеры затрубного пространства включают, но не ограничиваясь только ими, пространство между стволом скважины и внешней частью трубы или колонны бурильных труб в открытом участке ствола скважины, пространство между стволом скважины и внешней частью обсадных труб в открытом участке ствола скважины, и пространство между внутренней частью обсадных труб и внешней частью труб и колонны бурильных труб в обсаженном участке ствола скважины.A portion of the wellbore can be an open hole or a cased hole. In an open section of a wellbore, a pipe or drill string may be positioned within the wellbore. The pipe or drill string circulates in the wellbore. In a cased section of a wellbore, casing is anchored and cemented into a wellbore, which may also contain tubing or drill string. The space between the two cylindrical shapes is called the annulus. Examples of annular space include, but are not limited to, the space between the wellbore and the outside of the pipe or drill string in the open section of the wellbore, the space between the wellbore and the outside of the casing in the open section of the wellbore, and the space between the interior of the casing. pipes and the outside of the pipes and drill string in the cased section of the wellbore.

Термин "трение", использованный в настоящем изобретении и прилагаемых пунктах формулы изобретения означает механическое сопротивление и трение колонны бурильных труб об обсаженную скважину и открытую скважину при движении колонны и труб вниз и вверх, а также при их вращении. Кроме того, этот термин также означает механическое сопротивление гибких труб внутри обсаженной и открытой скважины, введение обсадных труб, введение фильтров, введение устройств для очистки, гидроразрыва и перфорирования, вращение трубопровода, продвижение через ствол скважины, удаление трубопровода и/или удаление гибких труб. Термин "бурильные операции", использованный в настоящем изобретении и прилагаемых пунктах формулы изобретения, означает взаимодействие колонны бурильных труб с обсаженным стволом скважины и с открытым стволом скважины при движении колонны бурильных труб и труб в прямом и обратном направлении и при их вращении. Кроме того, этот термин также включает движение гибких труб внутри обсаженного и открытого ствола скважины, введение обсадных труб, введение фильтров, введение устройств для очистки, гидроразрыва и перфорирования, вращение колонны бурильных труб, продвижение через ствол скважины, удаление колонны бурильных труб и/или удаление гибких труб.The term "friction" as used in the present invention and the appended claims means the mechanical resistance and friction of the drill string against a cased hole and an open hole as the string and pipes move up and down, as well as when they rotate. In addition, the term also refers to the mechanical resistance of coiled tubing within a cased and open hole, insertion of casing, insertion of filters, insertion of clean-up, fracturing and perforating devices, rotation of the pipeline, advancement through the wellbore, removal of the pipeline and / or removal of coiled tubing. The term "drilling operations" as used in the present invention and the appended claims means the interaction of the cased hole and open hole drill string as the drill string and pipe is rotated forward and backward. In addition, the term also includes the movement of coiled tubing within a cased hole and an open hole, insertion of casing, insertion of filters, insertion of cleaners, fracturing and perforating devices, rotation of the drill string, advancing through the wellbore, removing the drill string and / or removal of flexible pipes.

В настоящем изобретении и прилагаемых пунктах формулы изобретения использовали новую схему нумерации групп периодической системы, как описано в статье Chemical and Engineering News, т. 63(5), с. 27 (1985).The present invention and the appended claims used a new numbering scheme for the groups of the periodic system, as described in Chemical and Engineering News, vol. 63 (5), p. 27 (1985).

Специалисту с обычной квалификацией в данной области техники известно, что гидроксильные группы в составе соединений, описанных в данном контексте, подвергают депротонированию. Таким образом, спирты и/или фенолы, описанные в данном контексте, например, алкилфенолы и полиолы, включают соли, образованные при их реакции с пригодным противоионом. Некоторые пригодные противоионы включают, но не ограничиваясь только ими, металлы групп 1-2, органические катионы, например, группы NR4 + и PR4 +, где каждую группу R независимо выбирают из Н и углеводородных групп.One of ordinary skill in the art knows that the hydroxyl groups in the compounds described herein are deprotonated. Thus, alcohols and / or phenols described in this context, for example, alkyl phenols and polyols, include salts formed by their reaction with a suitable counterion. Some suitable counterions include, but are not limited to, metals from groups 1-2, organic cations, for example, groups NR 4 + and PR 4 + , where each R group is independently selected from H and hydrocarbon groups.

В любом варианте осуществления настоящего изобретения, описанного в данном контексте, металлы групп 1-2 включают Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, предпочтительно Li, Na, K, Cs, Mg и Ca.In any embodiment of the present invention described in this context, the metals of groups 1-2 include Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, preferably Li, Na, K, Cs , Mg and Ca.

Термины "углеводородный радикал", "углеводород" и "углеводородная группа" в данном контексте используются взаимозаменяемо. Аналогичным образом, термины "алкильный радикал" и "алкил" в данном контексте используются взаимозаменяемо. Аналогичным образом, термины "группа", "радикал" и "заместитель" в данном контексте используются взаимозаменяемо. Термин "углеводородный радикал", использованный в настоящем изобретении, означает радикалы С150, которые могут являться линейными, разветвленными или циклическими, и если они являются циклическими, то могут являться ароматическими или неароматическими. Замещенные углеводородные радикалы представляют собой радикалы, в которых по меньшей мере один атом водорода углеводородного радикала замещен по меньшей мере одной функциональной группой, такой как NR2, OR, SeR, TeR, PR2, AsR2, SbR2, SR, BR2, SiR3, GeR3, SnR3, PbR3, и т.п., или по меньшей мере один атом углерода углеводородного радикала замещен по меньшей мере одним гетероатомом или гетероатомом, содержащим функциональную группу.The terms "hydrocarbon radical", "hydrocarbon" and "hydrocarbon group" are used interchangeably in this context. Likewise, the terms "alkyl radical" and "alkyl" are used interchangeably in this context. Likewise, the terms "group", "radical" and "substituent" are used interchangeably in this context. The term "hydrocarbon radical" as used in the present invention means C 1 -C 50 radicals, which may be linear, branched or cyclic, and if cyclic, may be aromatic or non-aromatic. Substituted hydrocarbon radicals are radicals in which at least one hydrogen atom of the hydrocarbon radical is replaced by at least one functional group such as NR 2 , OR, SeR, TeR, PR 2 , AsR 2 , SbR 2 , SR, BR 2 , SiR 3 , GeR 3 , SnR 3 , PbR 3 , etc., or at least one carbon atom of the hydrocarbon radical is replaced by at least one heteroatom or heteroatom containing a functional group.

Термин "алкильный радикал", использованный в настоящем изобретении и его взаимозаменяемые термины, например, "алкил", означают замещенные или незамещенные алифатические углеводородные радикалы. Во избежание неопределенности термин "алкильные радикалы" включает как насыщенные углеводородные радикалы, так и радикалы с некоторой степенью ненасыщенности, такой как наличие одной или более двойных связей. Прежде всего термин "алкильные радикалы", использованный в данном контексте, означает радикалы, которые можно получать из алканов, алкенов и/или алкинов. Примеры таких радикалов включают, но не ограничиваясь только ими, метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, изоамил, гексил, октил, циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил, циклооктил и т.п., включая их замещенные аналоги. Примеры пригодных ненасыщенных радикалов включают, но не ограничиваясь только ими, этенил, пропенил, аллил, 1,4-бутадиенил, циклопропенил, циклобутенил, циклопентенил, циклогексенил, циклооктенил и т.п., включая их замещенные аналоги. Термин "тиоалкил" означает алкильную группу, в которой по меньшей мере один атом углерода замещен атомом серы.The term "alkyl radical" used in the present invention and its interchangeable terms, for example, "alkyl", means substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon radicals. For the avoidance of doubt, the term "alkyl radicals" includes both saturated hydrocarbon radicals and radicals with some degree of unsaturation, such as the presence of one or more double bonds. First of all, the term "alkyl radicals" used in this context means radicals that can be obtained from alkanes, alkenes and / or alkynes. Examples of such radicals include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, isoamyl, hexyl, octyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl , cyclooctyl and the like, including substituted analogs thereof. Examples of suitable unsaturated radicals include, but are not limited to, ethenyl, propenyl, allyl, 1,4-butadienyl, cyclopropenyl, cyclobutenyl, cyclopentenyl, cyclohexenyl, cyclooctenyl, and the like, including substituted analogs thereof. The term "thioalkyl" means an alkyl group in which at least one carbon atom is replaced by a sulfur atom.

Термин "ароматический" или "ароматический остаток" означает стабильный моно- или полициклический ненасыщенный остаток, предпочтительно содержащий от 3 до 14 атомов углерода, каждый из которых может являться замещенным или незамещенным. В основном, термин "ароматический" или "ароматический остаток" означает один или более циклов, каждый из которых содержит π-орбитали у каждого атома в цикле, перпендикулярные к плоскости цикла, и удовлетворяет правилу Хюккеля. Термин "арил" или "арильная группа" означает ароматический цикл из 6 атомов углерода и их замещенные аналоги, включая, но не ограничиваясь только ими, фенил, 2-метилфенил, ксилил и т.п.. Аналогичным образом, термин "гетероарил" означает арильную группу, в которой атом углерода в цикле (или 2 или 3 атома углерода в цикле) заменен на гетероатом, предпочтительно N, О или S. Термин "ароматический", использованный в данном контексте, означает также замещенные ароматические соединения. Термин "замещенные ароматические" означает ароматические группы, в которых по меньшей мере один атом водорода заменен на углеводородную группу или на замещенную углеводородную группу, или на гетероатом или группу, содержащую гетероатом.The term "aromatic" or "aromatic residue" means a stable mono- or polycyclic unsaturated residue, preferably containing from 3 to 14 carbon atoms, each of which may be substituted or unsubstituted. Basically, the term "aromatic" or "aromatic residue" means one or more cycles, each of which contains π-orbitals at each atom in the cycle, perpendicular to the plane of the cycle, and satisfies the Hückel rule. The term "aryl" or "aryl group" means an aromatic ring of 6 carbon atoms and their substituted analogs, including but not limited to phenyl, 2-methylphenyl, xylyl, and the like. Similarly, the term "heteroaryl" means an aryl group in which the ring carbon (or 2 or 3 ring carbon atoms) is replaced by a heteroatom, preferably N, O or S. The term "aromatic" as used herein also means substituted aromatic compounds. The term "substituted aromatic" means aromatic groups in which at least one hydrogen atom is replaced by a hydrocarbon group or by a substituted hydrocarbon group, or by a heteroatom or a group containing a heteroatom.

В случае существования изомеров указанных алкильных, алкоксидных, ароматических групп (например, н-бутил, изо-бутил, втор-бутил и трет-бутил) ссылка на один член группы (например, н-бутил) в явной форме означает остальные изомеры (например, изо-бутил, втор-бутил и трет-бутил) семейства. Аналогичным образом, ссылка на алкильную, алкоксидную, ароматическую или арильную группу без указания конкретного изомера (например, на бутил) в явном виде означает все изомеры (например, н-бутил, изо-бутил, втор-бутил и трет-бутил).In the case of the existence of isomers of the indicated alkyl, alkoxide, aromatic groups (for example, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and tert-butyl), reference to one member of the group (for example, n-butyl) explicitly means the remaining isomers (for example , iso-butyl, sec-butyl and tert-butyl) families. Likewise, reference to an alkyl, alkoxide, aromatic or aryl group without specifying a specific isomer (eg, butyl) explicitly means all isomers (eg, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, and tert-butyl).

Термин "первичный атом углерода", использованный в данном контексте, означает атом углерода, связанный с одним атомом углерода, термин "вторичный атом углерода" означает атом углерода, связанный с двумя атомами углерода, "третичный атом углерода" означает атом углерода, связанный с тремя атомами углерода, и "четвертичный атом углерода" означает атом углерода, связанный с четырьмя атомами углерода.The term "primary carbon atom" used in this context means a carbon atom bonded to one carbon atom, the term "secondary carbon atom" means a carbon atom bonded to two carbon atoms, "tertiary carbon atom" means a carbon atom bonded to three carbon atoms, and "quaternary carbon atom" means a carbon atom bonded to four carbon atoms.

Термин "жидкость скорлупы орехов кешью (ЖСОК)" означает жидкость, экстрагированную из скорлупы орехов кешью.The term "cashew nut shell liquid (Cashew nut shell liquid)" means the liquid extracted from the cashew nut shell.

Термин "гетерогенная смесь", использованный в данном контексте, означает композицию, содержащую две или более морфологические фазы в одинаковом состоянии. Например, гетерогенной считается смесь несмешивающихся компонентов, например, масла и воды, в которой один компонент образует дискретные вкрапления, диспергированные в матрице другого компонента. Под непрерывной фазой подразумевается фаза матрицы в гетерогенной смеси. Под прерывистой фазой подразумевается дисперсная фаза в гетерогенной смеси.The term "heterogeneous mixture" used in this context means a composition containing two or more morphological phases in the same state. For example, a mixture of immiscible components, for example, oil and water, is considered heterogeneous, in which one component forms discrete inclusions dispersed in the matrix of the other component. By continuous phase is meant the matrix phase in a heterogeneous mixture. Discontinuous phase means a dispersed phase in a heterogeneous mixture.

Пригодные снижающие трение композиции и/или соединения в составе снижающих трение композиций, описанные в данном контексте и прилагаемых пунктах формулы изобретения, можно описать как "по меньшей мере частично диспергируемые в буровой композиции на основе нефти в объемных условиях проведения бурильных операций". Данное описание, использованное в данном контексте, относится к материалам, по меньшей мере частично растворимым и/или существующим в жидком состоянии в виде гетерогенной смеси в объемных условиях бурильных операций. Такие объемные условия включают температуры приблизительно от 50°С, 60°С, 70°С, 80°С, 90°С, 100°С, или 125°С до приблизительно 170°С, величины давления от атмосферного давления до приблизительно 100 бар (10000 кПа), 200 бар (20000 кПа), 300 бар (30000 кПа), 400 бар (40000 кПа), 500 бар (50000 кПа), или 600 бар (60000 кПа). Желательно, чтобы по меньшей мере 10% снижающей трение композиции и/или соединений, входящих в ее состав, было диспергируемым, и, например, по меньшей мере 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%, или даже 100%.Suitable friction-reducing compositions and / or compounds in friction-reducing compositions described in this context and in the appended claims may be described as "at least partially dispersible in an oil-based drilling composition under bulk drilling conditions". This description, as used in this context, refers to materials that are at least partially soluble and / or existing in a liquid state as a heterogeneous mixture in the bulk conditions of drilling operations. Such bulk conditions include temperatures from about 50 ° C, 60 ° C, 70 ° C, 80 ° C, 90 ° C, 100 ° C, or 125 ° C to about 170 ° C, pressures from atmospheric pressure to about 100 bar (10,000 kPa), 200 bar (20,000 kPa), 300 bar (30,000 kPa), 400 bar (40,000 kPa), 500 bar (50,000 kPa), or 600 bar (60,000 kPa). Desirably, at least 10% of the friction-reducing composition and / or compounds included in its composition is dispersible, and, for example, at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80 %, 90%, 95%, 99%, or even 100%.

Кинематическую вязкость (также называемую вязкостью, Кв) определяли в стандартных условиях ASTM D445, и обычно измеряли при 40°С (Кв40) или 100°С (Кв100). Если температура не указана, то вязкость представляет собой Кв100.Kinematic viscosity (also called viscosity, Kv) was determined under standard ASTM D445 conditions, and is usually measured at 40 ° C (Kv40) or 100 ° C (Kv100). If no temperature is specified, the viscosity is KB100.

Снижающая трение композицияFriction-reducing composition

Снижающие трение композиции по настоящему изобретению включают одно или более соединений формулы I:The friction-reducing compositions of the present invention comprise one or more compounds of Formula I:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Ar означает моно- или полициклический ароматический остаток, каждая группа X означает полярную функциональную группу, каждую группу R независимо выбирают из разветвленной или неразветвленной, насыщенной или ненасыщенной, замещенной или незамещенной углеводородной группы С150, например, С540, С1030, С1525 или С1520, где n означает целое число, превышающее или равное 1, и где m означает целое число, превышающее или равное 0, если по меньшей мере одна группа R замещена полярной функциональной группой и/или группа Ar содержит гетероатом, и в других случаях m означает целое число, превышающее или равное 1. Предпочтительно, X больше или равен 1. Как известно специалистам в данной области техники, несмотря на то, что каждый m и n представляет собой целое число, можно получать пригодные смеси двух или более соединений с различным числом групп X и/или R. В таких смесях средняя величина m и n для соединения может представлять собой не целое число. Без ограничения какой-либо теорией считается, что полярная функциональная группа(ы), содержащаяся в соединении формулы I, способствует адсорбции соединения на поверхность таким образом, что ароматические остатки взаимодействуют и тем самым укрепляют адсорбированную пленку, а группа(ы) R способствует формированию смазочной пленки с близлежащими адсорбированными соединениями.where Ar is a mono- or polycyclic aromatic residue, each X group is a polar functional group, each R group is independently selected from a branched or unbranched, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted C 1 -C 50 hydrocarbon group, for example, C 5 -C 40 , C 10 -C 30 , C 15 -C 25 or C 15 -C 20 , where n is an integer greater than or equal to 1, and where m is an integer greater than or equal to 0, if at least one R group is substituted polar functional group and / or the Ar group contains a heteroatom, and in other cases m is an integer greater than or equal to 1. Preferably X is greater than or equal to 1. As known to those skilled in the art, although each m and n is an integer, suitable mixtures of two or more compounds with different numbers of X and / or R groups can be prepared. In such mixtures, the average value of m and n for the compound may not be an integer. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the polar functional group (s) contained in the compound of Formula I promotes the adsorption of the compound to the surface in such a way that aromatic residues interact and thereby strengthen the adsorbed film, and the R group (s) promotes the formation of a lubricant. films with nearby adsorbed compounds.

Предпочтительно, Ar выбирают из группы, включающей арильную группу, гетероарильную группу, бифенильную группу, депротонированные циклические С5 диолефины и полициклимческую ароматическую группу. Пригодные гетероарильные группы включают, но не ограничиваясь только ими, пиридин, хинолон, акридин, пиразин, имидазолин, тиофен и бензотиофен. Пригодные полициклические ароматические группы включают, но не ограничиваясь только ими, нафталин, антрацен, индан, инден и тетралин. Часто Ar означает фенильную группу или полициклическую ароматическую группу. Прежде всего, предпочтительно Ar означает фенильную группу.Preferably, Ar is selected from the group consisting of an aryl group, a heteroaryl group, a biphenyl group, deprotonated cyclic C 5 diolefins, and a polycyclic aromatic group. Suitable heteroaryl groups include, but are not limited to, pyridine, quinolone, acridine, pyrazine, imidazoline, thiophene, and benzothiophene. Suitable polycyclic aromatic groups include, but are not limited to, naphthalene, anthracene, indan, indene, and tetralin. Ar is often a phenyl group or a polycyclic aromatic group. First of all, preferably Ar is a phenyl group.

Предпочтительно каждую группу X индивидуально выбирают из группы, состоящей из -ОН (гидроксильная группа), -ОСН3 (метоксигруппа), -NH2 (аминогруппа), -NO2 (нитрогруппа), -СНО (альдегидная группа), -СН3ОН (метанольная группа), -SO2R (сульфонильная группа), амины (например, полиамины), полиолы, оксазолидины, металлы групп 1-2, NR4 + группы, PR4 + группы и гликозильную группу. Прежде всего предпочтительно по меньшей мере одна группа X представляет собой -ОН. Предпочтительно каждая группа X характеризуется полярностью по меньшей мере такой же величины, как и полярность группы -ОСН3, более предпочтительно полярностью, величина которой выше по сравнению с полярностью группы -ОСН3. Например, каждая группа X может характеризоваться полярностью в интервале величины полярности группы -ОСН3 и полярности группы -ОН. В большинстве случаев соединение формулы I не является этоксилатом. Например, в большинстве случаев каждую группу X не выбирают из групп структуры -(OC2H4)zOH, где z является целым числом, по меньшей мере равным 1, в основном в интервале от 1 до 10. В большинстве случаев если Ar означает нафталиновую группу, то каждая X не означает -ОН.Preferably, each X group is individually selected from the group consisting of —OH (hydroxyl group), —OCH 3 (methoxy group), —NH 2 (amino group), —NO 2 (nitro group), —CHO (aldehyde group), —CH 3 OH (methanol group), —SO 2 R (sulfonyl group), amines (eg polyamines), polyols, oxazolidines, metals of groups 1-2, NR 4 + groups, PR 4 + groups and a glycosyl group. First of all, preferably at least one X group is —OH. Preferably, each X group has a polarity of at least the same polarity as the —OCH 3 group, more preferably a polarity higher than the —OCH 3 group. For example, each X group may have a polarity in the range of the polarity of the —OCH 3 group and the polarity of the —OH group. In most cases, the compound of Formula I is not an ethoxylate. For example, in most cases, each X group is not selected from groups of the structure - (OC 2 H 4 ) z OH, where z is an integer of at least 1, generally in the range from 1 to 10. In most cases, if Ar is naphthalene group, then each X does not mean -OH.

Предпочтительные группы R включают этил, разветвленные и неразветвленные изомеры пропила, бутила, пентила, гексила, гептила, октила, нонила, децила, ундецила, додецила, тридецила, тетрадецила, пентадецила, гексадецила, гептадецила, октадецила, нонадецила, икозила, генэкозандиола, докозила, трикозила, тетракозила и их ненасыщенные варианты, прежде всего с ненасыщенностью в форме одной или более двойных связей. Прежде всего предпочтительные группы R содержат углеродную цепь, содержащую по меньшей мере 10 атомов углерода, более предпочтительно по меньшей мере 15 атомов углерода. Необязательно одна или более групп R могут также включать смеси алкильных групп, циклоалкильных групп, ароматических групп и другие близкие по строению углеводородные группы.Preferred R groups include ethyl, branched and unbranched isomers of propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octyladecyl, docadecyl, docyl tricosyl, tetracosyl and their unsaturated variants, primarily with unsaturation in the form of one or more double bonds. Particularly preferred R groups contain a carbon chain containing at least 10 carbon atoms, more preferably at least 15 carbon atoms. Optionally, one or more R groups may also include mixtures of alkyl groups, cycloalkyl groups, aromatic groups, and other similar hydrocarbon groups.

Было установлено, что число атомов углерода, соседних с α-атомом углерода в отношении Ar, влияет на окислительную устойчивость группы R, при этом группы R, содержащие четвертичный α-атом углерода в отношении Ar, являлись наиболее стабильными, а группы R, содержащие третичный α атом углерода в отношении Ar, являлись менее стабильными. Соответственно, разветвленные группы R предпочтительно содержат четвертичный а атом углерода в отношении Ar (т.е. четвертичный атом углерода, напрямую связанный с Ar).It was found that the number of carbon atoms adjacent to the α-carbon atom with respect to Ar affects the oxidative stability of the R group, while the R groups containing a quaternary α-carbon atom with respect to Ar were the most stable, and the R groups containing a tertiary the α carbon atom with respect to Ar were less stable. Accordingly, branched R groups preferably contain a quaternary carbon atom with respect to Ar (i.e., a quaternary carbon atom directly bonded to Ar).

В большинстве случаев, по меньшей мере одна группа R является замещенной. Например, предпочтительно по меньшей мере один атом водорода в составе углеводородного радикала может являться замещенным полярной функциональной группой, которую выбирают из группы, состоящей из -ОН, -ОСН3, -NH2, -NO2, -СНО, -СН3ОН, -SO2R, полиамины, полиолы, оксазолидины, металлы групп 1-2, NR4 + группы, PR4 + группы и гликозильную группу, более предпочтительно группу -ОН. Предпочтительно полярная функциональная группа связана либо с α, либо β атомом углерода в отношении Ar, более предпочтительно с α атомом углерода. В другом варианте или дополнительно по меньшей мере один атом углерода в составе углеводородного радикала (предпочтительно, α или β атом углерода в отношении Ar, более предпочтительно α атом углерода) может являться замещенным по меньшей мере гетероатомом или содержащей гетероатом функциональной группой. Предпочтительные гетероатомы включают S (серу), О (кислород), N (азот) и Р (фосфор). Предпочтительные содержащие гетероатом функциональные группы включают карбонил и амид.In most cases, at least one R group is substituted. For example, preferably at least one hydrogen atom in the hydrocarbon radical may be substituted with a polar functional group selected from the group consisting of —OH, —OCH 3, —NH 2 , —NO 2 , —CHO, —CH 3 OH, —SO 2 R, polyamines, polyols, oxazolidines, metals of groups 1–2, NR 4 + groups, PR 4 + groups and a glycosyl group, more preferably an —OH group. Preferably, the polar functional group is bonded to either the α or β carbon atom with respect to Ar, more preferably the α carbon atom. Alternatively or additionally, at least one carbon atom of the hydrocarbon radical (preferably an α or β carbon atom with respect to Ar, more preferably an α carbon atom) may be a substituted at least a heteroatom or a heteroatom-containing functional group. Preferred heteroatoms include S (sulfur), O (oxygen), N (nitrogen), and P (phosphorus). Preferred heteroatom-containing functional groups include carbonyl and amide.

Комбинацию остатка Ar и группы(групп) X в соединении формулы I можно в целом назвать "полярной головной частью" соединения, а каждую группу(группы) R можно назвать "алкильной хвостовой частью". Предпочтительно площадь сечения полярной головной части пропорциональна площади сечения каждой алкильной хвостовой части. Например, площадь сечения полярной головной части предпочтительно не более, чем в 3 раза, больше площади сечения каждой алкильной хвостовой части, более предпочтительно не более, чем в 2 раза.The combination of an Ar moiety and an X group (s) in a compound of Formula I may be generally referred to as the "polar head" of the compound, and each R group (s) may be called an "alkyl tail". Preferably, the cross-sectional area of the polar head is proportional to the cross-sectional area of each alkyl tail. For example, the cross-sectional area of the polar head is preferably no more than 3 times the cross-sectional area of each alkyl tail, more preferably no more than 2 times.

В основном соединение формулы I может включать несколько групп X и/или несколько групп R, например, по меньшей мере один из m или n превышает или равен 2. Предпочтительно m может быть равен 2, 3 или 4. Дополнительно или в другом варианте n может быть равен 2, 3 или 4.In general, a compound of formula I may include several X groups and / or several R groups, for example, at least one of m or n is greater than or equal to 2. Preferably m may be 2, 3 or 4. Additionally or alternatively, n may be equal to 2, 3 or 4.

Предпочтительно снижающая трение композиция включает по меньшей мере одно соединение формул Ia, Ib или Ic:Preferably, the friction-reducing composition comprises at least one compound of formulas Ia, Ib or Ic:

Figure 00000003
Figure 00000003

где каждый R, X, m и n имеют значения, описанные выше для формулы I. Прежде всего предпочтительно снижающая трение композиция включает по меньшей мере соединение формулы Ia. Предпочтительно в соединении формулы Ia одна или более групп R расположены в мета- или пара-положении в отношении группы X, более предпочтительно в пара-положении.where R, X, m and n are each as described above for Formula I. First of all, preferably, the friction-reducing composition comprises at least a compound of Formula Ia. Preferably, in a compound of formula Ia, one or more R groups are located in the meta or para position with respect to the X group, more preferably in the para position.

Пригодные соединения формул Ia, Ib или Ic можно синтезировать из предшественников на основе нефти или производных из природных источников. Предпочтительные соединения формул Ia, Ib или Ic включают алкилфенолы, алкиланизолы, алкилнафтолы, компоненты жидкости из скорлупы орехов кешью (ЖСОК), тиоалкилфенолы, алкилбензамиды, алкиланилины и их производные. Особенно предпочтительными являются алкилфенолы и их производные, прежде всего содержащие по меньшей мере 10 атомов углерода в алкильной цепи, т.е. С10+ алкилфенолы. Например, прежде всего соединения формулы Ia включают 4-додецилфенол, 3-пентадецилфенол и карданол.Suitable compounds of formulas Ia, Ib or Ic can be synthesized from petroleum-based precursors or derivatives from natural sources. Preferred compounds of formulas Ia, Ib or Ic include alkylphenols, alkylanisoles, alkylnaphthols, cashew shell liquid (CGS) components, thioalkylphenols, alkylbenzamides, alkylanilines and derivatives thereof. Particularly preferred are alkyl phenols and their derivatives, in particular containing at least 10 carbon atoms in the alkyl chain, i. E. C 10 + alkylphenols. For example, especially the compounds of formula Ia include 4-dodecylphenol, 3-pentadecylphenol and cardanol.

В основном, соединение формулы I по меньшей мере частично диспергируется в буровой композиции на нефтяной основе в объемных условиях бурильных операций. Более предпочтительно соединение формулы I находится в жидком состоянии в объемных условиях бурильных операций. Кроме того, соединение формулы I обычно является реакционно устойчивым в объемных условиях бурильных операций, то есть практически не образуется материал, который по меньшей мере частично не является диспергируемым в буровой композиции на нефтяной основе в объемных условиях бурильных операций. Например, в объемных условиях бурильных операций соединение формулы I обычно взаимодействует с образованием материала, который по меньшей мере частично не диспергируется в бурильной композиции на нефтяной основе, со скоростью приблизительно менее 10 мол. % в сутки в расчете на общее количество молей соединения в составе снижающей трение композиции, более предпочтительно менее приблизительно 5 мол. % в сутки и наиболее предпочтительно менее приблизительно 1 мол. % в сутки, такой как приблизительно 0 мол. % в сутки. Дополнительно или в другом варианте соединение формулы 1 обычно не полимеризуется и/или не сшивается в объемных условиях бурильных операций. Например, в объемных условиях бурильных операций соединение формулы 1 обычно сшивается и/или полимеризуется со скоростью менее приблизительно 10 мол. % в сутки в расчете на общее количество молей соединения в составе снижающей трение композиции, более предпочтительно менее приблизительно 5 мол. % в сутки и наиболее предпочтительно менее приблизительно 1 мол. % в сутки, такой как приблизительно 0 мол. % в сутки. В другом варианте соединение формулы 1 не включает функциональную группу, способствующую сшиванию, такому как по реакции с сшивающим агентом или желирующим агентом, или другим способом способствующую реакции соединения с образованием полимерной структуры, например, геля. Например, предпочтительно соединение формулы 1 не содержит эпоксидную группу. Более предпочтительно обычно группа(ы) X соединения формулы 1 не является эпоксидными группами. Кроме того, обычно группа(ы) R соединения формулы 1 не замещена эпоксидной группой. Кроме того или в другом варианте, снижающая трение композиция обычно не содержит или практически не содержит соединения формулы 1 с функциональными эпоксидными группами. Более предпочтительно снижающая трение композиция обычно не содержит или практически не содержит компоненты ЖСОК с эпоксидными функциональными группами, такие как карданол с функциональными эпоксидными группами. Например, снижающая трение композиция обычно включает приблизительно менее 0,5 мас. % соединений формулы 1 с функциональными эпоксидными группами, таких как карданол с функциональными эпоксидными группами, в расчете на массу снижающей трение композиции, более предпочтительно приблизительно менее 0,1 мас. %, например, приблизительно 0 мас. %.In general, the compound of Formula I is at least partially dispersed in the oil-based drilling composition under the volumetric conditions of drilling operations. More preferably, the compound of Formula I is in a liquid state under volumetric drilling conditions. In addition, the compound of Formula I is generally reactively stable under the volumetric conditions of the drilling operation, that is, substantially no material is formed that is at least partially non-dispersible in the oil-based drilling composition under the volumetric conditions of the drilling operations. For example, in bulk drilling operations, a compound of Formula I typically reacts to form a material that is at least partially non-dispersed in an oil-based drilling composition at a rate of less than about 10 mol%. % per day, based on the total moles of the compound in the friction-reducing composition, more preferably less than about 5 mol. % per day and most preferably less than about 1 mol. % per day, such as about 0 mol. % per day. Additionally or alternatively, the compound of Formula 1 is typically not polymerized and / or crosslinked under bulk drilling conditions. For example, in bulk drilling operations, a compound of Formula 1 will typically crosslink and / or polymerize at a rate of less than about 10 mole percent. % per day, based on the total moles of the compound in the friction-reducing composition, more preferably less than about 5 mol. % per day and most preferably less than about 1 mol. % per day, such as about 0 mol. % per day. In another embodiment, the compound of Formula 1 does not include a crosslinking functional group, such as by reacting with a crosslinking agent or gelling agent, or otherwise allowing the compound to react to form a polymer structure, such as a gel. For example, preferably the compound of Formula 1 does not contain an epoxy group. More preferably, typically, the X group (s) of the compound of Formula 1 are not epoxy groups. In addition, typically the R group (s) of the compound of Formula 1 is not substituted with an epoxy group. Additionally or alternatively, the friction-reducing composition generally contains no or substantially no epoxy-functional compounds of Formula 1. More preferably, the friction-reducing composition generally contains no or substantially no epoxy-functional LSC components such as epoxy-functional cardanol. For example, the friction-reducing composition typically comprises less than about 0.5 wt. % epoxy-functional compounds of Formula 1, such as epoxy-functional cardanol, based on the weight of the friction reducing composition, more preferably less than about 0.1 wt. %, for example, about 0 wt. %.

Прежде всего пригодные соединения и/или классы соединений формул Ia, Ib или Ic описаны ниже. Настоящее изобретение не ограничивается этими соединениями и не исключается использование других соединений в более широком объеме изобретения.Especially suitable compounds and / or classes of compounds of the formulas Ia, Ib or Ic are described below. The present invention is not limited to these compounds, and the use of other compounds within the broader scope of the invention is not excluded.

Компоненты ЖСОКComponents of ZhSOK

Пригодные компоненты ЖСОК формул Ia представлены следующими структурами:Suitable components of LSS of formulas Ia are represented by the following structures:

Figure 00000004
Figure 00000004

где w равен 0, 2, 4 или 6.where w is 0, 2, 4, or 6.

В основном, каждый компонент ЖСОК, представленный приведенными выше формулами, включает смесь соединений с различной степенью насыщения алкильной цепи. Например, каждый компонент в основном включает приблизительно от 35 до приблизительно 60 мас. % моноеновых алкильных цепей (w=2) в расчете на общую массу компонента, приблизительно от 45 до приблизительно 50 мас. %, приблизительно от 15 до приблизительно 40 мас. % триеновых алкильных цепей (w=6) в расчете на общую массу компонента, приблизительно от 25 до 30 мас. %, приблизительно от 10 до приблизительно 20 мас. % диеновых алкильных цепей (w=4) в расчете на общую массу компонента, приблизительно от 13 до приблизительно 18 мас. % и приблизительно от 3 до приблизительно 10 мас. % насыщенных алкильных цепей (w=0) в расчете на общую массу компонента, например, приблизительно от 4 до приблизительно 9 мас. %. Компоненты ЖСОК можно гидрировать для повышения степени насыщения, т.е. повышать долю молекул с w=0 и снижать долю молекул с w>0, предпочтительно количество молекул с w=0 может составлять приблизительно более 10%, приблизительно более 50%, приблизительно более 90% или приблизительно более 99%.Basically, each component of the LSS represented by the above formulas includes a mixture of compounds with varying degrees of saturation of the alkyl chain. For example, each component generally comprises from about 35 to about 60 wt. % monoene alkyl chains (w = 2) based on the total weight of the component, from about 45 to about 50 wt. %, about 15 to about 40 wt. % triene alkyl chains (w = 6) based on the total weight of the component, from about 25 to 30 wt. %, about 10 to about 20 wt. % diene alkyl chains (w = 4) based on the total weight of the component, from about 13 to about 18 wt. % and from about 3 to about 10 wt. % saturated alkyl chains (w = 0) based on the total weight of the component, for example, from about 4 to about 9 wt. %. The components of the LFA can be hydrogenated to increase the degree of saturation, i. E. increasing the proportion of molecules with w = 0 and decreasing the proportion of molecules with w> 0, preferably the number of molecules with w = 0 may be greater than about 10%, about more than 50%, about more than about 90%, or about more than about 99%.

Обычно снижающая трение композиция может содержать смесь двух или более компонентов ЖСОК. Пригодные смеси могут включать технические ЖСОК. Типичные примеры, например, техническая ЖСОК, включает приблизительно от 50 до приблизительно 80 мас. % карданола в расчете на общую массу смеси, например, приблизительно от 60 до приблизительно 75 мас. %, от 5 до 15 мас. % кардола в расчете на общую массу смеси, например, приблизительно от 10 до приблизительно 12 мас. %, и приблизительно от 0,5 до приблизительно 5 мас. % 2-метилкардола в расчете на общую массу смеси, например, приблизительно от 1 до приблизительно 3 мас. %. Кроме того или в другом варианте пригодные смеси могут включать карданол и кардол в соотношении приблизительно от 4:1 до приблизительно 15:1, например, приблизительно 6:1. Предпочтительные смеси включают небольшое количество или не содержат анакардиновую кислоту, например, менее приблизительно 5 мас. %, более предпочтительно менее приблизительно 1 мас. % и в идеальном случае менее приблизительно 0,5 мас. % в расчете на общую массу смеси. Пригодные технические ЖСОК поставляются фирмами Cardolite Corporation и Palmer International, Inc., такие как NC-603 фирмы Cardolite Corporation. В другом варианте снижающая трение композиция может содержать очищенный карданол, кардол и/или 2-метилкардол, предпочтительно карданол, выделенные из ЖСОК, например, с использованием перегонки в вакууме или экстракцией растворителем. В большинстве случаев очищенный карданол гидрируют. Примеры пригодного коммерчески доступного очищенного карданола включают продукты NX-2023 и NX-2024, оба фирмы Cardolite Corporation, и продукт 1500-1 фирмы Palmer International, Inc. Пригодным продуктом, содержащим гидрированный карданол, является NC-510 фирмы Cardolite Corporation.Typically, the friction-reducing composition may contain a mixture of two or more LSC components. Suitable mixtures may include technical LSS. Typical examples, for example, technical LSS, include from about 50 to about 80 wt. % cardanol based on the total weight of the mixture, for example, from about 60 to about 75 wt. %, from 5 to 15 wt. % cardol based on the total weight of the mixture, for example, from about 10 to about 12 wt. %, and from about 0.5 to about 5 wt. % 2-methylcardol based on the total weight of the mixture, for example, from about 1 to about 3 wt. %. Additionally or alternatively, suitable mixtures may include cardanol and cardol in a ratio of from about 4: 1 to about 15: 1, for example, about 6: 1. Preferred mixtures include little or no anacardic acid, for example, less than about 5 wt. %, more preferably less than about 1 wt. % and ideally less than about 0.5 wt. % based on the total weight of the mixture. Suitable technical grade LSCs are available from Cardolite Corporation and Palmer International, Inc., such as NC-603 from Cardolite Corporation. Alternatively, the friction-reducing composition may contain purified cardanol, cardol and / or 2-methylcardol, preferably cardanol, isolated from LSC, for example, using vacuum distillation or solvent extraction. In most cases, the purified cardanol is hydrogenated. Examples of suitable commercially available purified cardanol include NX-2023 and NX-2024, both from Cardolite Corporation, and 1500-1 from Palmer International, Inc. A suitable product containing hydrogenated cardanol is NC-510 from Cardolite Corporation.

Соединения на основе ЛАО и ПАОLAO and PAO based compounds

Пригодные соединения формул Ia, Ib или Ic могут содержать линейный α-олефин (ЛАО) или поли-α-олефин (ПАО), прежде всего функционализированные ароматические соединения, алкилированные ЛАО и/или ПАО. Термин "функционализированное ароматическое соединение", использованный в настоящем изобретении, означает ароматический остаток, функционализированный одной или более полярными функциональными группами. Предпочтительные функционализированные ароматические соединения включают фенол, анизол и нафтол (образующие после алкилирования алкилфенол, алкиланизол или алкилнафтол, соответственно). Алкилирование функционализированных ароматических соединений с использованием ЛАО и/или ПАО можно осуществлять стандартными способами алкилирования. Часто алкилирование проводят в присутствии катализатора, например, с использованием кислотной ионообменной смолы или цеолита. Предпочтительные цеолиты алкилируют в пара-положение. Примеры пригодных соединений на основе ЛАО или ПАО представлены следующими структурами.Suitable compounds of formulas Ia, Ib or Ic may contain linear α-olefin (LAO) or poly-α-olefin (PAO), especially functionalized aromatic compounds alkylated with LAO and / or PAO. The term "functionalized aromatic compound" used in the present invention means an aromatic residue functionalized with one or more polar functional groups. Preferred functionalized aromatics include phenol, anisole, and naphthol (resulting in alkylphenol, alkylanisole, or alkylnaphthol, respectively) after alkylation. Alkylation of functionalized aromatics using LAO and / or PAO can be accomplished by standard alkylation methods. The alkylation is often carried out in the presence of a catalyst, for example using an acidic ion exchange resin or zeolite. Preferred zeolites are alkylated at the para position. Examples of suitable LAO or PAO based compounds are represented by the following structures.

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Прежде всего предпочтительные ПАО, содержащие одну олефиновую ненасыщенность, а именно негидрированные ПАО, нгПАО, являются пригодными для получения соединения формул Ia, Ib или Ic. нгПАО можно получать олигомеризацией α-олефинов с числом атомов углерода в интервале С324 и с их комбинациями. Среднечисловая молекулярная масса нгПАО Mn находится в интервале от 84 до 7000 Да, а число атомов углерода от С6 до C500. нгПАО могут состоять из димеров, тримеров, тетрамеров, пентамеров α-олефинов и т.п. Катализатор олигомеризации, используемый для получения нгПАО, может являться аналогичным любому катализатору олигомеризации, который используют для получения синтетических базовых смазочных композиций на основе ПАО. Примеры включают металлоценовый катализатор олигомеризации (патенты США №№2013/0090277 или 5688887 и 6043401, каждый из которых полностью включен в настоящее описание в качестве ссылки), хромовый катализатор на носителе (патент США №5171915, который полностью включен в настоящее описание в качестве ссылки) или катализатор на основе кислоты Льюиса, включающий, но не ограничиваясь только ими, катализаторы BF3 или AlCl3. Ненасышенность в нгПАО может характеризоваться винилиденовой, тризамещенной или винилолефиновой геометрией. Алкилирование функционализированного ароматического соединения может привести к образованию новой углерод-углеродной связи у третичного, вторичного или первичного атома углерода в остатке ПАО. Предпочтительно алкилирование происходит у третичного атома углерода, что приводит к образованию соединения с четвертичным α атомом углерода в отношении ароматического остатка. Такие соединения обычно характеризуются повышенной устойчивостью к окислению. Функционализированные ароматические соединения, алкилированные ПАО, могут содержать от 1 до 5 остатков ПАО. нгПАО или функционализированные ароматические соединения, алкилированные ПАО, могут представлять собой любые комбинации вариантов, описанных в данном контексте.Particularly preferred PAOs containing one olefinic unsaturation, namely unhydrogenated PAOs, ngPAOs, are useful for preparing a compound of formulas Ia, Ib or Ic. ngPAO can be obtained by oligomerization of α-olefins with a number of carbon atoms in the range of C 3 -C 24 and with combinations thereof. The number average molecular weight of ngPAO Mn is in the range from 84 to 7000 Da, and the number of carbon atoms is from C 6 to C 500 . ngPAOs can be composed of dimers, trimers, tetramers, α-olefin pentamers, and the like. The oligomerization catalyst used to make ngPAO can be similar to any oligomerization catalyst used to make synthetic PAO-based lubricant base compositions. Examples include a metallocene oligomerization catalyst (U.S. Patent Nos. 2013/0090277 or 5,688,887 and 6,043401, each of which is incorporated by reference in its entirety), a supported chromium catalyst (U.S. Patent No. 5,171,915, which is incorporated herein by reference in its entirety ) or a Lewis acid catalyst including, but not limited to, catalysts BF 3 or AlCl 3 . Unsaturation in ngPAO can be characterized by vinylidene, trisubstituted, or vinyl olefin geometry. Alkylation of a functionalized aromatic compound can lead to the formation of a new carbon-carbon bond at the tertiary, secondary, or primary carbon atom in the PAO residue. Preferably, alkylation occurs at the tertiary carbon atom to form a compound with a quaternary α carbon atom with respect to the aromatic moiety. Such compounds are usually characterized by increased oxidation stability. The functionalized aromatic compounds alkylated with PAO may contain from 1 to 5 PAO residues. ngPAO or functionalized aromatic compounds alkylated with PAO can be any combination of the variants described in this context.

Алкилбензамиды и алкиланилиныAlkylbenzamides and alkylanilines

Дополнительные пригодные соединения формулы Ia могут включать алкилбензамиды и/или алкиланилины. В большинстве случаев пригодные алкилбензамиды содержат функциональную нитрогруппу, такие как соединения, представленные следующими структурами:Additional suitable compounds of formula Ia may include alkylbenzamides and / or alkylanilines. In most cases, suitable alkylbenzamides contain a nitro functionality, such as those represented by the following structures:

Figure 00000007
Figure 00000007

Соединения, представленные формулами выше, можно синтезировать при амидировании хлористого бензоила алкиламином, например, олеиламином.Compounds represented by the formulas above can be synthesized by amidation of benzoyl chloride with an alkylamine, for example oleylamine.

Прежде всего пригодными алкиланилинами являются соединения формул Ia(i) и Ia(ii):Especially suitable alkylanilines are compounds of the formulas Ia (i) and Ia (ii):

Figure 00000008
Figure 00000008

где R имеет значение, описанное выше для формулы I. Алкиланилины со структурой, представленной формулой Ia(i) выше, можно синтезировать по методикам, описанным в работе Gupta и др., "Preparation and characterization of electrically conducting Langmuir-Blodgett films of poly(N-octadecylaniline)," J. Coll. Int. Sci., 285, 67 (2005). Прежде всего предпочтительным алкиланилином формулы Ia(i) является N-октадециланилин. Алкиланилины со структурой, представленной формулой Ia(ii) выше, можно синтезировать сначала при образовании галогензамещенных алкиланилинов по методикам, описанным в работе Ito и др., "n-Alkyl Group-Substituted Poly(m-aniline)s: Synthesis and Magnetic Properties," Macromolecules, Vol. 28(16), pp. 5618-5626, (1995), а затем при отщеплении атома галогена по методикам, известным в данной области техники.where R has the meaning described above for formula I. Alkylanilines with the structure represented by formula Ia (i) above can be synthesized according to the methods described in Gupta et al., "Preparation and characterization of electrically conducting Langmuir-Blodgett films of poly ( N-octadecylaniline), "J. Coll. Int. Sci. 285, 67 (2005). A particularly preferred alkylaniline of formula Ia (i) is N-octadecylaniline. Alkylanilines with the structure represented by formula Ia (ii) above can be synthesized first by the formation of halogenated alkylanilines according to the methods described in Ito et al., "N-Alkyl Group-Substituted Poly (m-aniline) s: Synthesis and Magnetic Properties. "Macromolecules, Vol. 28 (16), pp. 5618-5626, (1995), and then with the elimination of the halogen atom according to methods known in the art.

ТиоалкилфенолыThioalkylphenols

Дополнительные пригодные соединения формулы Ia могут включать тиоалкилфенолы. Пример пригодного тиоалкилфенола включает продукт BNX™ 1037 фирмы Mayzo, Inc. и представлен следующей формулой:Additional suitable compounds of formula Ia may include thioalkylphenols. An example of a suitable thioalkylphenol includes BNX ™ 1037 from Mayzo, Inc. and is represented by the following formula:

Figure 00000009
Figure 00000009

Производные соединенийDerivatives of compounds

Предпочтительные соединения формулы Ia могут представлять собой производные любых описанных выше соединений, предпочтительно производные, полученные из алкилфенолов, более предпочтительно из карданола. Пригодные производные карданола включают аминированные карданолы, например, феналкамины, полиолы и предшественники основания Манниха, нитрированные карданолы, сульфированные карданолы и карданолы, модифицированные гликозилом. Пригодные аналогичные производные можно получать из алкилфенолов за исключением карданола.Preferred compounds of formula Ia may be derivatives of any of the compounds described above, preferably derivatives derived from alkyl phenols, more preferably from cardanol. Suitable derivatives of cardanol include aminated cardanols, for example phenalkamines, polyols and Mannich base precursors, nitrated cardanols, sulfonated cardanols, and glycosyl-modified cardanols. Suitable analogous derivatives can be obtained from alkyl phenols with the exception of cardanol.

Пригодные аминированные карданолы можно синтезировать по реакции основания Манниха между альдегидом, например, формальдегидом, карданолом и амином. Предпочтительные аминированные карданолы представляют собой феналкамины, т.е. соединения, в которых амином, использованным для образования аминированного карданола, является полиамин, например, этилендиамин или диэтилтриамин. Пример пригодного коммерческого феналкамина является продукт RAC-951LV фирмы Palmer International Inc. следующей структуры:Suitable aminated cardanols can be synthesized by a Mannich base reaction between an aldehyde such as formaldehyde, cardanol and an amine. Preferred aminated cardanols are phenalkamines, i. E. compounds in which the amine used to form the aminated cardanol is a polyamine, for example ethylenediamine or diethyltriamine. An example of a suitable commercial phenalkamine is RAC-951LV from Palmer International Inc. following structure:

Figure 00000010
Figure 00000010

где w равен 0, 2, 4 или 6.where w is 0, 2, 4, or 6.

Дополнительные примеры пригодных аминированных карданолов представлены структурами ниже:Additional examples of suitable aminated cardanols are provided by the structures below:

Figure 00000011
Figure 00000011

где w равен 0, 2, 4 и 6.where w is 0, 2, 4, and 6.

В основном пригодные полиолы содержат по меньшей мере 2 гидроксильные группы, например, 2, 3 или 4 гидроксильные группы. Пригодные полиолы можно синтезировать по методикам, описанным в работе Suresh и др., "Synthesis, Structure, and Properties of Novel Polyols from Cardanol and Developed Polyurethanes," Ind. Eng. Chem. Res., т. 44, cc. 4504-4512 (2005), прежде всего диолы, представленные структурой:In general, suitable polyols contain at least 2 hydroxyl groups, for example 2, 3 or 4 hydroxyl groups. Suitable polyols can be synthesized according to the procedures described in Suresh et al., "Synthesis, Structure, and Properties of Novel Polyols from Cardanol and Developed Polyurethanes," Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 44, pp. 4504-4512 (2005), primarily diols represented by the structure:

Figure 00000012
Figure 00000012

где w равен 0, 2, 4 или 6.where w is 0, 2, 4, or 6.

Альтернативные способы получения полиолов из предшественников основания Манниха описаны в работе Ionescu и др., "Polyols and Rigid Polyurethane Foams from Cashew Nut Shell Liquid," J. Polym. Environ, т. 20, cc. 647-658 (2012). Данные способы обычно осуществляют при взаимодействии карданола с оксазолидином, например, N-(2-гидроксиэтил)-1,3-оксазолидином, при этом образуется основание Манниха (которое само по себе является пригодным производным карданола формулы Ia), с последующим алкоксилированием с образованием полиола.Alternative methods for preparing polyols from Mannich base precursors are described in Ionescu et al., "Polyols and Rigid Polyurethane Foams from Cashew Nut Shell Liquid," J. Polym. Environ, vol. 20, cc. 647-658 (2012). These processes are usually carried out by reacting cardanol with an oxazolidine, for example N- (2-hydroxyethyl) -1,3-oxazolidine, to form a Mannich base (which itself is a suitable cardanol derivative of Formula Ia), followed by alkoxylation to form a polyol ...

Пригодные карданолы, модифицированные гликозилом, могут быть представлены следующей структурой:Suitable glycosyl-modified cardanols can be represented by the following structure:

Figure 00000013
Figure 00000013

где w равен 0, 2, 4 или 6. Карданолы, модифицированные гликозилом, структуры, представленной выше, можно синтезировать при взаимодействии карданола с пентаацетатом глюкозы в присутствии кислоты Льюиса, например,where w is 0, 2, 4, or 6. Glycosyl-modified cardanols, the structures shown above, can be synthesized by reacting cardanol with glucose pentaacetate in the presence of a Lewis acid, for example

BF3-OEt2.BF 3 -OEt 2 .

Вторичный компонентSecondary component

Снижающая трение композиция может необязательно содержать один или более вторичных снижающих трение компонентов. Вторичные снижающие трение компоненты можно выбирать из азотсодержащих соединений, сложных эфиров, замещенных имидазолинов и амидов (описанных в патенте США №2017-0002252 "Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same"), из алкилдиолов, прежде всего алкилдиолов, в которых алкильную группу выбирают из С1025алкильных групп, например, октадекан-1-2-диол (описанный в патенте США №2017-0002254 "Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same"), глицеринкарбаматы, например, олеилглицеринкарбаматы (описанные в патенте США №2017-0002251 "Glycerol Carbamate Based Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same"), алкилтиоглицерины, например, октадецилтиоглицерин, и алкилзамещенные глицерины, например, моностеарат глицерина (описанный в патенте США №2017-0002250 "Lubricant Compositions Comprising Diol Functional Groups and Methods of Making and Using Same"), сложные эфиры фосфорной кислоты и диалкилгидрофосфиты, например, триолеилоксифосфат, и пэгилированный алкиловый эфир сложного эфира фосфорной кислоты (описанный в патенте США №2017-0002253 "Lubricant Compositions Containing Phosphates and/or Phosphites and Methods of Making and Using Same") и олигомеры/полимеры, полученные из соединений, описанных в данном контексте, например, фенольные смолы (заявка на патент США №62/439660 (серийный номер), номер патентного реестра 2017ЕМ351 "Friction-Reducing Compositions for Use in Drilling Operations"), каждый из которых полностью включен в данное описание в качестве ссылки.The friction-reducing composition may optionally contain one or more secondary friction-reducing components. Secondary friction reducing components can be selected from nitrogen-containing compounds, esters, substituted imidazolines and amides (described in US patent No. 2017-0002252 "Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same"), from alkyldiols, especially alkyldiols in which an alkyl group is selected from C 10 -C 25 alkyl groups, for example, octadecane-1-2-diol (described in US patent No. 2017-0002254 "Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same"), glycerol carbamates, for example, oleylglycerol carbamates (described in the patent US No. 2017-0002251 "Glycerol Carbamate Based Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same"), alkylthioglycerols, for example, octadecylthioglycerol, and alkyl-substituted glycerols, for example, glycerol monostearate (described in US patent No. 2017-0002250 Groups and Methods of Making and Using Same "), phosphoric acid esters and dialkyl hydrogen phosphites such as trioleyloxy phosphate, and pegyliro a bath alkyl ester of a phosphoric acid ester (described in US patent No. 2017-0002253 "Lubricant Compositions Containing Phosphates and / or Phosphites and Methods of Making and Using Same") and oligomers / polymers derived from compounds described in this context, for example, phenolic resins (US patent application No. 62/439660 (serial number), patent register number 2017EM351 "Friction-Reducing Compositions for Use in Drilling Operations"), each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

Пригодные вторичные снижающие трение компоненты включают продукты, например, Vikinol™ 18, ColaLube™ 3410, ColaLube™ 3407, и добавки под торговым названием ColaMid™. Один или более вторичных снижающих трение компонентов может присутствовать в снижающей трение композиции в количестве ≥ приблизительно 5,0 мас. %, например, ≥ приблизительно 10,0 мас. %), ≥ приблизительно 20,0 мас. %, ≥ приблизительно 50,0 мас. %, ≥ приблизительно 70,0 мас. % или ≥ приблизительно 90 мас. % в расчете на общую массу снижающей трение композиции. Кроме того или в другом варианте один или более вторичных снижающих трение компонентов может присутствовать в снижающей трение композиции в количестве ≤ приблизительно 95 мас. %, например, ≤ приблизительно 75,0 мас. %, ≤ приблизительно 50,0 мас. %, ≤ приблизительно 25,0 мас. %, ≤ приблизительно 20,0 мас. % или ≤ приблизительно 10,0 мас. % в расчете на общую массу снижающей трение композиции. Интервалы количеств вторичного снижающего трение компонента, которые в явном виде приведены в данном контексте, включают интервалы, полученные из любой комбинации описанных выше индивидуальных величин, например, приблизительно от 5,0 приблизительно до 95,0 мас. %, приблизительно от 10,0 приблизительно до 90,0 мас. %, приблизительно от 15,0 приблизительно до 85,0 мас. %, приблизительно от 20,0 приблизительно до 80,0 мас. %, приблизительно от 25,0 приблизительно до 75,0 мас. %, приблизительно от 30,0 приблизительно до 70,0 мас. %, приблизительно от 35,0 приблизительно до 65,0 мас. %, приблизительно от 40,0 приблизительно до 60,0 мас. %, приблизительно от 45,0 приблизительно до 55,0 мас. %, и т.п.Suitable secondary friction reducing components include products such as Vikinol ™ 18, ColaLube ™ 3410, ColaLube ™ 3407, and additives under the trade name ColaMid ™. One or more secondary friction reducing components may be present in the friction reducing composition in an amount of ≥ about 5.0 wt. %, for example, ≥ about 10.0 wt. %), ≥ approximately 20.0 wt. %, ≥ approximately 50.0 wt. %, ≥ approximately 70.0 wt. % or ≥ approximately 90 wt. % based on the total weight of the friction reducing composition. Additionally or alternatively, one or more secondary friction reducing components may be present in the friction reducing composition in an amount of ≤ about 95 wt. %, for example, ≤ about 75.0 wt. %, ≤ approximately 50.0 wt. %, ≤ approximately 25.0 wt. %, ≤ approximately 20.0 wt. % or ≤ approximately 10.0 wt. % based on the total weight of the friction reducing composition. The ranges of the amounts of the secondary friction reducing component, which are explicitly set forth in this context, include ranges obtained from any combination of the above-described individual values, for example, from about 5.0 to about 95.0 wt. %, from about 10.0 to about 90.0 wt. %, from about 15.0 to about 85.0 wt. %, from about 20.0 to about 80.0 wt. %, from about 25.0 to about 75.0 wt. %, from about 30.0 to about 70.0 wt. %, from about 35.0 to about 65.0 wt. %, from about 40.0 to about 60.0 wt. %, from about 45.0 to about 55.0 wt. %, etc.

В другом варианте вторичные снижающие трение компоненты могут отсутствовать или практически отсутствовать в составе снижающей трение композиции. Например, один или более вторичных снижающих трение компонентов может присутствовать в количестве ≤ приблизительно 10 мас. %, или ≤ приблизительно 5 мас. %, или ≤ приблизительно 1 мас. %, или ≤ приблизительно 0,5 мас. %, ≤ приблизительно 0,1 мас. %, или приблизительно 0,0 мас. %. Кроме того или в другом варианте, каждый из следующих вторичных снижающих трение компонентов может отсутствовать или практически отсутствовать в составе снижающей трение композиции: замещенные имидазолины, замещенные амиды, алкилдиолы, глицеринкарбаматы, алкилтиоглицерины, фосфаты и фосфиты. Например, каждый из замещенных имидазолинов, замещенных амидов, алкилдиолов, глицеринкарбаматов, алкилтиоглицеринов, фосфатов и фосфитов может присутствовать в количестве ≤ приблизительно 10 мас. %, или ≤ приблизительно 5 мас. %, или ≤ приблизительно 1 мас. %, или ≤ приблизительно 0,5 мас. %, ≤ приблизительно 0,1 мас. %, или приблизительно 0,0 мас. %. Кроме того или в другом варианте, комбинации следующих вторичных снижающих трение компонентов могут отсутствовать или практически отсутствовать в составе снижающей трение композиции: замещенные имидазолины, замещенные амиды, алкилдиолы, глицеринкарбаматы, алкилтиоглицерины, фосфаты и фосфиты. Например, комбинации замещенных имидазолинов, замещенных амидов, алкилдиолов, глицеринкарбаматов, алкилтиоглицеринов, фосфатов и фосфитов могут присутствовать в количестве ≤ приблизительно 10 мас. %, или ≤ приблизительно 5 мас. %, или ≤ приблизительно 1 мас. %, или ≤ приблизительно 0,5 мас. %, ≤ приблизительно 0,1 мас. %, или приблизительно 0,0 мас. %.In another embodiment, the secondary friction reducing components may be absent or substantially absent from the friction reducing composition. For example, one or more secondary friction reducing components may be present in an amount of ≤ about 10 wt. %, or ≤ about 5 wt. %, or ≤ approximately 1 wt. %, or ≤ about 0.5 wt. %, ≤ approximately 0.1 wt. %, or about 0.0 wt. %. Additionally or alternatively, each of the following secondary friction reducing components may or may not be present in the friction reducing composition: substituted imidazolines, substituted amides, alkyldiols, glycerol carbamates, alkylthioglycerols, phosphates, and phosphites. For example, each of substituted imidazolines, substituted amides, alkyldiols, glycerol carbamates, alkylthioglycerols, phosphates, and phosphites may be present in an amount of ≤ about 10 wt. %, or ≤ about 5 wt. %, or ≤ approximately 1 wt. %, or ≤ about 0.5 wt. %, ≤ approximately 0.1 wt. %, or about 0.0 wt. %. Additionally or alternatively, combinations of the following secondary friction reducing components may or may not be present in the friction reducing composition: substituted imidazolines, substituted amides, alkyldiols, glycerol carbamates, alkylthioglycerols, phosphates, and phosphites. For example, combinations of substituted imidazolines, substituted amides, alkyldiols, glycerol carbamates, alkylthioglycerols, phosphates, and phosphites can be present in an amount of ≤ about 10 wt. %, or ≤ about 5 wt. %, or ≤ approximately 1 wt. %, or ≤ about 0.5 wt. %, ≤ approximately 0.1 wt. %, or about 0.0 wt. %.

Буровая композиция на нефтяной основеOil-based drilling composition

В основном буровая композиция на нефтяной основе может включать нефтяную основу и одну или более добавок к нефтяной основе. Предпочтительно снижающие трение композиции, описанные в данном контексте, отсутствуют или практически отсутствуют в бурильной композиции на нефтяной основе. Несмотря на то, что механизмы полностью не установлены, считается, что такие снижающие трение композиции, включенные в состав бурильной композиции на основе нефти, будут потеряны с течением времени за счет химического разложения, химического взаимодействия с другими добавками и/или адсорбции на породе и шламе. Было установлено, что некоторые такие снижающие трение композиции, присутствующие в бурильной композиции на нефтяной основе, могут даже деградировать или взаимодействовать с образованием в течение периода времени компонентов, которые могут привести к увеличению коэффициента трения по сравнению с коэффициентом трения бурильной композиции на основе нефти, не содержащей снижающую трение композицию.In general, a petroleum-based drilling composition may include a petroleum base and one or more oil-based additives. Preferably, the friction-reducing compositions described herein are absent or substantially absent from the oil-based drilling composition. Although the mechanisms are not fully understood, it is believed that such friction-reducing compositions included in an oil-based drilling composition will be lost over time through chemical decomposition, chemical interaction with other additives and / or adsorption on rock and cuttings. ... It has been found that some of these friction-reducing compositions present in an oil-based drilling composition may even degrade or interact with the formation over a period of time of components that can lead to an increase in the coefficient of friction compared to the coefficient of friction of the oil-based drilling composition. containing a friction-reducing composition.

Нефтяная основаOil base

В данной области техники известно большое количество нефтяных основ. Конкретные нефтяные основы, использованные в настоящем изобретении, включают природную нефть и синтетическое масло, а также нетрадиционную нефть (или их смеси), которые можно использовать в нерафинированном виде, рафинированном виде или дважды рафинированном виде (последняя также известна под названием регенерированная или переработанная нефть). Нерафинированная нефть представляет собой нефть, полученную напрямую из природного или искусственного источника и используемую без дополнительной очистки. Такая нефть включает сланцевую нефть, полученную напрямую после сухой перегонки, нефтемасло, полученное напрямую после первой перегонки, и сложноэфирное масло, полученное напрямую после процесса этерификации. Рафинированная нефть аналогична описанной нерафинированной нефти за исключением того, что рафинированная нефть была подвергнута одной или более стадиям очистки для улучшения по меньшей мере одного основного свойства нефти. Специалистам в данной области техники известно много способов очистки. Такие способы включают экстракцию растворителем, вторичную перегонку, экстракцию кислотой, экстракцию основанием, фильтрацию и гравитационную фильтрацию. Повторно рафинированную нефть получают способами, аналогичными тем, которыми получают рафинированную нефть, но с использованием нефти, которую ранее использовали в качестве исходного сырья.A large number of petroleum bases are known in the art. Specific base oils used in the present invention include natural oils and synthetic oils, as well as unconventional oils (or mixtures thereof) that can be used unrefined, refined, or doubly refined (the latter is also known as recovered or refined oils) ... Crude oil is oil obtained directly from a natural or artificial source and used without further refining. Such oils include direct dry distillation shale oil, direct first distillation oil and ester oil obtained directly from the esterification process. Refined oil is similar to the described crude oil except that the refined oil has been subjected to one or more refining stages to improve at least one basic property of the oil. Many purification methods are known to those skilled in the art. Such methods include solvent extraction, secondary distillation, acid extraction, base extraction, filtration, and gravity filtration. Re-refined oil is produced by methods similar to those that produce refined oil, but using oil that was previously used as a feedstock.

Группы I, II, III, IV и V представляют собой широкие категории нефтяной основы, разработанные и определенные в американском нефтяном институте (API Publication 1509; www.API.org) для разработки инструкций по использованию нефтяных основ. Нефтяная основа группы I характеризуется индексом вязкости от 80 до 120 и содержит более 0,03% серы и/или менее 90% предельных углеводородов. Нефтяная основа группы II характеризуется индексом вязкости от 80 до 120 и содержит ≤ 0,03% серы и/или ≥ 90% предельных углеводородов. Нефтяная основа группы III характеризуется индексом вязкости более 120 и содержит ≤ 0,03% серы и/или более 90% предельных углеводородов. Нефтяная основа группы IV включает полиолефины (ПАО) и материалы, полученные по технологии "газ в жидкость" (ГВЖ). Нефтяная основа группы V включает основы, не включенные в основы групп I-IV. В таблице ниже представлены свойства каждой из этих 5 групп.Groups I, II, III, IV, and V are broad categories of base oils developed and defined by the American Petroleum Institute (API Publication 1509; www.API.org) to develop guidelines for the use of base oils. The Group I base oil is characterized by a viscosity index of 80 to 120 and contains more than 0.03% sulfur and / or less than 90% saturated hydrocarbons. The Group II base oil is characterized by a viscosity index of 80 to 120 and contains ≤ 0.03% sulfur and / or ≥ 90% saturated hydrocarbons. The group III base oil is characterized by a viscosity index of more than 120 and contains ≤ 0.03% sulfur and / or more than 90% saturated hydrocarbons. Group IV base oils include polyolefins (PAO) and gas-to-liquid (GOL) materials. The Group V petroleum base includes bases not included in the bases of Groups I-IV. The table below summarizes the properties of each of these 5 groups.

Типичные свойства нефтяных основTypical properties of base oils

Figure 00000014
Figure 00000014

Использованные ГВЖ включают нефтяные основы, описанные в качестве углеводородного сырья с высокой степенью очистки, абзацы [0245]-[0303] в патенте США №2008/0045638. ПАО, использованные в настоящем изобретении, включают ПАО, описанные в абзацах [0243]-[0266] в патенте США №2008/0045638. Пригодные нефтяные основы группы III включают основы, описанные в абзацах [0304]-[0306] патента США №2008/0045638.Used GORs include petroleum bases described as highly refined hydrocarbon feeds, paragraphs [0245] - [0303] in US patent No. 2008/0045638. PAOs used in the present invention include PAOs described in paragraphs [0243] - [0266] in US patent No. 2008/0045638. Suitable Group III petroleum bases include those described in paragraphs [0304] - [0306] of US patent No. 2008/0045638.

Природные масла включают животные масла, растительные масла (например, касторовое масло и лярдовое масло) и минеральные масла. Можно использовать животные и растительные масла, характеризующиеся высокой устойчивостью к термоокислению. Среди природных масел минеральные масла являются предпочтительными. Минеральные масла значительно различаются по источнику происхождения, например, они могут являться парафиновыми, нафтеновыми или смешанными парафино-нафтеновыми. Можно также использовать масла из угля или сланцев. Природные масла также различаются по способу их получения и очистки, например, по интервалу их перегонки и по методам первой перегонки или крекинга, гидропереработки или экстракции растворителем. Нефтяные основы группы II и/или группы III, обработанные гидропереработкой или гидрокрекингом, включая синтетические масла, также являются хорошо известными нефтяными основами.Natural oils include animal oils, vegetable oils (eg castor oil and lard oil), and mineral oils. You can use animal and vegetable oils that are highly resistant to thermal oxidation. Among natural oils, mineral oils are preferred. Mineral oils vary widely in their source of origin, for example, they can be paraffinic, naphthenic or mixed paraffin-naphthenic. You can also use oils from coal or shale. Natural oils also differ in the way they are made and refined, for example in their distillation range and in their first distillation or cracking, hydroprocessing or solvent extraction methods. Petroleum bases of group II and / or group III, treated with hydroprocessing or hydrocracking, including synthetic oils, are also well known petroleum bases.

Синтетические масла включают углеводородное масло. Углеводородные масла включают масла, такие как полимеризуемые и сополимеризуемые олефины (например, полибутилены, полипропилены, сополимеры пропилена и изобутилена, сополимеры этилена и олефинов и сополимеры этилена и α-олефинов). Поли-α-олефиновая (ПАО) нефтяная основа представляет собой широко известное углеводородное синтетическое масло. Например, можно использовать ПАО из олефинов C8-C14, например, олефинов C8, С10, С12, С14 или их смесей. Некоторые такие ПАО описаны в патентах США №№4956122, 4827064 и 4827073, каждый из которых полностью включен в настоящее описание в качестве ссылки.Synthetic oils include hydrocarbon oil. Hydrocarbon oils include oils such as polymerizable and copolymerizable olefins (eg, polybutylenes, polypropylenes, propylene-isobutylene copolymers, ethylene-olefin copolymers, and ethylene-α-olefin copolymers). Poly-α-olefinic (PAO) petroleum base is a well-known hydrocarbon synthetic oil. For example, you can use PAO from olefins C 8 -C 14 , for example, olefins C 8 , C 10 , C 12 , C 14 or mixtures thereof. Certain such PAOs are described in US Pat. Nos. 4,956,122, 4,827,064 and 4,827,073, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

Среднечисловые молекулярные массы ПАО, которые являются известными материалами и обычно коммерческими продуктами фирм-поставщиков, таких как ExxonMobil Chemical Company, Chevron Phillips Chemical Company, BP, и др., обычно находятся в интервале от 250 до 3000 г/моль, хотя кинематическая вязкость ПАО обычно составляет вплоть до 3500 сСт (100°С). ПАО обычно включают гидрированные полимеры или олигомеры α-олефинов относительно низких молекулярных масс, которые включают, но не ограничиваясь только ими, α-олефины С232, C8-C16, такие как 1-октен, 1-децен, 1-додецен и т.п., которые являются предпочтительными. Предпочтительными поли-α-олефинами являются поли-1-октен, поли-1-децен и поли-1-додецен и их смеси и полиолефины смешанного происхождения. Однако димеры высших олефинов в интервале С14-C18 можно использовать для получения базового масла с низкой вязкостью и приемлемой низкой летучестью. В зависимости от степени вязкости и исходного олигомера, ПАО могут в основном представлять тримеры и/или тетрамеры исходных олефинов со следовым количеством высших олигомеров, характеризующиеся интервалом кинематической вязкости от 1,5 до 3500 сСт (Кв100), таким как от 1,5 до 12 сСт.The number average molecular weights of PAO, which are known materials and usually commercial products from suppliers such as ExxonMobil Chemical Company, Chevron Phillips Chemical Company, BP, etc., generally range from 250 to 3000 g / mol, although the kinematic viscosity of PAO typically up to 3500 cSt (100 ° C). PAOs typically include relatively low molecular weight hydrogenated α-olefin polymers or oligomers, which include, but are not limited to, C 2 -C 32 , C 8 -C 16 α-olefins such as 1-octene, 1-decene, 1 β-dodecene and the like, which are preferred. Preferred poly-α-olefins are poly-1-octene, poly-1-decene and poly-1-dodecene and mixtures thereof and polyolefins of mixed origin. However, dimers of higher olefins in the C 14 -C 18 range can be used to produce a base oil with low viscosity and acceptable low volatility. Depending on the degree of viscosity and the starting oligomer, PAO can be mainly trimers and / or tetramers of starting olefins with a trace amount of higher oligomers, characterized by a kinematic viscosity range from 1.5 to 3500 cSt (Kv100), such as from 1.5 to 12 cSt.

Флюиды ПАО можно получить простым способом при полимеризации α-олефина в присутствии катализатора полимеризации, такого как катализаторы Фриделя-Крафтса, включающие, например, трихлорид алюминия, трифторид бора или комплексы трифторид бора с водой, спиртами, такими как этанол, пропанол или бутанол, карбоновыми кислотами или сложными эфирами, такими как этилацетат или этилпропионат. Например, можно использовать способы, описанные в патентах США №№4149178 или 3382291. Другие способы синтеза ПАО описаны в патентах США №№3742082, 3769363, 3876720, 4239930, 4367352, 4413156, 4434408, 4910355, 4956122 и 5068487. Димеры C14-C18 олефинов описаны в патенте США №4218330. ПАО можно получать с использованием металлоценового катализатора, как описано в патентах №№8535514 и 8247358. Другие пригодные флюиды для применения в качестве нефтяных основ включают нестандартные нефтяные основы, которые были переработаны, предпочтительно каталитически, или синтезированы для обеспечения высоких эксплуатационных характеристик.PAO fluids can be obtained in a simple manner by polymerizing an α-olefin in the presence of a polymerization catalyst such as Friedel-Crafts catalysts, including, for example, aluminum trichloride, boron trifluoride or complexes of boron trifluoride with water, alcohols such as ethanol, propanol or butanol, carboxylic acids or esters such as ethyl acetate or ethyl propionate. For example, you can use the methods described in US patent No. 4149178 or 3382291. Other methods for the synthesis of PAO are described in US patent No. 3742082, 3769363, 3876720, 4239930, 4367352, 4413156, 4434408, 4910355, 4956122 and 5068487. Dimers C 14 - C 18 olefins are described in US Pat. No. 4,218,330. PAO can be prepared using a metallocene catalyst as described in Patent Nos. 8535514 and 8247358. Other suitable base fluids include non-standard base oils that have been processed, preferably catalytically, or synthesized to provide high performance.

Нестандартные базовые масла/нефтяные основы включают одну или более смесей масел, полученных из одного или более материалов ГВЖ, а также нефтяных основ на основе изомерата/изодеваксата, которые получают из природного воска или источников воска, источников минерального и/или неминерального масляного воска, таких как сырой парафин, природные воски, и источники восков, такие как газойль, нефтетопливо из нижней части установки для гидрокрекинга, восковые рафинаты, продукты гидрокрекинга, продукты термического крекинга или другие минеральные, минеральные масляные или даже восковые материалы не нефтяного происхождения, такие как восковые материалы, полученные из ожижженного угля или сланцевой нефти, и смеси такого сырья.Non-standard base oils / petroleum bases include one or more blends of oils derived from one or more HHI materials, as well as isomerate / isodewaxate based petroleum bases that are derived from natural wax or wax sources, sources of mineral and / or non-mineral oil wax, such as crude paraffin, natural waxes, and sources of waxes such as gas oil, oil from the bottom of the hydrocracker, wax raffinates, hydrocracking products, thermal cracked products or other mineral, mineral oil or even wax materials of non-petroleum origin, such as wax materials obtained from liquefied coal or shale oil, and mixtures of such raw materials.

Материалами ГВЖ являются материалы, образующиеся в результате одного или более синтезов, комбинаций, превращений, перегруппировок и/или процессов разрушения/деградации из газообразных углерод-содержащих материалов, водород-содержащих материалов и/или элементов в качестве сырья, таких как водород, диоксид углерода, монооксид углерода, вода, метан, этан, этилен, ацетилен, пропан, пропилен, пропин, бутан, бутилены и бутины. Базовые масла ГВЖ и/или нефтяная основа представляют собой материалы ГВЖ с вязкостью нефтяной основы, которые обычно получают из углеводородов, например, воскообразные синтезированные углеводороды, полученные из более простых газообразных углеродсодержащих соединений, водородсодержащих соединений и/или элементов в качестве исходного сырья. Сырье ГВЖ и/или нефтяная основа включают масла с температурой кипения в интервале кипения смазочного масла: (1) выделенные/фракционированные из синтезированных материалов ГВЖ, такие как, например, материалы, полученные перегонкой и которые затем подвергали конечной стадии обработки воска, которая включает один из двух или оба процесса депарафинизации с использованием катализатора, или процесс депарафинизации растворителем для получения смазочных масел со сниженной/низкой температурой потери текучести, (2) синтезированные изомеризаты воска, включающие, например, гидродепарафинизированные или гидроизомеризованные депарафинизированные с использованием катализатора и/или растворителя синтезированные восковые или воскоподобные углеводороды, и (3) депарафинизированные или гидроизомеризованные в присутствии катализатора и/или растворителя материалы Фишера-Тропша (Ф-Т) (т.е. углеводороды, воскообразные углеводороды, воски и возможные подобные продукты окисления), предпочтительно гидродепарафинизированные или гидроизомеризованные/с последующей депарафинизацией в присутствии катализатора и/или растворителя депарафинизированных воскообразных углеводородов Ф-Т, или гидродепарафинизированные или гидроизомеризованные, с последующей депарафинизацией в присутствии катализатора (или растворителя) депарафинизированных восков Ф-Т или их смеси.GHL materials are materials resulting from one or more syntheses, combinations, transformations, rearrangements and / or destruction / degradation processes from gaseous carbon-containing materials, hydrogen-containing materials and / or elements as raw materials such as hydrogen, carbon dioxide , carbon monoxide, water, methane, ethane, ethylene, acetylene, propane, propylene, propyne, butane, butylenes and butynes. GHL base oils and / or base oils are base oils with a base oil viscosity that are typically derived from hydrocarbons, for example, waxy synthesized hydrocarbons derived from simpler gaseous carbon-containing compounds, hydrogen-containing compounds and / or elements as feedstocks. The HHF feedstock and / or petroleum base includes oils with a boiling point in the boiling range of the lubricating oil: (1) isolated / fractionated from synthesized HHF materials, such as, for example, materials obtained by distillation and which are then subjected to a final wax treatment step, which includes one of two or both catalyst dewaxing processes, or solvent dewaxing process to obtain low pour point / low pour point lubricating oils, (2) synthesized wax isomerizates, including, for example, hydrodewaxed or hydroisomerized catalyst and / or solvent dewaxed synthesized waxes or waxy hydrocarbons, and (3) dewaxed or hydroisomerized in the presence of a catalyst and / or solvent, Fischer-Tropsch (FT) materials (i.e. hydrocarbons, waxy hydrocarbons, waxes and possible similar oxidation products), preferably hydrodeparaffin dewaxed or hydroisomerized / followed by dewaxing in the presence of a catalyst and / or solvent of dewaxed waxy hydrocarbons FT, or hydrodewaxed or hydroisomerized, followed by dewaxing in the presence of a catalyst (or solvent) of dewaxed waxes FT or their mixtures.

Сырье ГВЖ и/или нефтяная основа, полученные из материалов ГВЖ, прежде всего из гидродепарафинизированного или гидроизомеризованного/депарафинизированного с использованием катализатора и/или растворителя воскового или воскообразного сырья, предпочтительно сырья и/или нефтяной основы, полученных из материалов Ф-Т, обычно характеризуется кинематической вязкостью при 100°С от 2 сСт до 50 сСт (ASTM D445). Кроме того, их температура потери текучести составляет от -5°С до -40°С или менее (ASTM D97). Их также характеризуют в качестве веществ с индексом вязкости от 80 до 140 или более (ASTM D2270).GHL feedstock and / or base oil obtained from HHF materials, primarily from hydrodewaxed or hydroisomerized / dewaxed using a catalyst and / or solvent, wax or waxy feedstock, preferably feedstock and / or base oil obtained from FT materials, is usually characterized by kinematic viscosity at 100 ° C from 2 cSt to 50 cSt (ASTM D445). In addition, their pour point is -5 ° C to -40 ° C or less (ASTM D97). They are also characterized as having a viscosity index of 80 to 140 or more (ASTM D2270).

Кроме того, сырье ГВЖ и/или нефтяная основа обычно являются высокопарафинистыми (более 90% насыщенных углеводородов) и могут содержать смеси моноциклопарафинов и полициклопарафинов в комбинации с нециклическими изопарафинами. Соотношение нафтенового содержания (т.е. циклопарафинов) в таких комбинациях изменяется в зависимости от использованных катализатора и температуры. Кроме того, сырье ГВЖ и/или нефтяная основа обычно характеризуются очень низким содержанием серы и азота, обычно менее 10 част./млн и более типично менее 5 част/млн каждого из указанных элементов. Содержание серы и азота в сырье ГВЖ и/или нефтяной основе, полученном из материалов Ф-Т, прежде всего воска Ф-Т, практически равно нулю. Кроме того, отсутствие фосфора и ароматических соединений придает указанным материалам особую пригодность для формирования продуктов с низким содержанием сульфатной золы и фосфора (низкое содержание SAP).In addition, the GHL feedstock and / or base oil are usually highly paraffinic (more than 90% saturated hydrocarbons) and may contain mixtures of monocycloparaffins and polycycloparaffins in combination with non-cyclic isoparaffins. The ratio of naphthenic content (ie cycloparaffins) in such combinations varies depending on the catalyst used and the temperature. In addition, the GHL and / or base oil feeds are typically very low in sulfur and nitrogen, typically less than 10 ppm and more typically less than 5 ppm of each of these elements. The content of sulfur and nitrogen in the feedstock of GHL and / or petroleum base obtained from FT materials, primarily FT wax, is practically zero. In addition, the absence of phosphorus and aromatics makes these materials particularly suitable for the formation of products with a low content of sulphated ash and phosphorus (low SAP content).

Термин "сырье ГВЖ и/или нефтяная основа и/или сырье воскового изомерата и/или нефтяная основа" охватывает индивидуальные фракции таких материалов с величинами вязкости в широком интервале, регенерированные в процессе их получения, а также смеси одной или двух или более фракций с низкой вязкостью с одной, двумя или более фракциями с высокой вязкостью, характеризующимися требуемой кинематической вязкостью.The term "GHL feedstock and / or petroleum base and / or wax isomerate feedstock and / or petroleum base" encompasses individual fractions of such materials with viscosities in a wide range, recovered in the process of their production, as well as mixtures of one or two or more fractions with low viscosity with one, two or more fractions with high viscosity, characterized by the required kinematic viscosity.

Материал ГВЖ, из которого был(и) получен(ы) сырье ГВЖ и/или нефтяная основа, предпочтительно является материалом Ф-Т (т.е. углеводородами, воскоподобными углеводородами, воском). Кроме того, сырье ГВЖ и/или нефтяная основа обычно являются высокопарафинистыми (более 90% насыщенных углеводородов) и могут содержать смеси моноциклопарафинов и полициклопарафинов в комбинации с нециклическими изопарафинами. Соотношение нафтенового содержания (т.е. циклопарафинов) в таких комбинациях изменяется в зависимости от использованных катализатора и температуры. Кроме того, сырье ГВЖ и/или нефтяная основа и гидродепарафинизированное или гидроизомеризованное/каталитически (и/или с использованием растворителя) депарафинизированное сырье и/или нефтяная основа обычно характеризуются очень низким содержанием серы и азота, в основном менее 10 част./млн и более типично менее 5 част./млн каждого из указанных элементов. Содержание серы и азота в сырье ГВЖ и/или базовых маслах (нефтяной основе), полученном из материалов Ф-Т, прежде всего воска Ф-Т, практически равно нулю. Кроме того, отсутствие фосфора и ароматических соединений придает указанным материалам особую пригодность для формирования продуктов с низким содержанием серы, сульфатной золы и фосфора (низкое содержание SAP).The GHL material from which the HHF feedstock and / or base oil was (are) obtained is preferably an FT material (i.e., hydrocarbons, wax-like hydrocarbons, wax). In addition, the GHL feedstock and / or base oil are usually highly paraffinic (more than 90% saturated hydrocarbons) and may contain mixtures of monocycloparaffins and polycycloparaffins in combination with non-cyclic isoparaffins. The ratio of naphthenic content (ie cycloparaffins) in such combinations varies depending on the catalyst used and the temperature. In addition, the GHL and / or base oil feedstock and hydrodewaxed or hydroisomerized / catalytically (and / or solvent-based) dewaxed feedstock and / or base oil are usually very low in sulfur and nitrogen, generally less than 10 ppm or more. typically less than 5 ppm of each of these elements. The content of sulfur and nitrogen in the raw materials for hot liquids and / or base oils (petroleum base) obtained from FT materials, primarily FT wax, is practically zero. In addition, the absence of phosphorus and aromatics makes these materials particularly suitable for the formation of products with low sulfur content, sulphated ash and phosphorus (low SAP content).

Нефтяные основы для применения в сформированных буровых композициях на нефтяной основе, использованных в настоящем изобретении, представляют собой любые нефти, соответствующие нефтям групп I, II, III, IV и V по АНИ, и их смеси, предпочтительно нефтям групп II, III, IV и V, и их смеси, более предпочтительно нефтям групп III-V, и их смеси вследствие их исключительной летучести, стабильности, вязкостных свойств и чистоты. Присутствие незначительных количеств сырья группы I, таких как количество, используемое для разбавления добавок для смешивания с сформированными смазочными маслами, допускается, но оно должно присутствовать в минимальном количестве, т.е. допускается присутствие только таких количеств, которые связаны с их использованием в качестве разбавителей/носителей добавок для нефти, используемых в качестве основы "в расчете на рабочую массу". Даже в отношении сырья группы II предпочтительным является, чтобы сырье группы II находилось в интервале более высокого качества, связанного с сырьем, т.е. сырье группы II с индексом вязкости в интервале от 100 до 120.Petroleum bases for use in the formed petroleum-based drilling compositions used in the present invention are any oils corresponding to API Groups I, II, III, IV and V oils and mixtures thereof, preferably oils of Groups II, III, IV and V, and mixtures thereof, more preferably oils of groups III-V, and mixtures thereof due to their exceptional volatility, stability, viscosity properties and purity. The presence of minor amounts of Group I feedstock, such as the amount used to dilute the additives for mixing with the formed lubricating oils, is acceptable, but should be present in a minimum amount, i.e. only those quantities are allowed which are associated with their use as diluents / carriers of additives for petroleum used as a basis "on a working weight basis". Even with respect to the group II feedstock, it is preferred that the group II feedstock is in the range of higher quality associated with the feedstock, i. E. raw materials of group II with a viscosity index in the range from 100 to 120.

Некоторые нефтяные основы могут характеризоваться содержанием сложного эфира приблизительно ≤ 50 мас. %, например, приблизительно ≤ 40 мас. %, приблизительно ≤ 30 мас. %, приблизительно ≤ 5,0 мас. % или приблизительно ≤ 1,0 мас. %. Кроме того или в другом варианте, некоторые нефтяные основы могут характеризоваться содержанием сложного эфира приблизительно ≥ 40 мас. %, приблизительно ≥ 50 мас. %, приблизительно ≥ 70 мас. % или приблизительно ≥90 мас. %.Some petroleum bases may have an ester content of approximately ≤ 50 wt. %, for example, approximately ≤ 40 wt. %, approximately ≤ 30 wt. %, approximately ≤ 5.0 wt. % or approximately ≤ 1.0 wt. %. Additionally or alternatively, some petroleum bases may have an ester content of about ≥ 40 wt. %, approximately ≥ 50 wt. %, approximately ≥ 70 wt. % or approximately ≥90 wt. %.

Некоторые нефтяные основы могут характеризоваться содержанием ароматических соединений приблизительно ≤ 15,0 мас. %, например, приблизительно ≤ 10,0 мас. %, приблизительно ≤ 5,0 мас. %, приблизительно ≤ 1,0 мас. %), приблизительно ≤ 0,50 мас. %, приблизительно ≤ 0,10 мас. %, приблизительно ≤ 0,05 мас. %, приблизительно ≤ 0,01 мас. % или приблизительно ≤ 0,005 мас. %. Кроме того или в другом варианте, содержание ароматических соединений может составлять приблизительно ≥ 0,005 мас. %, например, приблизительно ≥ 0,01 мас. %, приблизительно ≥ 0,05 мас. %, приблизительно ≥ 0,1 мас. %, приблизительно ≥ 0,5 мас. %, приблизительно ≥ 0,1 мас. %, приблизительно ≥ 1,0 мас. %, приблизительно ≥ 5,0 мас. % или приблизительно ≥ 10,0 мас. %. Интервалы содержания ароматических соединений, в явной форме приведенные в данном контексте, включают все комбинации перечисленных выше величин, например, приблизительно от 0,005 до приблизительно 15,0 мас. %, приблизительно от 0,01 до приблизительно 10,0 мас. %, приблизительно от 0,05 до приблизительно 5,0 мас. %, приблизительно от 0,10 до приблизительно 1,0 мас. % и т.п.Some petroleum bases may have an aromatics content of approximately ≤ 15.0 wt. %, for example, approximately ≤ 10.0 wt. %, approximately ≤ 5.0 wt. %, approximately ≤ 1.0 wt. %), approximately ≤ 0.50 wt. %, approximately ≤ 0.10 wt. %, approximately ≤ 0.05 wt. %, approximately ≤ 0.01 wt. % or approximately ≤ 0.005 wt. %. Additionally or alternatively, the aromatic content may be approximately ≥ 0.005 wt. %, for example, approximately ≥ 0.01 wt. %, approximately ≥ 0.05 wt. %, approximately ≥ 0.1 wt. %, approximately ≥ 0.5 wt. %, approximately ≥ 0.1 wt. %, approximately ≥ 1.0 wt. %, approximately ≥ 5.0 wt. % or approximately ≥ 10.0 wt. %. Ranges of aromatics content, explicitly given in this context, include all combinations of the above values, for example, from about 0.005 to about 15.0 wt. %, from about 0.01 to about 10.0 wt. %, from about 0.05 to about 5.0 wt. %, from about 0.10 to about 1.0 wt. % etc.

Некоторые типичные нефтяные основы характеризуют их кинематической вязкостью при 40°С (Кв40). Например, нефтяные основы могут характеризоваться вязкостью приблизительно ≥ 1,0 сСт, например, приблизительно ≥ 1,3 сСт, приблизительно ≥ 1,5 сСт, приблизительно ≥ 1,7 сСт, приблизительно ≥ 1,9 сСт, приблизительно ≥ 2,1 сСт, приблизительно ≥ 2,3 сСт, приблизительно ≥ 2,5 сСт, приблизительно ≥ 2,7 сСт, приблизительно ≥ 2,9 сСт, приблизительно ≥ 3,1 сСт, приблизительно ≥ 3,3 сСт, приблизительно ≥ 3,5 сСт, приблизительно≥3,7 сСт, приблизительно ≥ 4,0 сСт, приблизительно ≥ 4,5 сСт или приблизительно ≥4,8 сСт при 40°С. Кроме того или в другом варианте вязкость при 40°С может составлять приблизительно ≤ 5,0 сСт, например, приблизительно ≤ 4,8 сСт, приблизительно ≤ 4,5 сСт, приблизительно ≤ 4,0 сСт, приблизительно ≤ 3,7 сСт, приблизительно ≤ 3,5 сСт, приблизительно ≤ 3,3 сСт, приблизительно ≤ 3,1 сСт, приблизительно ≤ 2,9 сСт, приблизительно ≤ 2,7 сСт, приблизительно ≤ 2,5 сСт, приблизительно ≤ 2,3 сСт, приблизительно ≤ 2,1 сСт, приблизительно ≤ 1,9 сСт, приблизительно ≤ 1,7 сСт, приблизительно ≤ 1,5 сСт, приблизительно ≤ 1,3 сСт или приблизительно ≤ 1,1 сСт при 40°С. Некоторые такие нефтяные основы выпускаются фирмой ExxonMobil Chemical Company под торговым названием Escaid™, например, Escaid™ 110 включает десульфированный гидрированный углеводород, содержащий менее 0,50 мас. % ароматических соединений и характеризующийся вязкостью приблизительно 1,7 сСт при 40°С, Escaid™ 115 с вязкостью приблизительно 2,1 сСт при 40°С, Escaid™ 120 с температурой возгорания более 100°С и Escaid™ 120 ULA с содержанием ароматических соединений менее 0,01 мас. %. Добавки к нефтяным основамSome typical petroleum bases are characterized by their kinematic viscosity at 40 ° C (CV40). For example, petroleum bases may have a viscosity of approximately ≥ 1.0 cSt, for example, approximately ≥ 1.3 cSt, approximately ≥ 1.5 cSt, approximately ≥ 1.7 cSt, approximately ≥ 1.9 cSt, approximately ≥ 2.1 cSt , approximately ≥ 2.3 cSt, approximately ≥ 2.5 cSt, approximately ≥ 2.7 cSt, approximately ≥ 2.9 cSt, approximately ≥ 3.1 cSt, approximately ≥ 3.3 cSt, approximately ≥ 3.5 cSt, approximately ≥3.7 cSt, approximately ≥ 4.0 cSt, approximately ≥ 4.5 cSt, or approximately ≥4.8 cSt at 40 ° C. Additionally or alternatively, the viscosity at 40 ° C can be about 5.0 cSt, for example, about 4.8 cSt, about 4.5 cSt, about 4.0 cSt, about 3.7 cSt, approximately ≤ 3.5 cSt, approximately ≤ 3.3 cSt, approximately ≤ 3.1 cSt, approximately ≤ 2.9 cSt, approximately ≤ 2.7 cSt, approximately ≤ 2.5 cSt, approximately ≤ 2.3 cSt, approximately ≤ 2.1 cSt, approximately ≤ 1.9 cSt, approximately ≤ 1.7 cSt, approximately ≤ 1.5 cSt, approximately ≤ 1.3 cSt, or approximately ≤ 1.1 cSt at 40 ° C. Certain such base oils are marketed by ExxonMobil Chemical Company under the trade name Escaid ™, for example, Escaid ™ 110 includes a desulfurized hydrogenated hydrocarbon containing less than 0.50 wt. % aromatics and having a viscosity of approximately 1.7 cSt at 40 ° C, Escaid ™ 115 with a viscosity of approximately 2.1 cSt at 40 ° C, Escaid ™ 120 with a flash point above 100 ° C and Escaid ™ 120 ULA with an aromatics content less than 0.01 wt. %. Petroleum base additives

В большинстве случаев буровые композиции на нефтяной основе содержат дополнительные добавки. Предпочтительно одна или более дополнительных добавок образуют гетерогенную смесь с нефтяной основой. В таких объектах буровая композиция на нефтяной основе предпочтительно представляет собой гетерогенную смесь, содержащую нефтяную основу в качестве непрерывной фазы и одну или более дополнительных добавок в качестве дисперсной или внутренней фазы. В другом варианте или дополнительно, одна или более дополнительных добавок может быть солюбилизирована в нефтяной основе.In most cases, oil-based drilling compositions contain additional additives. Preferably one or more additional additives form a heterogeneous mixture with the petroleum base. In such objects, the oil-based drilling composition is preferably a heterogeneous mixture containing the oil base as the continuous phase and one or more additional additives as the dispersed or internal phase. Alternatively, or additionally, one or more additional additives can be solubilized in the petroleum base.

Например, буровая композиция на нефтяной основе может включать дополнительные добавки, включающие, но не ограничиваясь только ими, внутреннюю фазу, которая обычно представляет собой воду или солевой раствор (т.е. буровая композиция на нефтяной основе представляет собой обращенную эмульсию), буферное вещество для контроля рН, загуститель и/или реологический модификатор, эмульгатор, смачивающий агент, утяжелитель, реагент, снижающий водоотдачу, и агент, снижающий трение. Предпочтительно буровая композиция на нефтяной основе не содержит добавок, прежде всего загустителей и/или реологических модификаторов, содержащих амиды и/или амины.For example, the oil-based drilling composition may include additional additives including, but not limited to, an internal phase, which is typically water or brine (i.e., the oil-based drilling composition is an inverse emulsion), a buffering agent for pH control, thickener and / or rheological modifier, emulsifier, wetting agent, weighting agent, fluid loss reducing agent, and friction reducing agent. Preferably, the oil-based drilling composition does not contain additives, especially thickeners and / or rheological modifiers containing amides and / or amines.

Например, буровая композиция на нефтяной основе может включать буферное вещество для контроля рН, который выбирают из группы, включающей оксид магния, гидроксид калия, оксид кальция и гидроксид кальция. Коммерческие продукты буферного вещества для контроля рН включают известь. Буферное вещество для контроля рН может присутствовать в концентрации в интервале приблизительно от 0,5 до 10,0 фунтов на баррель (фнб) буровой композиции на нефтяной основе. Величина рН пригодной буровой композиции на нефтяной основе может находиться в интервале приблизительно от 7, 8, 9, 10, 11, или 12 приблизительно до 14, таком как от 10 до 14.For example, a petroleum based drilling composition may include a pH control buffering agent selected from the group consisting of magnesium oxide, potassium hydroxide, calcium oxide, and calcium hydroxide. Commercial pH buffering products include lime. The pH buffering agent may be present at a concentration ranging from about 0.5 to 10.0 pounds per barrel (lb) of the oil-based drilling composition. The pH of a suitable oil-based drilling composition can range from about 7, 8, 9, 10, 11, or 12 to about 14, such as from 10 to 14.

Буровая композиция на нефтяной основе может необязательно включать загуститель и/или реологический модификатор. Пригодные загустители выбирают из группы, включающей неорганический загуститель, жирные кислоты, включая, но не ограничиваясь только ими, димер и тример поликарбоновых жирных кислот, диамины, полиамины, органофильные глины и их комбинации. Коммерческие продукты пригодного загустителя включают, но не ограничиваясь только ими, продукты VG-PLUS™ фирмы M-I Swaco, а Schlumberger Company, RHEMOD L™, TAU-MOD™, RM-63™ и их комбинации фирмы Halliburton Energy Services, Inc. В одном варианте загуститель и/или реологический модификатор присутствует в концентрации по меньшей мере 0,5 фнб буровой композиции на нефтяной основе. Загуститель и/или реологический модификатор может также присутствовать в концентрации в интервале приблизительно от 0,5 до приблизительно 20 фнб, в другом варианте приблизительно от 0,5 до 10 фнб буровой композиции на нефтяной основе.The oil-based drilling composition may optionally include a thickener and / or rheology modifier. Suitable thickeners are selected from the group consisting of an inorganic thickener, fatty acids including, but not limited to, polycarboxylic fatty acid dimer and trimer, diamines, polyamines, organophilic clays, and combinations thereof. Suitable thickener commercial products include, but are not limited to, VG-PLUS ™ products from M-I Swaco and Schlumberger Company, RHEMOD L ™, TAU-MOD ™, RM-63 ™, and combinations thereof from Halliburton Energy Services, Inc. In one embodiment, the thickener and / or rheology modifier is present at a concentration of at least 0.5 lb. of the oil-based drilling composition. The thickener and / or rheology modifier may also be present in a concentration ranging from about 0.5 to about 20 lb, in another embodiment from about 0.5 to 10 lb of the oil-based drilling composition.

Буровая композиция на нефтяной основе может также включать смазочное вещество в дополнение к снижающей трение композиции, описанной в данном контексте. В определенных вариантах дополнительное смазочное вещество включает зернистый материал, например, графит, такой как продукт Steelseal™ фирмы Halliburton.An oil-based drilling composition may also include a lubricant in addition to the friction-reducing composition described herein. In certain embodiments, the additional lubricant comprises a particulate material such as graphite such as Halliburton's Steelseal ™ product.

Буровая композиция на нефтяной основе может также включать эмульгатор. Эмульгатор можно выбирать из группы, состоящей из производных сложного эфира жирной кислоты таллового масла, таких как амиды, амины, амидоамины и имидазолины, полученные по реакции жирных кислот и различных соединений этаноламина, производные растительных масел и их комбинации. Коммерческие продукты пригодного эмульгатора включают, но не ограничиваясь только ими, продукты EZ MUL™ NT, INVERMUL™ NT, LE SUPERMUL™ и их комбинации фирмы Halliburton Energy Services, Inc, продукты MEGAMUL™, VersaMul™, VersaCoat™ фирмы MISwaco, Schlumberger Company. В одном варианте эмульгатор присутствует по меньшей мере в достаточной концентрации, такой, чтобы поддерживать буровую композицию на нефтяной основе в состоянии стабильной эмульсии или обращенной эмульсии. В другом варианте эмульгатор присутствует в концентрации по меньшей мере 1 фнб буровой композиции на нефтяной основе. Эмульгатор также может присутствовать в концентрации в интервале приблизительно от 1 до приблизительно 20 фнб буровой композиции на нефтяной основе.The oil-based drilling composition may also include an emulsifier. The emulsifier can be selected from the group consisting of tall oil fatty acid ester derivatives such as amides, amines, amidoamines and imidazolines obtained by reaction of fatty acids and various ethanolamine compounds, vegetable oil derivatives, and combinations thereof. Commercial products of a suitable emulsifier include, but are not limited to, EZ MUL ™ NT, INVERMUL ™ NT, LE SUPERMUL ™ and combinations thereof from Halliburton Energy Services, Inc., MEGAMUL ™, VersaMul ™, VersaCoat ™ from MISwaco, Schlumberger Company. In one embodiment, the emulsifier is present in at least a sufficient concentration such as to maintain the oil-based drilling composition in a stable emulsion or inverse emulsion state. In another embodiment, the emulsifier is present at a concentration of at least 1 lbf of the oil-based drilling composition. The emulsifier may also be present in a concentration ranging from about 1 to about 20 lb of the oil-based drilling composition.

Буровая композиция на нефтяной основе может также содержать добавку-утяжелитель. Добавку-утяжелитель можно выбирать из группы, включающей барит, гематит, тетраоксид марганца, карбонат кальция и их комбинации. Коммерческие продукты добавки-утяжелителя включают, но не ограничиваясь только ими, продукты BAROID™, BARACARB™, BARODENSE™ и их комбинации фирмы Halliburton Energy Services, Inc и продукт MICROMAX™ фирмы Elkem. В одном варианте добавка-утяжелитель присутствует в концентрации по меньшей мере 10 фнб буровой композиции на нефтяной основе. Добавка-утяжелитель может также присутствовать в концентрации в интервале приблизительно от 10 до приблизительно 1000 фнб, таком как 10-800 фнб буровой композиции на нефтяной основе.The oil-based drilling composition may also contain a weighting additive. The weighting agent can be selected from the group consisting of barite, hematite, manganese tetroxide, calcium carbonate, and combinations thereof. Commercial weighting agent products include, but are not limited to, BAROID ™, BARACARB ™, BARODENSE ™ and combinations thereof from Halliburton Energy Services, Inc. and MICROMAX ™ from Elkem. In one embodiment, the weighting agent is present at a concentration of at least 10 lbf of the oil-based drilling composition. The weighting agent may also be present in a concentration in the range of about 10 to about 1000 lb, such as 10-800 lb of oil-based drilling composition.

Буровая композиция на нефтяной основе может также содержать агент, снижающий водоотдачу. Агент, снижающий водоотдачу, можно выбирать из группы, включающей олеофильные полимеры, включая сшитые олеофильные полимеры, частицы. Коммерческие продукты пригодного агента, снижающего водоотдачу, включают, но не ограничиваясь только ими, продукты VERSATROL™ фирмы M-I Swaco, N-DRIL™ НТ PLUS, ADAPTA™ фирмы Halliburton Energy Services, Inc. Агент, снижающий водоотдачу, может присутствовать в концентрации приблизительно от 0,5 до приблизительно 10 фнб буровой композиции на основе нефти.The oil-based drilling composition may also contain a fluid loss reducing agent. The fluid loss reducing agent can be selected from the group consisting of oleophilic polymers, including crosslinked oleophilic polymers, particles. Commercial products of a suitable fluid loss agent include, but are not limited to, VERSATROL ™ from M-I Swaco, N-DRIL ™ HT PLUS, ADAPTA ™ from Halliburton Energy Services, Inc. The fluid loss reducing agent can be present at a concentration of from about 0.5 to about 10 lb of the oil-based drilling composition.

Буровая композиция на нефтяной основе может также содержать эфирную добавку. Эфирная добавка может присутствовать в концентрации в интервале приблизительно от 1% до 20%.The oil-based drilling composition may also contain an ether additive. The ester additive can be present in a concentration ranging from about 1% to about 20%.

Буровая композиция на нефтяной основе необязательно может также содержать одну или более солей металлов, МХу, где М представляет собой металл группы 1 или 2, X означает галоген, а у равен от 1 до 2. Примеры таких солей включают NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2 и т.п. Общее количество таких солей в буровой композиции на нефтяной основе обычно составляет приблизительно 10-35 мас. % в водной фазе. Можно использовать также органические добавки, которые снижают активность воды.The oil-based drilling composition may optionally also contain one or more metal salts, MX y , where M is a Group 1 or 2 metal, X is halogen, and y is 1 to 2. Examples of such salts include NaCl, KCl, CaCl 2 , MgCl 2 and the like. The total amount of such salts in an oil-based drilling composition is typically about 10-35 wt. % in the aqueous phase. Organic additives can also be used to reduce the activity of the water.

Вода также может присутствовать в составе буровой композиции на нефтяной основе в любой пригодной концентрации, обычно при относительно низкой концентрации, например, приблизительно ≤ 15,0 мас. %, приблизительно ≤ 12,5 мас. %, приблизительно ≤ 10,0 мас. %, приблизительно ≤ 7,5 мас. %, приблизительно ≤ 5,0 мас. %, приблизительно ≤ 2,5 мас. % или приблизительно ≤ 1,0 мас. %, где величина мас. % приведена в расчете на общую массу нефтяной основы и воды. Кроме того или в другом варианте концентрация воды может составлять приблизительно ≥ 0,5 мас. %, например, приблизительно ≥ 1,0 мас. %, приблизительно ≥ 2,5 мас. %, приблизительно ≥ 5,0 мас. %, приблизительно ≥ 7,5 мас. %, приблизительно ≥ 10,0 мас. %, приблизительно ≥ 12,5 мас. % или приблизительно ≥ 15,0 мас. %. В определенных вариантах количество воды может составлять приблизительно от 1 до приблизительно 21 галлона на баррель буровой композиции на нефтяной основе, такое как приблизительно от 1 до приблизительно 10 галлонов на баррель буровой композиции на нефтяной основе. Интервал содержания воды, который приводится в явном виде, включает любые приведенные выше величины, например, приблизительно от 0,5 до приблизительно 20,0 мас. %, приблизительно от 0,5 до приблизительно 15,0 мас. %, приблизительно от 0,5 до приблизительно 12,5 мас. %, приблизительно от 0,5 до приблизительно 10,0 мас. %, приблизительно от 0,5 до приблизительно 7,5 мас. %, приблизительно от 0,5 до приблизительно 5,0 мас. %, приблизительно от 0,5 до приблизительно 2,5 мас. %, приблизительно от 0,5 до приблизительно 1,0 мас. %, приблизительно от 1,0 до приблизительно 10,0 мас. %, приблизительно от 1,0 до приблизительно 7,5 мас. %, приблизительно от 1,0 до приблизительно 5,0 мас. %, приблизительно от 1,0 до приблизительно 2,5 мас. %, приблизительно от 2,5 до приблизительно 10,0 мас. %, приблизительно от 2,5 до приблизительно 7,5 мас. %, приблизительно от 2,5 до приблизительно 5,0 мас. %, приблизительно от 5,0 до приблизительно 10,0 мас. %, приблизительно от 5,0 до приблизительно 7,5 мас. % и т.п.Water can also be present in the oil-based drilling composition at any suitable concentration, usually at a relatively low concentration, for example, about ≤ 15.0 wt. %, approximately ≤ 12.5 wt. %, approximately ≤ 10.0 wt. %, approximately ≤ 7.5 wt. %, approximately ≤ 5.0 wt. %, approximately ≤ 2.5 wt. % or approximately ≤ 1.0 wt. %, where the value of wt. % is based on the total weight of the base oil and water. In addition or in another embodiment, the concentration of water can be approximately ≥ 0.5 wt. %, for example, approximately ≥ 1.0 wt. %, approximately ≥ 2.5 wt. %, approximately ≥ 5.0 wt. %, approximately ≥ 7.5 wt. %, approximately ≥ 10.0 wt. %, approximately ≥ 12.5 wt. % or approximately ≥ 15.0 wt. %. In certain embodiments, the amount of water can be from about 1 to about 21 gallons per barrel of oil-based drilling composition, such as from about 1 to about 10 gallons per barrel of oil-based drilling composition. The explicit range of water content includes any of the above values, for example, from about 0.5 to about 20.0 wt. %, from about 0.5 to about 15.0 wt. %, from about 0.5 to about 12.5 wt. %, from about 0.5 to about 10.0 wt. %, from about 0.5 to about 7.5 wt. %, from about 0.5 to about 5.0 wt. %, from about 0.5 to about 2.5 wt. %, from about 0.5 to about 1.0 wt. %, from about 1.0 to about 10.0 wt. %, from about 1.0 to about 7.5 wt. %, from about 1.0 to about 5.0 wt. %, from about 1.0 to about 2.5 wt. %, from about 2.5 to about 10.0 wt. %, from about 2.5 to about 7.5 wt. %, from about 2.5 to about 5.0 wt. %, from about 5.0 to about 10.0 wt. %, from about 5.0 to about 7.5 wt. % etc.

Буровая композиция на нефтяной основе может также включать смачивающие агенты. Смачивающие агенты можно выбирать из группы, включающей производные сложных эфиров жирной кислоты таллового масла, такие как амиды, амины, амидоамины и имидазолины, полученные по реакции жирных кислот и различных соединений этаноламина, производные растительных масел и их комбинации. Коммерческие продукты пригодного смачивающего агента включают, но не ограничиваясь только ими, продукты DrillTreat™, ОМС, фирмы Halliburton Energy Services, Inc., VersaWet™ фирмы MISwaco, Schlumberger Company. В одном варианте смачивающий агент присутствует по меньшей мере в достаточной концентрации, такой, чтобы поддерживать буровую композицию на нефтяной основе в состоянии стабильной эмульсии или обращенной эмульсии. В другом варианте смачивающий агент присутствует в концентрации по меньшей мере 0,25 фнб буровой композиции на нефтяной основе. Смачивающий агент может также присутствовать в концентрации в интервале приблизительно от 0,05 до приблизительно 20 фнб, таком как приблизительно от 0,25 до приблизительно 20 фнб буровой композиции на нефтяной основе. В еще одном варианте буровая композиция на нефтяной основе не содержит смачивающий агент.The oil-based drilling composition may also include wetting agents. Wetting agents can be selected from the group consisting of tall oil fatty acid ester derivatives such as amides, amines, amidoamines and imidazolines obtained from the reaction of fatty acids and various ethanolamine compounds, vegetable oil derivatives, and combinations thereof. Commercial products of a suitable wetting agent include, but are not limited to, DrillTreat ™, OMC, Halliburton Energy Services, Inc., VersaWet ™ from MISwaco, Schlumberger Company. In one embodiment, the wetting agent is present in at least a sufficient concentration such as to maintain the oil-based drilling composition in a stable emulsion or inverse emulsion state. In another embodiment, the wetting agent is present at a concentration of at least 0.25 lbb of the oil-based drilling composition. The wetting agent may also be present in a concentration in the range of about 0.05 to about 20 lb, such as about 0.25 to about 20 lb of the oil-based drilling composition. In yet another embodiment, the oil-based drilling composition does not contain a wetting agent.

Смазочные композицииLubricating compositions

Снижающую трение композицию можно смешивать с буровым составом на нефтяной основе, при этом образуется смазочная композиция. В основном снижающая трение композиция по меньшей мере частично диспергируется в буровой композиции на нефтяной основе при объемных условиях проведения бурильных операций.The friction-reducing composition can be mixed with an oil-based drilling fluid to form a lubricating composition. In general, the friction-reducing composition is at least partially dispersed in the oil-based drilling composition under volumetric drilling conditions.

Буровая композиция на нефтяной основе обычно присутствует в смазочной композиции в количестве приблизительно ≥ 50,0 мас. %, приблизительно ≥ 55,0 мас. %, приблизительно ≥ 60,0 мас. %, приблизительно ≥ 65,0 мас. %, приблизительно ≥ 70,0 мас. %, приблизительно ≥ 75,0 мас. %, приблизительно ≥ 80,0 мас. %, приблизительно ≥ 85,0 мас. %, приблизительно ≥ 90,0 мас. %, приблизительно ≥ 95,0 мас. % или приблизительно ≥ 97,0 мас. % в расчете на массу смазочной композиции. Кроме того или в другом варианте смазочная композиция включает приблизительно ≤ 99,0 мас. %, приблизительно ≤ 97,0 мас. %, приблизительно ≤ 95,0 мас. %, приблизительно ≤ 90,0 мас. %, приблизительно ≤ 80,0 мас. %, приблизительно ≤ 75,0 мас. %, приблизительно ≤ 70,0 мас. %, приблизительно ≤ 65,0 мас. %, приблизительно ≤ 60,0 мас. %, или приблизительно ≤ 55,0 мас. % буровой композиции на нефтяной основе. Диапазоны количеств буровой композиции на основе нефти в составе смазочной композиции включают интервалы, полученные из любых комбинаций перечисленных выше величин, например, приблизительно от 50,0 до 99,0 мас. %, приблизительно от 55,0 до 97,0 мас. %, приблизительно от 60,0 до 95,0 мас. %, приблизительно от 65,0 до 90,0 мас. %, приблизительно от 70,0 до 85,0 мас. %, приблизительно от 75,0 до 80,0 мас. %, приблизительно от 70,0 до 95,0 мас. %, приблизительно от 80,0 до 95,0 мас. % и т.п.The oil-based drilling composition is usually present in the lubricant composition in an amount of about ≥ 50.0 wt. %, approximately ≥ 55.0 wt. %, approximately ≥ 60.0 wt. %, approximately ≥ 65.0 wt. %, approximately ≥ 70.0 wt. %, approximately ≥ 75.0 wt. %, approximately ≥ 80.0 wt. %, approximately ≥ 85.0 wt. %, approximately ≥ 90.0 wt. %, approximately ≥ 95.0 wt. % or approximately ≥ 97.0 wt. % based on the weight of the lubricant composition. In addition, or in another embodiment, the lubricating composition comprises about 99.0 wt. %, approximately ≤ 97.0 wt. %, approximately ≤ 95.0 wt. %, approximately ≤ 90.0 wt. %, approximately ≤ 80.0 wt. %, approximately ≤ 75.0 wt. %, approximately ≤ 70.0 wt. %, approximately ≤ 65.0 wt. %, approximately ≤ 60.0 wt. %, or approximately ≤ 55.0 wt. % oil-based drilling composition. Ranges for the amounts of an oil-based drilling composition in a lubricant composition include ranges obtained from any combination of the above values, for example, from about 50.0 to 99.0 wt. %, about 55.0 to 97.0 wt. %, about 60.0 to 95.0 wt. %, about 65.0 to 90.0 wt. %, about 70.0 to 85.0 wt. %, about 75.0 to 80.0 wt. %, about 70.0 to 95.0 wt. %, about 80.0 to 95.0 wt. % etc.

Предпочтительно нефтяная основа присутствует в смазочной композиции в интервалах приблизительно от 50,0 до приблизительно 99,0 мас. %, приблизительно от 55,0 до приблизительно 97,0 мас. %, приблизительно от 60,0 до приблизительно 95,0 мас. %, приблизительно от 65,0 до приблизительно 90,0 мас. %, приблизительно от 70,0 до приблизительно 85,0 мас. %, приблизительно от 75,0 до приблизительно 80,0 мас. %, приблизительно от 70,0 до приблизительно 95,0 мас. %, приблизительно от 80,0 до приблизительно 95,0 мас. %. Снижающая трение композиция обычно присутствует в составе смазочной композиции в количестве приблизительно ≥ 0,1 мас. %, например, приблизительно ≥ 0,5 мас. %, приблизительно ≥ 1,0 мас. %, приблизительно ≥ 5,0 мас. %, приблизительно ≥ 10,0 мас. %, приблизительно ≥ 15,0 мас. %, или приблизительно ≥ 19,0 мас. %. Кроме того или в другом варианте смазочная композиция включает приблизительно ≤ 20 мас. %, например, приблизительно ≤ 19 мас. %, приблизительно ≤ 15 мас. %, приблизительно ≤ 10 мас. %, приблизительно ≤ 5,0 мас. %, приблизительно ≤ 1,0 мас. % или приблизительно ≤ 1,0 мас. % снижающей трение композиции. Интервалы количеств снижающей трение композиции в составе смазочной композиции включают интервалы, полученные из любых комбинаций перечисленных выше величин, например, приблизительно от 0,1 до приблизительно 20 мас. %, приблизительно от 1,0 до приблизительно 15 мас. %, приблизительно от 5,0 до приблизительно 10 мас. % и т.п. Все величины массовых процентов приведены в расчете на общую массу буровой композиции на нефтяной основе и снижающей трение композиции.Preferably, the petroleum base is present in the lubricating composition in the ranges from about 50.0 to about 99.0 wt. %, from about 55.0 to about 97.0 wt. %, from about 60.0 to about 95.0 wt. %, from about 65.0 to about 90.0 wt. %, from about 70.0 to about 85.0 wt. %, from about 75.0 to about 80.0 wt. %, from about 70.0 to about 95.0 wt. %, from about 80.0 to about 95.0 wt. %. The friction-reducing composition is usually present in the lubricating composition in an amount of about ≥ 0.1 wt. %, for example, approximately ≥ 0.5 wt. %, approximately ≥ 1.0 wt. %, approximately ≥ 5.0 wt. %, approximately ≥ 10.0 wt. %, approximately ≥ 15.0 wt. %, or approximately ≥ 19.0 wt. %. In addition, or in another embodiment, the lubricating composition comprises about 20 wt. %, for example, approximately ≤ 19 wt. %, approximately ≤ 15 wt. %, approximately ≤ 10 wt. %, approximately ≤ 5.0 wt. %, approximately ≤ 1.0 wt. % or approximately ≤ 1.0 wt. % friction reducing composition. The ranges for the amounts of the friction-reducing composition in the lubricating composition include ranges derived from any combination of the above values, for example, from about 0.1 to about 20 wt. %, from about 1.0 to about 15 wt. %, from about 5.0 to about 10 wt. % etc. All weight percentages are based on the total weight of the oil-based drilling composition and the friction-reducing composition.

Смазочные композиции обычно характеризуются коэффициентом трения, меньшим по сравнению с коэффициентом трения буровой композиции на нефтяной основе. Некоторые смазочные композиции характеризуются коэффициентом трения приблизительно ≤ 0,40, например, приблизительно ≤ 0,30, приблизительно ≤ 0,25, приблизительно ≤ 0,20, приблизительно ≤ 0,15 или приблизительно ≤ 0,10, или приблизительно ≤ 0,05. Кроме того или в другом варианте коэффициент трения может составлять приблизительно ≥ 0,01, например, приблизительно ≥ 0,03, приблизительно ≥ 0,05, приблизительно ≥ 0,10, приблизительно ≥ 0,20 или приблизительно ≥ 0,25, или приблизительно ≥ 0,30. Интервалы коэффициентов трения смазочной композиции включают интервалы, полученные из любых комбинаций перечисленных выше величин, например, приблизительно от 0,01 до приблизительно 0,40, приблизительно от 0,05 до приблизительно 0,30, приблизительно от 0,10 до приблизительно 0,25, приблизительно от 0,15 до приблизительно 0,20 и т.п.Lubricating compositions generally have a lower friction coefficient than an oil-based drilling composition. Some lubricating compositions have a coefficient of friction of approximately ≤ 0.40, for example, approximately ≤ 0.30, approximately ≤ 0.25, approximately ≤ 0.20, approximately ≤ 0.15, or approximately ≤ 0.10, or approximately ≤ 0.05 ... Additionally or alternatively, the coefficient of friction can be about ≥ 0.01, for example, about ≥ 0.03, about ≥ 0.05, about ≥ 0.10, about ≥ 0.20, or about ≥ 0.25, or about ≥ 0.30. The ranges of the coefficients of friction of the lubricant composition include ranges obtained from any combination of the above values, for example, from about 0.01 to about 0.40, from about 0.05 to about 0.30, from about 0.10 to about 0.25. , about 0.15 to about 0.20, and the like.

Кроме того или в другом варианте смазочную композицию можно характеризовать изменением коэффициента трения по сравнению с коэффициентом трения буровой композиции на нефтяной основе, не содержащей снижающую трение композицию. Другими словами, смазочная композиция, содержащая снижающую трение композицию, характеризуется коэффициентом трения по меньшей мере приблизительно на 5,0%, например, по меньшей мере приблизительно на 10,0%, по меньшей мере приблизительно на 15,0%, по меньшей мере приблизительно на 20,0%, по меньшей мере приблизительно на 25,0%, по меньшей мере приблизительно на 30,0%, по меньшей мере приблизительно на 35,0%, по меньшей мере приблизительно на 40,0%, по меньшей мере приблизительно на 45,0%, по меньшей мере приблизительно на 45,0%, по меньшей мере приблизительно на 55,0%, по меньшей мере приблизительно на 60,0% меньше коэффициента трения буровой композиции в отсутствии композиции добавки. Интервалы снижения коэффициента трения смазочной композиции по сравнению с коэффициентом трения буровой композиции на нефтяной основе, не содержащей снижающей трение композиции, включают интервалы, полученные из любых комбинаций перечисленных выше величин, например, меньше приблизительно от 5,0 до приблизительно 60%, меньше приблизительно от 10,0 до приблизительно 50,0%, меньше приблизительно от 15,0 до приблизительно 40,0%, меньше приблизительно от 20,0 до приблизительно 35,0%, меньше приблизительно от 25,0 до приблизительно 30,0%. Для лучшего понимания типичная смазочная композиция может содержать 4,0 г снижающего трение агента и 96,0 г буровой композиции на нефтяной основе, содержащей 86,0 г нефтяной основы и 10,0 г других добавок. Снижение коэффициента трения можно определить сравнением коэффициента трения этой типичной композиции с коэффициентом трения композиции, включающей 86,0 г нефтяной основы и 10,0 г других добавок.Additionally or alternatively, the lubricant composition can be characterized by a change in the coefficient of friction compared to the coefficient of friction of an oil-based drilling composition that does not contain a friction-reducing composition. In other words, the lubricating composition containing the friction-reducing composition has a coefficient of friction of at least about 5.0%, for example, at least about 10.0%, at least about 15.0%, at least about 20.0%, at least about 25.0%, at least about 30.0%, at least about 35.0%, at least about 40.0%, at least about 45.0%, at least about 45.0%, at least about 55.0%, at least about 60.0% less than the coefficient of friction of the drilling composition in the absence of the additive composition. Decrease in the coefficient of friction of a lubricant composition as compared to the coefficient of friction of an oil-based drilling composition that does not contain a friction-reducing composition include ranges derived from any combination of the above values, for example, less than about 5.0% to about 60%, less than about 10.0 to about 50.0%, less than about 15.0 to about 40.0%, less than about 20.0 to about 35.0%, less than about 25.0 to about 30.0%. For better understanding, a typical lubricant composition may contain 4.0 g of a friction reducing agent and 96.0 g of a petroleum-based drilling composition containing 86.0 g of a petroleum base and 10.0 g of other additives. The reduction in the coefficient of friction can be determined by comparing the coefficient of friction of this typical composition with the coefficient of friction of a composition comprising 86.0 g of a base oil and 10.0 g of other additives.

Обычно смазочная композиция не содержит или практически не содержит сшивающих агентов и/или желирующих агентов, например, аминов, и/или других соединений, которые ускоряют сшивание и/или полимеризацию соединения формулы 1, присутствующего в снижающей трение композиции. Например, предпочтительно смазочная композиция включает приблизительно менее 0,5 мас. % сшивающих и/или желирующих агентов в расчете на массу смазочной композиции, более предпочтительно приблизительно менее 0,1 мас. %, приблизительно 0 мас. %.Typically, the lubricating composition contains no or substantially no crosslinking agents and / or gelling agents, for example, amines, and / or other compounds that accelerate the crosslinking and / or polymerization of the compound of Formula 1 present in the friction reducing composition. For example, preferably the lubricating composition comprises less than about 0.5 wt. % crosslinking and / or gelling agents based on the weight of the lubricating composition, more preferably less than about 0.1 wt. %, approximately 0 wt. %.

Бурильные операцииDrilling operations

Снижающие трение композиции, описанные в данном контексте, являются пригодными для любых бурильных операций. Снижающие трение композиции являются прежде всего пригодными в бурильных операциях, характеризующихся эксплуатационными и/или механическими ограничениями. Например, бурильные операции могут быть ограничены в связи с ограничениями крутящего момента бурильной установки. Эти ограничения крутящего момента могут быть обусловлены максимальным крутящим моментом, который может обеспечить привод и/или максимальным крутящим моментом, который может выдержать колонна бурильных труб до начала повреждения металла, следовательно, такие ограничения отличаются для различных колонн бурильных труб вследствие либо размера привода и/или используемой колонны бурильных труб. Крутящий момент можно измерить с использованием специального устройства (например, устройства для определения крутящего момента) и/или при измерении электроэнергии, потребляемой приводом. Обычно бурильные операции проводят с использованием по меньшей мере 10%-ного запаса прочности между крутящим моментом и ограничением крутящего момента. При приближении крутящего момента к приемлемой величине или при ее превышении происходит ограничение достижимой длины ствола скважины. Можно выполнить операционные изменения для снижения крутящего момента, например, снизить скорость вскрытия пласта (скорость бурения в прямом направлении), удалить из ствола скважины скопившиеся шламы, удалить колонну бурильных труб из ствола скважины и заменить/восстановить изношенные компоненты и/или снизить количество твердых частиц с низкой плотностью (измельченные шламы) из циркулирующей буровой композиции на нефтяной основе. Такие стадии для снижения крутящего момента могут быть дорогостоящими и времязатратными, а также могут привести лишь к незначительным преимуществам. Следовательно, в определенных объектах добавление снижающих трение композиций, описанных в данном контексте, является благоприятным для снижения крутящего момента, чтобы увеличить скорость вскрытия пласта и/или обеспечить большую длину ствола скважины.The friction-reducing compositions described herein are suitable for any drilling operation. Friction reducing compositions are particularly useful in drilling operations characterized by operational and / or mechanical constraints. For example, drilling operations may be limited due to the torque limitations of the drilling rig. These torque limits may be due to the maximum torque that the drive can provide and / or the maximum torque that the drill string can withstand before metal damage begins, therefore, these limits differ from drill string to drill string due to either the size of the drive and / or used drill string. Torque can be measured using a special device (such as a torque tester) and / or by measuring the electrical energy consumed by the drive. Typically, drilling operations are performed using at least 10% safety factor between torque and torque limitation. When the torque approaches or exceeds an acceptable value, the achievable borehole length is limited. Operational changes can be made to reduce torque, such as slowing the penetration rate (forward drilling rate), removing accumulated cuttings from the wellbore, removing the drill string from the wellbore, and replacing / rebuilding worn components and / or reducing solids low density (crushed cuttings) from a circulating oil-based drilling composition. Such steps to reduce torque can be costly and time consuming, and can lead to only marginal benefits. Therefore, in certain applications, the addition of the friction-reducing compositions described herein is beneficial to reduce torque to increase penetration rates and / or to provide longer wellbore lengths.

Было установлено, что снижающие трение композиции, описанные в данном контексте, следует использовать при бурильных операциях только при необходимости снижения трения вследствие операционных и/или механических ограничений, например, ограничений крутящего момента. Таким образом, предпочтительные способы согласно объекту изобретения включают введение буровой композиции на нефтяной основе в скважину, выполнение бурильных операций с использованием композиции на нефтяной основе в течение периода времени и последовательное введение в скважину снижающей трение композиции. В таких объектах обычно определяют ограничение крутящего момента для бурильных операций. В основном, ограничение крутящего момента соответствует максимальному крутящему моменту, который может обеспечить привод, и/или максимальному крутящему моменту, который может выдержать колонна бурильных труб до начала разрушения металла. Предпочтительно снижающую трение композицию вводят в скважину при крутящем моменте бурильных операций приблизительно ≥ 90% от ограничения крутящего момента или приблизительно ≥ 95% от ограничения крутящего момента или приблизительно ≥ 99% от ограничения крутящего момента.It has been found that the friction-reducing compositions described in this context should be used in drilling operations only when it is necessary to reduce friction due to operational and / or mechanical constraints, such as torque constraints. Thus, preferred methods according to an aspect of the invention include introducing an oil-based drilling composition into the well, drilling the oil-based composition for a period of time, and sequentially injecting a friction-reducing composition into the well. In such objects, the torque limitation for drilling operations is usually defined. Basically, the torque limitation corresponds to the maximum torque that the drive can provide and / or the maximum torque that the drill string can handle before metal breaks. Preferably, the friction-reducing composition is injected into the wellbore at a drilling torque of approximately ≥ 90% of the torque limit, or approximately ≥ 95% of the torque limit, or approximately ≥ 99% of the torque limit.

В другом варианте или кроме того в некоторых объектах предпочтительным является использование снижающих трение композиций, описанных в данном контексте, для снижения крутящего момента. Предпочтительно применение является направленным использованием снижающей трение композиции, включающей по меньшей мере одно соединение формулы I для снижения крутящего момента бурильных операций при достижении крутящим моментом пороговой величины, например, приблизительно ≥ 90% от ограничения крутящего момента или приблизительно ≥ 95% от ограничения крутящего момента или приблизительно ≥ 99% от ограничения крутящего момента. Предпочтительно применение снижающей трение композиции снижает крутящий момент бурильных операций по меньшей мере приблизительно на 1%, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно на 2%, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно на 3%, более предпочтительно по меньшей мере приблизительно на 5% и более предпочтительно по меньшей мере приблизительно на 10%. Другими словами, предпочтительно крутящий момент бурильных операций составляет приблизительно ≤ 99%, более предпочтительно приблизительно ≤ 98%, более предпочтительно приблизительно ≤ 97%, более предпочтительно приблизительно ≤ 95% и наиболее предпочтительно приблизительно ≤ 90% от крутящего момента аналогичных бурильных операций, выполненных с использованием буровой композиции на нефтяной основе, но в отсутствии снижающей трение композиции.Alternatively, or in addition in some aspects, it is preferred to use the friction-reducing compositions described herein to reduce torque. Preferably, the use is the targeted use of a friction-reducing composition comprising at least one compound of Formula I for reducing the torque of drilling operations when the torque reaches a threshold, for example, approximately ≥ 90% of the torque limitation or approximately ≥ 95% of the torque limitation, or approximately ≥ 99% of torque limitation. Preferably, the use of a friction-reducing composition reduces drilling torque by at least about 1%, more preferably at least about 2%, more preferably at least about 3%, more preferably at least about 5%, and more preferably at least about 10%. In other words, preferably, the drilling torque is about 99%, more preferably about 98%, more preferably about 97%, more preferably about 95%, and most preferably about 90% of the torque of similar drilling operations performed with using an oil-based drilling composition, but in the absence of a friction-reducing composition.

Типичные способы введения снижающих трение композиций при бурильных операциях включают смешивание снижающей трение композиции, включающей по меньшей мере одно соединение формулы I, и по меньшей мере одной композиции нефтяной основы, при этом получают смазочную композицию, и введение смазочной композиции в скважину. Стадии введения могут включать закачивание смазочной композиции в скважину. Закачивание можно осуществлять непрерывно, т.е. обеспечивать непрерывный поток смазочной композиции, периодически или циклически, т.е. при чередовании периодов наличия потока смазочной композиции или его отсутствия. Предпочтительные способы кроме того включают непрерывное, периодическое или циклическое обеспечение наличия второго количества снижающей трение композиции в смазочной композиции, уже присутствующей в скважине. В некоторых способах непрерывное снабжение снижающей трение композицией обеспечивает общее снижение количества снижающего трение агента, использованного в бурильных операциях. В другом варианте непрерывное снабжение снижающим трение агентом может привести к проведению бурильных операций в более мягких условиях. Скважиной может являться, но не ограничиваясь только ими, нефтедобывающая, газодобывающая или водозаборная скважина, или нагнетательная скважина. Способы могут кроме того включать одну или более стадий введения скважинного инструмента в скважину.Typical methods of administering the friction-reducing compositions in drilling operations include mixing a friction-reducing composition comprising at least one compound of Formula I and at least one petroleum base composition to form a lubricating composition, and injecting the lubricating composition into the well. The injection steps may include pumping the lubricant composition down the well. Pumping can be done continuously, i.e. provide a continuous flow of lubricant composition, intermittently or cyclically, i. e. with alternating periods of the flow of the lubricant composition or its absence. Preferred methods further include continuously, intermittently, or cyclically providing a second amount of the friction-reducing composition in a lubricant composition already present in the wellbore. In some methods, the continuous supply of the friction-reducing composition provides an overall reduction in the amount of friction-reducing agent used in the drilling operation. Alternatively, a continuous supply of a friction-reducing agent may result in milder drilling operations. The well can be, but is not limited to, an oil production, gas production or water supply well, or an injection well. The methods may further include one or more of the steps of inserting the downhole tool into the wellbore.

Введенную смазочную композицию можно выдерживать при температурах в интервале приблизительно от 50°С, 60°С, 70°С, 80°С, 90°С, 100°С или 125°С до приблизительно 170°С, и давлениях от давления окружающей среды до приблизительно 100 бар (10000 кПа), 200 бар (20000 кПа), 300 бар (30000 кПа), 400 бар (40000 кПа), 500 бар (50000 кПа) или 600 бар (60000 кПа). Введенную смазочную композицию можно использовать при вращении элементов системы со скоростью приблизительно ≤ 1000 об/мин, например, приблизительно ≤ 800 об/мин, приблизительно ≤ 700 об/мин, и приблизительно ≥ 0 об/мин, такой как от 1 до 1000 об/мин. Введенную смазочную композицию можно также использовать при минимальном вращении, но при продольном движении при скорости ≤ 10000 м/ч (метров в час), ≤ 1000 м/ч, ≤ 100 м/ч и/или ≤ 10 м/ч.The added lubricant composition can be maintained at temperatures ranging from about 50 ° C, 60 ° C, 70 ° C, 80 ° C, 90 ° C, 100 ° C or 125 ° C to about 170 ° C, and pressures from ambient pressure up to approx. 100 bar (10,000 kPa), 200 bar (20,000 kPa), 300 bar (30,000 kPa), 400 bar (40,000 kPa), 500 bar (50,000 kPa) or 600 bar (60,000 kPa). The introduced lubricating composition can be used while rotating the system elements at a speed of about ≤ 1000 rpm, for example, about ≤ 800 rpm, about ≤ 700 rpm, and about ≥ 0 rpm, such as from 1 to 1000 rpm min. The introduced lubricant composition can also be used with minimal rotation, but with longitudinal motion at a speed of ≤ 10000 m / h (meters per hour), ≤ 1000 m / h, ≤ 100 m / h and / or ≤ 10 m / h.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения скважина проходит через пласт или располагается рядом с пластом. Бурильные операции могут кроме того включать стадию удаления по меньшей мере части смазочной композиции после стадии введения. Бурильные операции могут включать любое число дополнительных необязательных стадий. Например, некоторые бурильные операции включают одну или более следующих необязательных стадий: монтаж и цементирование буровых труб в первой скважине; монтаж противовыбросного устройства или смазочного устройства в верхней части скважины, бурение на расстоянии от скважины, второй скважины рядом с участком первой скважины для того, чтобы вторая скважина вступала в рабочий контакт с первой скважиной; монтаж и цементирование труб скважин во второй скважине; монтаж противовыбросного устройства или смазочного устройства в верхней части второй скважины; после чего бурение из одной первой или второй скважины продолжается вниз в пласт, а другая скважина, которую еще не подвергали бурению, полностью или частично заполняется флюидом, и буровой инструмент расположен в другой скважине и другая скважина была последовательно закрыта таким образом, чтобы был возможен доступ в другую скважину позже, и инструмент оставляют в другой скважине таким образом, чтобы этот инструмент можно было использовать для соединения с одной первой или второй скважиной, в которой продолжается бурение.In an embodiment of the present invention, the well penetrates or is located adjacent to the formation. The drilling operations may further include the step of removing at least a portion of the lubricating composition after the insertion step. Drilling operations can include any number of additional optional steps. For example, some drilling operations include one or more of the following optional steps: installing and cementing drill pipes in the first well; installing a blowout preventer or lubricator in the upper part of the well, drilling at a distance from the well, the second well near the section of the first well so that the second well comes into working contact with the first well; installation and cementing of well pipes in the second well; installation of a blowout preventer or lubricator in the upper part of the second well; whereupon drilling from one first or second well continues down into the formation, and another well, which has not yet been drilled, is completely or partially filled with fluid, and the drilling tool is located in another well and the other well was sequentially closed so that access is possible to another borehole later, and the tool is left in the other borehole so that the tool can be used to connect to one first or second borehole in which drilling continues.

Другие дополнительные стадии включают одну или более из следующих стадий: расчет требуемого пути прохождения флюида для представляющей интерес скважины по сравнению с опорной скважиной, измерение расположения представляющей интерес скважины по сравнению со опорной скважиной вдоль ствола скважины, расчет реального пути представляющей интерес скважины на основе по меньшей мере части измеренного расположения представляющей интерес скважины по сравнению по меньшей мере с одной опорной скважиной, сравнение реального пути по меньшей мере одной представляющей интерес скважины с требуемым путем для представляющей интерес скважины, и регулировка буровой системы для изменения реального пути в представляющей интерес скважине на основе по меньшей мере части отклонения между реальным путем представляющей интерес скважины и требуемым путем представляющей интерес скважины.Other additional steps include one or more of the following steps: calculating the required fluid path for the well of interest versus the reference well, measuring the location of the well of interest versus the reference well along the wellbore, calculating the actual path of the well of interest based on at least at least a portion of the measured location of the borehole of interest compared to at least one reference borehole, comparing the actual path of the at least one borehole of interest to the desired path for the borehole of interest, and adjusting the drilling system to change the actual path in the borehole of interest based on the at least a portion of the deviation between the actual path of the well of interest and the desired path of the well of interest.

Экспериментальная частьexperimental part

Индекс вязкости определяли по величине кинематической вязкости согласно инструкциям ASTM D2270 -10е 1.The viscosity index was determined by the value of the kinematic viscosity according to the instructions of ASTM D2270-10e 1.

Кинематическую вязкость определяли согласно инструкциям ASTM D445.Kinematic viscosity was determined according to ASTM D445 guidelines.

Коэффициент трения (КТ) определяли с использованием прибора Falex Block-on-Ring. Блок выполнен из инструментальной стали SAE 01, а кольцо - из углеродистой стали SAE 4620. Длина блока составляла 15,76 мм (0,620 дюйма), а ширина 6,35 мм (0,250 дюйма). Внешний диаметр кольца составлял 35 мм (1,377 дюйма), а толщина 8,15 мм (0,321 дюйма). Шероховатость поверхности Ra блока находилась в интервале от 0,10 мкм до 0,20 мкм. Шероховатость поверхности Ra кольца находилась в интервале от 0,15 мкм до 0,30 мкм. Для каждого тестирования использовали новую пару блока и кольца.The coefficient of friction (CT) was determined using a Falex Block-on-Ring instrument. The block is made of SAE 01 tool steel and the ring is made of SAE 4620 carbon steel. The block was 15.76 mm (0.620 in) long and 6.35 mm (0.250 in) wide. The outer diameter of the ring was 35 mm (1.377 inches) and the thickness was 8.15 mm (0.321 inches). The roughness of the block surface R a was in the range from 0.10 μm to 0.20 μm. The roughness of the surface R a of the ring was in the range from 0.15 μm to 0.30 μm. For each test, a new pair of block and ring was used.

Для каждого примера снижающей трение композиции получали смесь, содержащую буровую композицию на нефтяной основе и снижающую трение композицию. Затем смесь помещали в ячейку для тестирования прибора Falex Block-on-Ring, в который предварительно устанавливали новую пару блока и кольца. Граница раздела между блоком и кольцом полностью погружена в буровую композицию на нефтяной основе.For each example of a friction-reducing composition, a mixture was prepared containing an oil-based drilling composition and a friction-reducing composition. The mixture was then placed in a test cell of the Falex Block-on-Ring device, into which a new pair of block and ring was pre-installed. The interface between the block and the ring is completely immersed in the oil-based drilling composition.

Каждое тестирование начинали с исходного пускового периода со скоростью вращения кольца 400 об/мин, в ходе которого нагрузка блока, прикладываемая к кольцу, постепенно увеличивалась от 0 до 5 фунт-сила, а затем от 5 до 15 фунт-сила, в то время как система нагревалась от температуры окружающей среды до 75°С. Затем осуществляли серию из трех циклов с линейным изменением, состоящих из стадии уменьшения и стадии возрастания. В процессе каждой стадии уменьшения скорость вращения кольца уменьшалась от 400 до 0 об/мин при скорости вращения 1 об/с, и в процессе каждой стадии возрастания скорость вращения кольца увеличивалась от 0 об/мин до 400 об/мин при скорости вращения 1 об/с. В ходе некоторых из указанных переходов вращение кольца останавливали на 2 мин для релаксации системы. Характеристики зависимости коэффициента трения от скорости вращения в об/мин, полученные на стадиях возрастания, в количественном отношении были аналогичны зависимостям, полученным на стадиях уменьшения. Характеристики зависимости коэффициента трения от скорости вращения в об/мин, полученные на трех стадиях уменьшения, усредняли для получения зарегистрированной взаимосвязи коэффициента трения и скорости вращения в об/мин. В некоторых случаях исследованные снижающие трение композиции тестировали несколько раз, при этом приводили среднюю величину. Протокол тестирования схематически приведен на фигуре.Each test was started with an initial start-up period with a ring speed of 400 rpm, during which the block load applied to the ring gradually increased from 0 to 5 lbf, and then from 5 to 15 lbf, while the system was heated from ambient temperature to 75 ° C. Then, a series of three ramping cycles was carried out, consisting of a decreasing stage and an increasing stage. In the course of each stage of decreasing, the rotation speed of the ring decreased from 400 to 0 rpm at a rotation speed of 1 rpm, and in the course of each stage of the increase, the rotation speed of the ring increased from 0 rpm to 400 rpm at a rotation speed of 1 rpm. with. During some of these transitions, the rotation of the ring was stopped for 2 min to relax the system. The characteristics of the dependence of the coefficient of friction on the rotation speed in rpm, obtained at the stages of increasing, were quantitatively similar to the dependences obtained at the stages of decreasing. The characteristics of the dependence of the friction coefficient on the rotational speed in rpm, obtained in three stages of reduction, were averaged to obtain the registered relationship between the friction coefficient and the rotational speed in rpm. In some cases, the friction-reducing compositions investigated were tested several times, with the average being given. The test protocol is shown schematically in the figure.

ПримерыExamples of

Процедура амидирования для примеров 15-18Amidation procedure for examples 15-18

Бензоилхлорид (1 экв.) и пиридин (1 экв.) растворяли в хлористом метилене, при этом получали раствор с концентрацией 0,5 М. Затем медленно добавляли амин (1 экв) таким образом, чтобы поддерживать температуру реакционной смеси на уровне менее 30С, и смесь перемешивали в течение 5 ч. Реакцию останавливали добавлением 5% HCl в течение 30 мин и экстрагировали хлористым метиленом. Органическую часть сушили над MgSO4, фильтровали и концентрировали.Benzoyl chloride (1 eq.) And pyridine (1 eq.) Were dissolved in methylene chloride to give a solution with a concentration of 0.5 M. and the mixture was stirred for 5 hours. The reaction was stopped by adding 5% HCl over 30 minutes and extracted with methylene chloride. The organic portion was dried over MgSO 4 , filtered and concentrated.

Пример 1Example 1

В примере 1 получали смесь, содержащую 200 мл буровой композиции на основе нефти (продукт Versaclean фирмы M-I SWACO, Schlumberger company) и 6 мл стандартного снижающего трения агента (продукт Ultralube II фирмы Integrity Industries, Inc., Kingsville, TX США). Смесь получали при добавлении 6 мл продукта Ultralube II в 200 мл буровой композиции на нефтяной основе при комнатной температуре, после чего смесь перемешивали на перемешивающим устройстве Hamilton Beach 936-2 при 10000 об/мин до полного перемешивания. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 5%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.In Example 1, a mixture was prepared containing 200 ml of a petroleum based drilling composition (Versaclean from M-I SWACO, Schlumberger company) and 6 ml of a standard friction reducing agent (Ultralube II from Integrity Industries, Inc., Kingsville, TX USA). The mixture was prepared by adding 6 ml of Ultralube II in 200 ml of an oil-based drilling composition at room temperature, after which the mixture was mixed on a Hamilton Beach 936-2 mixer at 10,000 rpm until complete mixing. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture showed a 5% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 2Example 2

Пример 2 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 5,55 г 3-пентадецилфенола фирмы Sigma Aldrich (технической чистоты, 90%). Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 44%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 2 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 5.55 g of 3-pentadecylphenol from Sigma Aldrich (technical grade, 90%). As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture showed a 44% decrease in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 3Example 3

Пример 3 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 4,78 г 4-додецилфенола фирмы Sigma Aldrich (смесь изомеров). Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 22%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 3 largely repeated Example 1 except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 4.78 g of 4-dodecylphenol from Sigma Aldrich (isomer mixture). As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture had a 22% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 4Example 4

Пример 4 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 5,44 г продукта Cardolite NX-2023, производного CNSL с высоким содержанием карданола фирмы Cardolite Corporation. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 22%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 4 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 5.44 grams of Cardolite NX-2023, a high cardanol CNSL derivative from Cardolite Corporation. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture had a 22% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 5Example 5

Пример 5 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 5,44 г продукта Cardolite NX-2024, производного CNSL с высоким содержанием карданола фирмы Cardolite Corporation. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 23%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 5 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 5.44 g of Cardolite NX-2024, a high cardanol CNSL derivative from Cardolite Corporation. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture showed a 23% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 6Example 6

Пример 6 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 5,44 г продукта 1500-1, производного CNSL с высоким содержанием карданола фирмы Palmer International, Inc. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 38%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 6 largely repeated Example 1 except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 5.44 g of product 1500-1, a high cardanol CNSL derivative from Palmer International, Inc. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture had a 38% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 7Example 7

Пример 7 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 6, 11 г продукта RAC-951LV, феналкамина, полученного при аминировании производного CNSL с высоким содержанием карданола фирмы Palmer International, Inc. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 12%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 7 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Examples 1 and 6, 11 grams of RAC-951LV, phenalkamine, obtained from the amination of Palmer's high cardanol CNSL derivative. International, Inc. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture had a 12% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 8Example 8

Пример 8 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на основе нефти из примера 1 и 7,61 г смеси изомеров основания Манниха со следующей структурой:Example 8 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 7.61 g of a mixture of Mannich base isomers with the following structure:

Figure 00000015
Figure 00000015

Основание Манниха структуры, показанной выше, синтезировали по следующей методике: предшественник Манниха N-(2-гидроксиэтил-1,3-оксазолидин) получали, как описано в статье Russian Journal of Applied Chemistry, т. 85, cc. 81-84 (2012). Оксазолидин (5,0 г, 42,7 ммоля) и карданол (13,3 мл, 42,7 ммоля) нагревали при 70°С в течение 2,5 ч. После охлаждения получали продукт в виде вязкой жидкости желтого цвета.The Mannich base of the structure shown above was synthesized according to the following procedure: the Mannich precursor N- (2-hydroxyethyl-1,3-oxazolidine) was prepared as described in the article Russian Journal of Applied Chemistry, vol. 85, cc. 81-84 (2012). Oxazolidine (5.0 g, 42.7 mmol) and cardanol (13.3 ml, 42.7 mmol) were heated at 70 ° C. for 2.5 hours. After cooling, the product was obtained as a viscous yellow liquid.

Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь буровой композиции на нефтяной основе и основания Манниха характеризовалась 12%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture of an oil-based drilling composition and a Mannich base showed a 12% reduction in the friction coefficient compared to an oil-based drilling composition.

Пример 9Example 9

Пример 9 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 8,42 г модифицированного гликозилом карданола, полученного по следующей методике: пентаацилированную глюкозу (20 г, 51,3 ммоля) и пентадецилфенол (15,6 г, 51,3 ммоля, Cardolite NX-2023) растворяли в 100 мл хлористого метилена над молекулярными ситами с диаметром пор 4 А. Добавляли катализатор-эфират трифторида бора (6,3 мл, 51,3 ммоля) и реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 24 ч, затем реакцию останавливали добавлением 5% раствора бикарбоната натрия. Органический слой сушили (MgSO4), фильтровали и концентрировали.Example 9 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 8.42 g of glycosyl-modified cardanol prepared by the following procedure: pentaacylated glucose (20 g, 51.3 mmol) and pentadecylphenol (15.6 g, 51.3 mmol, Cardolite NX-2023) were dissolved in 100 ml of methylene chloride over molecular sieves with a pore diameter of 4 A. Boron trifluoride etherate catalyst (6.3 ml, 51.3 mmol) and the reaction mixture was stirred at room temperature for 24 h, then the reaction was stopped by adding 5% sodium bicarbonate solution. The organic layer was dried (MgSO 4 ), filtered and concentrated.

Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь буровой композиции на нефтяной основе и модифицированного гликозилом карданола характеризовалась 14%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.As shown in table. 1, at 30 rpm, a mixture of an oil-based drilling composition and glycosyl-modified cardanol had a 14% reduction in friction coefficient compared to an oil-based drilling composition.

Пример 10Example 10

Пример 10 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции нефтяной основе из примера 1 и 6,25 г продукта Cardelox 1, этоксилированного карданола, содержащего 1 моль этиленоксида на моль карданола фирмы K2P Chemicals. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась -13%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 10 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil base drilling composition of Example 1 and 6.25 g of Cardelox 1, ethoxylated cardanol, containing 1 mole of ethylene oxide per mole of cardanol from K2P Chemicals. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture showed a -13% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 11Example 11

Пример 11 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 10,29 г продукта Cardelox 6, этоксилированного карданола, содержащего 6 молей этиленоксида на моль карданола фирмы K2P Chemicals. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась -5%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 11 largely repeated Example 1 except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 10.29 grams of Cardelox 6, ethoxylated cardanol, containing 6 moles of ethylene oxide per mole of cardanol from K2P Chemicals. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture showed a -5% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 12Example 12

Пример 12 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 6,38 г продукта С14 ЛАО, алкилированного нафтола, полученного по приведенной ниже методике. В круглодонную колбу в атмосфере азота добавляли 2-нафтол (101,78 г, 0,71 моля), Amberlyst™ 15Н (2,34 г, 0,94 мас. %) и 1-тетрадецен (145,58 г, 0,75 моля), ЛАО. Эту смесь нагревали при перемешивании при 120°С в течение 3 дней. Затем смесь охлаждали до 100°С, обрабатывали активированным углем (5,0 г), перемешивали в течение 30 мин и фильтровали через слой диатомита Celite™ для удаления катализатора и угля. Фильтрат перегоняли в вакууме на масляном насосе при 200°С для удаления непрорегировавших 2-нафтола и тетрадецена. Остаток после перегонки собирали, при этом получали вязкую жидкость красно-коричневого цвета. По данным анализа газовой хроматографией продукт в основном являлся моноалкилированным, с соотношением моноалкилированных звеньев и диалкилированных звеньев: 75/25.Example 12 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 6.38 g of C14 LAO, an alkylated naphthol product, prepared by the procedure below. To a round bottom flask under nitrogen was added 2-naphthol (101.78 g, 0.71 mol), Amberlyst ™ 15H (2.34 g, 0.94 wt%) and 1-tetradecene (145.58 g, 0, 75 mol), LAO. This mixture was heated with stirring at 120 ° C for 3 days. The mixture was then cooled to 100 ° C, treated with activated carbon (5.0 g), stirred for 30 min, and filtered through a Celite ™ bed of diatomaceous earth to remove catalyst and carbon. The filtrate was distilled under vacuum on an oil pump at 200 ° C to remove unreacted 2-naphthol and tetradecene. The distillation residue was collected to give a red-brown viscous liquid. According to gas chromatographic analysis, the product was mainly monoalkylated, with a ratio of monoalkylated units to dialkylated units: 75/25.

Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь буровой композиции на нефтяной основе и алкилированного нафтола характеризовалась 12%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.As shown in table. 1, at 30 rpm, a mixture of an oil-based drilling composition and an alkylated naphthol showed a 12% reduction in the friction coefficient compared to an oil-based drilling composition.

Пример 13Example 13

Пример 13 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 6,06 г продукта С16 ЛАО, алкилированного анизола, полученного по приведенной ниже методике. В круглодонную колбу, снабженную делительной воронкой, в атмосфере азота добавляли анизол (108,15 г, 1,00 моля) и катализатор цеолит USY (5,01 г, 1,5 мас. %). Смесь нагревали при перемешивании при 165°С. В смесь по каплям добавляли 1-гексадецен (230,03 г, 1,02 моля), ЛАО, в течение 1 ч и реакцию продолжали еще в течение 1 ч. Затем смесь охлаждали до 100°С и фильтровали через слой диатомита Celite™ для удаления катализатора. Фильтрат перегоняли в вакууме на масляном насосе при 190°С для удаления непрорегировавших анизола и 1-гексадецена. Остаток после перегонки собирали, при этом получали 274,46 г вязкой жидкости светло-желтого цвета. По данным анализа газовой хроматографии продукт в основном являлся моноалкилированным, с соотношением моноалкилированных звеньев и диалкилированных звеньев: 93/7.Example 13 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 6.06 grams of C16 LAO, an alkylated anisole, prepared by the procedure below. In a round bottom flask equipped with a separatory funnel, anisole (108.15 g, 1.00 mol) and a USY zeolite catalyst (5.01 g, 1.5 wt%) were added under nitrogen. The mixture was heated with stirring at 165 ° C. To the mixture, 1-hexadecene (230.03 g, 1.02 mol), LAO was added dropwise over 1 hour and the reaction was continued for 1 hour. The mixture was then cooled to 100 ° C and filtered through a pad of Celite ™ diatomite to removing the catalyst. The filtrate was distilled under vacuum on an oil pump at 190 ° C to remove unreacted anisole and 1-hexadecene. The distillation residue was collected to give 274.46 g of a light yellow viscous liquid. According to gas chromatographic analysis, the product was mainly monoalkylated, with a ratio of monoalkylated units to dialkylated units: 93/7.

Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь буровой композиции на нефтяной основе и алкилированного анизола ЛАО характеризовалась 5%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.As shown in table. 1, at 30 rpm, a mixture of an oil-based drilling composition and an alkylated anisole LAO was characterized by a 5% reduction in the value of the friction coefficient compared to an oil-based drilling composition.

Пример 14Example 14

Пример 14 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 7,08 г продукта С20 нгПАО, алкилированного анизола, полученного по приведенной ниже методике. В круглодонную колбу, снабженную делительной воронкой, в атмосфере азота добавляли анизол (800,15 г, 1,40 моля) и катализатор цеолит МСМ-49 (44,0 г, 1,62 мас. %). Смесь нагревали при перемешивании при 150°С. В смесь по каплям добавляли С20 нгПАО олефин (1875 г, 6,68 моля) в течение 1 ч и реакцию продолжали в течение еще 2 ч. Реакционную смесь фильтровали через слой диатомита Celite™ для удаления катализатора. Фильтрат перегоняли в вакууме на масляном насосе при 200°С для удаления непрорегировавших анизола и олефина. Остаток после перегонки собирали, при этом получали вязкую жидкость светло-желтого цвета (выход 1731 г). По данным анализа газовой хроматографией продукт в основном являлся моноалкилированным, с соотношением моноалкилированных звеньев и диалкилированных звеньев: 95/5.Example 14 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 7.08 g of C20 ngPAO, alkylated anisole, prepared by the procedure below. Anisole (800.15 g, 1.40 mol) and zeolite MCM-49 catalyst (44.0 g, 1.62 wt%) were added to a round bottom flask equipped with a separating funnel under nitrogen atmosphere. The mixture was heated with stirring at 150 ° C. To the mixture was added C20 ngPAO olefin (1875 g, 6.68 mol) dropwise over 1 hour and the reaction continued for an additional 2 hours. The reaction mixture was filtered through a bed of Celite ™ diatomite to remove the catalyst. The filtrate was distilled under vacuum on an oil pump at 200 ° C to remove unreacted anisole and olefin. The distillation residue was collected to give a light yellow viscous liquid (yield 1731 g). According to gas chromatographic analysis, the product was mainly monoalkylated, with a ratio of monoalkylated units to dialkylated units: 95/5.

Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь буровой композиции на нефтяной основе и алкилированного нгПАО анизола характеризовалась -5%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture of an oil-based drilling composition and an alkylated ngPAO anisole was characterized by a -5% reduction in the value of the friction coefficient compared to an oil-based drilling composition.

Пример 15Example 15

Пример 15 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 7,55 г 3-нитро-N-октадецилбензамида. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 15%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 15 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 7.55 g of 3-nitro-N-octadecylbenzamide. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture showed a 15% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 16Example 16

Пример 16 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 4,26 г 4-нитро-N-октадецилбензамида. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 5%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 16 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 4.26 grams of 4-nitro-N-octadecylbenzamide. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture showed a 5% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 17Example 17

Пример 17 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 7,58 г продукта 4-нитро-N-октадецилбензамида, полученного с использованием 18,5 г (100 ммолей) 4-нитробензоила, 8 мл пиридина и 26,8 г (100 ммолей) олеиламина. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 6%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 17 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition from Example 1 and 7.58 g of 4-nitro-N-octadecylbenzamide product made using 18.5 g (100 mmol) 4-nitrobenzoyl, 8 ml of pyridine and 26.8 g (100 mmol) of oleylamine. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture showed a 6% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 18Example 18

Пример 18 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 6,5 г (Z)-4-нитро-N-(октадец-9-ен-1-ил)бензамида, полученного с использованием 18,5 г (100 ммолей) 4-нитробензоила, 8 мл пиридина и 26,7 г (100 ммолей) олеиламина. Как показано в табл.1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 6%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 18 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 6.5 g (Z) -4-nitro-N- (octadec-9-en-1 -yl) benzamide prepared using 18.5 g (100 mmol) of 4-nitrobenzoyl, 8 ml of pyridine and 26.7 g (100 mmol) of oleylamine. As shown in Table 1, at 30 rpm, the mixture showed a 6% reduction in friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 19Example 19

Пример 19 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 5,37 г продукта BNX™ 565, 4-[[4,6-бис(октилтио)-1,3,5-триазин-2-ил]амино]-2,6-бис(1,1-диметилэтил)фенола фирмы Mayzo, Inc. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 6%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 19 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 5.37 g of BNX ™ 565,4 - [[4,6-bis (octylthio) - 1,3,5-triazin-2-yl] amino] -2,6-bis (1,1-dimethylethyl) phenol from Mayzo, Inc. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture showed a 6% reduction in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Пример 20Example 20

Пример 20 в значительной степени повторял пример 1, за исключением того, что композиция содержала приблизительно 200 мл буровой композиции на нефтяной основе из примера 1 и 4,89 г продукта BNX™ 1037, 2,4-бис[(додецилтио)метил]-6-метилфенола фирмы Mayzo, Inc. Как показано в табл. 1, при 30 об/мин смесь характеризовалась 24%-ным снижением величины коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе.Example 20 largely repeated Example 1, except that the composition contained approximately 200 ml of the oil-based drilling composition of Example 1 and 4.89 g of BNX ™ 1037, 2,4-bis [(dodecylthio) methyl] -6 -methylphenol from Mayzo, Inc. As shown in table. 1, at 30 rpm, the mixture showed a 24% decrease in the friction coefficient compared to the oil-based drilling composition.

Figure 00000016
Figure 00000016

Примеры 21-23Examples 21-23

В примерах 21-23 изучали старение буровой композиции на нефтяной основе в лабораторном масштабе и смесей, полученных из снижающих трение композиций из примеров 2 и 6 и буровой композиции на нефтяной основе. В каждом из примеров 21-23 использовали по 200 мл буровой композиции на нефтяной основе. Буровая композиция на нефтяной основе включала образец бурового раствора Megadril фирмы M-I SWACO, Schlumberger company. Образец находился в промышленном применении в течение продолжительного периода времени, поэтому нельзя было определить его точный состав. Кроме того, буровой раствор содержал буровой шлам, пластовую нефть и накопившиеся продукты деградации.Examples 21-23 studied the aging of an oil-based drilling composition on a laboratory scale and blends made from the friction-reducing compositions of Examples 2 and 6 and an oil-based drilling composition. In each of Examples 21-23, 200 ml of oil-based drilling composition was used. The oil-based drilling composition included a sample of Megadril drilling mud from M-I SWACO, Schlumberger company. The sample was in industrial use for an extended period of time, so its exact composition could not be determined. In addition, the drilling fluid contained drill cuttings, formation oil and accumulated degradation products.

Смеси буровой композиции на нефтяной основе со снижающей трение композицией получали в примерах 22-23 по методикам, описанным в примере 1. Идентичность и количество снижающей трение композиции, использованные для каждого из примеров 22-23, описаны в табл. 2.Blends of the oil-based drilling composition with the friction-reducing composition were prepared in Examples 22-23 using the procedures described in Example 1. The identity and amount of the friction-reducing composition used for each of Examples 22-23 are described in Table II. 2.

Figure 00000017
Figure 00000017

Для образцов из каждого примера 21-23 сначала измеряли исходный коэффициент трения. Образцы из примеров 21-23 подвергали термическому старению при 75°С в течение 7 дней в закрытых капсулах при постоянном встряхивании, после чего еще раз измеряли относительный коэффициент трения. Исходные величины относительных коэффициентов трения материалов из примеров и после термического старения приведены в табл. 3.For samples from each example 21-23, the initial coefficient of friction was measured first. Samples from examples 21-23 were subjected to thermal aging at 75 ° C for 7 days in closed capsules with constant shaking, after which the relative coefficient of friction was measured again. The initial values of the relative coefficients of friction of the materials from the examples and after thermal aging are given in table. 3.

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Как видно из данных, приведенных табл.3, в примерах 22 и 23, в которых представлены снижающие трение композиции, описанные в качестве пригодных в данном контексте, наблюдается значительное возрастание коэффициента трения после термического старения по сравнению с примером 21 (буровая композиция на нефтяной основе). Данные результаты являются особыми для данного конкретного образца использованного пластового бурового раствора, аналогичное ухудшение может происходить или не происходить с другими использованными пластовыми буровыми растворами в зависимости от точного состава, но полученные данные позволяют предположить, что снижающие трение композиции по настоящему изобретению с течением времени деградируют или взаимодействуют с образованием остатков, что приводит к возрастанию коэффициента трения по сравнению с буровой композицией на нефтяной основе, не содержащей снижающую трение композицию.As can be seen from the data in Table 3, Examples 22 and 23, which present the friction-reducing compositions described as useful in this context, show a significant increase in the coefficient of friction after thermal aging compared to Example 21 (oil-based drilling composition ). These results are specific to this particular used formation drilling fluid sample, similar deterioration may or may not occur with other used formation drilling fluids depending on the exact formulation, but the findings suggest that the friction-reducing compositions of the present invention degrade over time or interact with the formation of residues, which leads to an increase in the coefficient of friction compared to an oil-based drilling composition that does not contain a friction-reducing composition.

Как показано выше, в вариантах осуществления настоящего изобретения предложены новые снижающие трение композиции, которые можно использовать в различных смазочных операциях, например, при расширении ствола скважины, заканчивании скважины и т.п. Новые снижающие трение композиции могут характеризоваться одним или более следующих преимуществ. Например, композиции могут характеризоваться меньшим коэффициентом трения по сравнению со стандартными композициями, что облегчает достижение недостижимой ранее длины ствола шахты. Некоторые композиции, описанные в данном контексте, могут позволить осуществлять буровые работы при меньшем крутящем моменте и/или суммарном факторе трения (также называемом общим фактором трения). Общий фактор трения для конкретной буровой работы является комплексным фактором, объединяющим множестве факторов, характерных для каждой скважины, буровой работы и момента времени для каждой скважины, отражающего изменения, наблюдаемые в скважин. Общий фактор трения описан в следующих работах: "Friction Factor Model and Interpretation of Real Time Data (Thesis)," Christine Frafjord, Petroleum Geoscience and Engineering, Department of Petroleum Engineering and Applied Geophysics, Norwegian Univ. of Sci. and Tech. (май 2013), "Improvement of Torque-and-Drag Modeling in Long-Reach Wells," Seyed Ahmad Mirhaj, Eirik Kaarstad, Bernt S. Aadnoy, Modern Applied Sci.,, т. 5, №. 5, 10 ISSN 1913-1844 E-ISSN 1913-1852 (октябрь 2011); "Real Time Torque and Drag Analysis during Directional Drilling (Thesis)," Mohammad Fazaelizadeh, Univ. of Calgary, Dept. of Chemical and Petroleum Engineering, Calgary, Alberta, CA (март 2013), каждая из которых полностью включена в данное описание в качестве ссылки. Крутящий момент и общий фактор трения каждый представляют собой меру нагрузки, которую бурильная операция оказывает на оборудование. Снижение одной или более этих величин может обеспечить более продолжительное улучшение любого свойства, на которое отрицательно влияют более высокие значения, например, более длинные стволы скважин, более длительное время эксплуатации между периодами обслуживания, более высокая эффективность и т.п. Специалистам в данной области техники представляются очевидными другие свойства и дополнительные преимущества.As shown above, embodiments of the present invention provide novel friction-reducing compositions that can be used in a variety of lubrication operations, for example, wellbore reaming, well completion, and the like. New friction-reducing compositions can have one or more of the following benefits. For example, the compositions can have a lower coefficient of friction than conventional compositions, making it easier to achieve previously unattainable shaft lengths. Some compositions described in this context may allow drilling operations to be performed at lower torque and / or total friction factor (also called total friction factor). The overall friction factor for a particular drilling operation is a complex factor that combines many factors specific to each well, the drilling operation, and a point in time for each well, reflecting the changes observed in the wells. The general friction factor is described in the following papers: "Friction Factor Model and Interpretation of Real Time Data (Thesis)," Christine Frafjord, Petroleum Geoscience and Engineering, Department of Petroleum Engineering and Applied Geophysics, Norwegian Univ. of Sci. and Tech. (May 2013), "Improvement of Torque-and-Drag Modeling in Long-Reach Wells," Seyed Ahmad Mirhaj, Eirik Kaarstad, Bernt S. Aadnoy, Modern Applied Sci., vol. 5, no. 5, 10 ISSN 1913-1844 E-ISSN 1913-1852 (October 2011); "Real Time Torque and Drag Analysis during Directional Drilling (Thesis)," Mohammad Fazaelizadeh, Univ. of Calgary, Dept. of Chemical and Petroleum Engineering, Calgary, Alberta, CA (March 2013), each of which is incorporated herein by reference in its entirety. Torque and total friction factor each represent a measure of the load that the drilling operation places on the equipment. Decreasing one or more of these values can provide a longer lasting improvement in any property that is adversely affected by higher values, such as longer wellbores, longer production times between maintenance periods, higher efficiency, and the like. Other properties and additional benefits will be apparent to those skilled in the art.

Все документы, описанные в данном контексте, включены в него в виде ссылок для выполнения всех юрисдикций, где такая практика разрешена, включая любые приоритетные документы и/или методики тестирования до той степени, до которой они не противоречат данному контексту. Как следует из приведенного выше основного описания и конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, хотя формы изобретения были проиллюстрированы и описаны, можно осуществлять различные модификации, не выходя за пределы сущности и объема изобретения. Соответственно, в связи с этим изобретение не ограничено этими модификациями. Например, композиции, описанные в данном контексте, могут не содержать какого-либо компонента или композиции, прямо не указанной или не раскрытой в данном контексте. Любой способ может не содержать любую стадию, не цитированную и не описанную в данном контексте. Аналогичным образом, термин "включающий" считается синонимом термину "содержащий". Везде, где способу, композиции, элементу или группе элементов предшествует определение "включающий", следует понимать, что авторы также рассматривают аналогичную композицию или группу элементов с определениями " в основном состоящий из", "состоящий из", "выбранный из группы, состоящей из", или глаголом "является", предшествующим описанию композиции, элемента или элементов, и наоборот.All documents described in this context are incorporated by reference to comply with all jurisdictions where such practice is permitted, including any priority documents and / or testing methodology to the extent that they do not conflict with this context. As follows from the above basic description and specific embodiments of the present invention, although the forms of the invention have been illustrated and described, various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the invention is therefore not limited to these modifications. For example, compositions described in this context may not contain any component or composition not expressly indicated or disclosed in this context. Any method may not contain any step not cited or described in this context. Likewise, the term "including" is considered synonymous with the term "comprising". Wherever a method, composition, element or group of elements is preceded by the definition "including", it should be understood that the authors also contemplate a similar composition or group of elements with the definitions "mainly consisting of", "consisting of", "selected from the group consisting of ", or the verb" is "preceding a description of a composition, element or elements, and vice versa.

Claims (43)

1. Способ для снижения трения при проведении бурильных операций, включающий следующие стадии:1. A method for reducing friction during drilling operations, including the following stages: а) обеспечение по меньшей мере одной буровой композиции на нефтяной основе для бурильной операции,a) providing at least one oil-based drilling composition for the drilling operation, б) проведение бурильной операции в течение периода времени с использованием буровой композиции на нефтяной основе иb) carrying out the drilling operation for a period of time using an oil-based drilling composition, and с) добавление снижающей трение композиции для бурильной операции, причем снижающая трение композиция включаетc) adding a friction-reducing composition for the drilling operation, the friction-reducing composition comprising одно или более соединений, представленных формулой I:one or more compounds represented by formula I:
Figure 00000020
Figure 00000020
где Ar означает моно- или полициклический ароматический фрагмент, каждая группа X означает полярную функциональную группу, которая не представляет собой -(OC2H4)z, где z является целым числом, по меньшей мере равным 1, каждую группу R независимо выбирают из разветвленной или неразветвленной, насыщенной или ненасыщенной, замещенной или незамещенной С150 углеводородной группы, где n означает целое число, превышающее или равное 1, и где m означает целое число, превышающее или равное 0, если по меньшей мере одна группа R замещена функциональной группой и/или группа Ar содержит гетероатом, и в других случаях означает целое число, превышающее или равное 1.where Ar is a mono- or polycyclic aromatic moiety, each X group is a polar functional group that is not - (OC 2 H 4 ) z , where z is an integer of at least 1, each R group is independently selected from a branched or an unbranched, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted C 1 -C 50 hydrocarbon group, where n is an integer greater than or equal to 1, and where m is an integer greater than or equal to 0, if at least one R group is substituted with a functional group and / or group Ar contains a heteroatom, and in other cases means an integer greater than or equal to 1. 2. Способ по п. 1, где снижающая трение композиция по меньшей мере частично диспергируется в буровой композиции на нефтяной основе в условиях проведения объемной бурильной операции.2. The method of claim 1, wherein the friction-reducing composition is at least partially dispersed in the oil-based drilling composition during the bulk drilling operation. 3. Способ по п. 1 или 2, где снижающая трение композиция находится в жидком состоянии в условиях проведения объемной бурильной операции.3. The method of claim 1 or 2, wherein the friction-reducing composition is in a liquid state under a well drilling operation. 4. Способ по любому из пп. 1-3, где стадия обеспечения по меньшей мере одной буровой композиции на нефтяной основе включает введение по меньшей мере одной буровой композиции на нефтяной основе в ствол скважины и где стадия добавления снижающей трение композиции включает введение снижающей трение композиции в ствол скважины.4. A method according to any one of claims. 1-3, wherein the step of providing at least one oil-based drilling composition comprises introducing at least one oil-based drilling composition into the wellbore, and wherein the step of adding a friction-reducing composition comprises introducing a friction-reducing composition into the wellbore. 5. Способ по любому из пп. 1-4, где стадия добавления снижающей трение композиции дополнительно включает стадии смешивания снижающей трение композиции с буровой композицией на нефтяной основе, при этом получают смазочную композицию, и обеспечение смазочной композиции для бурильной операции, где необязательно снижающую трение композицию смешивают с буровой композицией на нефтяной основе до такой степени, чтобы обеспечить концентрацию снижающей трение композиции в смазочной композиции на уровне от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 20 мас.% в расчете на массу смазочной композиции.5. The method according to any one of claims. 1-4, wherein the step of adding the friction-reducing composition further comprises the steps of mixing the friction-reducing composition with an oil-based drilling composition to form a lubricating composition, and providing a lubricating composition for the drilling operation, where optionally the friction-reducing composition is blended with the oil-based drilling composition to such an extent that the concentration of the friction reducing composition in the lubricating composition is from about 0.1 wt% to about 20 wt% based on the weight of the lubricant composition. 6. Способ по любому из пп. 1-5, где одно или более соединений, представленных формулой I, не содержат эпоксидную группу.6. The method according to any one of claims. 1-5, wherein one or more of the compounds represented by Formula I do not contain an epoxy group. 7. Способ по любому из пп. 1-6, где стадия добавления снижающей трение композиции включает периодическое добавление снижающей трение композиции для поддерживания требуемого крутящего момента.7. A method according to any one of claims. 1-6, wherein the step of adding the friction-reducing composition comprises periodically adding the friction-reducing composition to maintain the required torque. 8. Способ по любому из пп. 1-7, дополнительно включающий стадию определения ограничителя крутящего момента для бурильной операции, и где стадию добавления снижающей трение композиции для бурильной операции проводят при крутящем моменте бурильной операции, составляющем ≥ приблизительно 90% ограничителя крутящего момента.8. The method according to any one of claims. 1-7, further comprising the step of determining a torque limiter for the drilling operation, and wherein the step of adding a friction-reducing composition for the drilling operation is performed at a drilling operation torque of ≥ about 90% of the torque limiter. 9. Способ по любому из пп. 1-8, где бурильная операция характеризуется рабочим крутящим моментом < 95% крутящего момента на той же самой бурильной операции, которую проводят с использованием буровой композиции на нефтяной основе, но не содержащей снижающую трение композицию.9. A method according to any one of claims. 1-8, where the drilling operation has a working torque of <95% of the torque in the same drilling operation as performed using an oil-based drilling composition but no friction-reducing composition. 10. Способ по любому из пп. 1-9, где Ar выбирают из группы, состоящей из арильной группы, гетероарильной группы, бифенильной группы, депротонированных циклических С5 диолефинов и многоядерной ароматической группы и их комбинаций, и/или каждую группу X независимо выбирают из группы, состоящей из -ОН, -ОСН3; -NH2, -NO2, -СНО, -СН3ОН, -SO2R, полиаминов, полиолов, оксазолидинов, металлов групп 1-2, NR4 + групп, PR4 + групп и гликозильной группы и их комбинаций.10. The method according to any one of claims. 1-9, where Ar is selected from the group consisting of an aryl group, a heteroaryl group, a biphenyl group, deprotonated cyclic C 5 diolefins, and a multinucleated aromatic group, and combinations thereof, and / or each X group is independently selected from the group consisting of —OH, -OCH 3 ; -NH 2 , -NO 2 , -CHO, -CH 3 OH, -SO 2 R, polyamines, polyols, oxazolidines, metals of groups 1-2, NR 4 + groups, PR 4 + groups and glycosyl groups and combinations thereof. 11. Способ по любому из пп. 1-10, где по меньшей мере одна группа R содержит цепь, включающую по меньшей мере 10 атомов углерода, и/или где по меньшей мере одна группа R содержит четвертичный атом углерода, напрямую присоединенный к группе Ar.11. The method according to any one of claims. 1-10, where at least one R group contains a chain containing at least 10 carbon atoms, and / or where at least one R group contains a quaternary carbon atom directly attached to the Ar group. 12. Способ по любому из пп. 1-11, где по меньшей мере один m или n превышает или равен 2.12. The method according to any one of claims. 1-11, where at least one m or n is greater than or equal to 2. 13. Способ по любому из пп. 1-12, где снижающая трение композиция включает одно или более соединений, представленных по меньшей мере одной из формул Ia, Ib или Ic:13. The method according to any one of claims. 1-12, wherein the friction-reducing composition comprises one or more compounds represented by at least one of formulas Ia, Ib, or Ic:
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
где каждый R, X, m и n имеют значения, определенные в п. 1.where each R, X, m and n are as defined in claim 1. 14. Способ по п. 13, где снижающая трение композиция включает одно или более соединений, представленных по меньшей мере одной из формул Ia или Ic, и где по меньшей мере одна группа R расположена в мета- или пара-положении по отношению к группе X.14. The method of claim 13, wherein the friction-reducing composition comprises one or more compounds represented by at least one of formulas Ia or Ic, and wherein at least one R group is located in the meta or para position with respect to the X group ... 15. Способ по п. 13 или 14, где одно или более соединений, представленных по меньшей мере одной из формул Ia, Ib или Ic, выбирают из группы, состоящей из алкилфенолов, алкиланизолов, алкилнафтолов, компонентов жидкости из скорлупы орехов кешью (ЖСОК), тиоалкилфенолов, алкилбензамидов, алкиланилинов и любых их производных и смесей.15. A method according to claim 13 or 14, wherein one or more of the compounds represented by at least one of formulas Ia, Ib or Ic is selected from the group consisting of alkylphenols, alkylanisoles, alkylnaphthols, cashew nut shell liquid (CGS) components , thioalkylphenols, alkylbenzamides, alkylanilines and any derivatives and mixtures thereof. 16. Способ по п. 15, где одно или более соединений, представленных по меньшей мере одной из формул Ia, Ib или Ic, включает функционализированные ароматические соединения, алкилированные линейным альфа-олефином и/или поли-альфа-олефином.16. The method of claim 15, wherein one or more of the compounds represented by at least one of formulas Ia, Ib or Ic comprises functionalized aromatic compounds alkylated with a linear alpha olefin and / or a poly alpha olefin. 17. Способ по п. 15, где одно или более соединений, представленных по меньшей мере одной из формул Ia, Ib или Ic, включает алкилфенол и/или производное алкилфенола.17. The method of claim 15, wherein one or more of the compounds represented by at least one of formulas Ia, Ib or Ic comprises an alkyl phenol and / or an alkyl phenol derivative. 18. Способ по п. 17, где одно или более соединений, представленных по меньшей мере одной из формул Ia, Ib или Ic, включает карданол.18. The method of claim 17, wherein one or more of the compounds represented by at least one of formulas Ia, Ib, or Ic comprises cardanol. 19. Способ по п. 17, где производное алкилфенола выбирают из группы, состоящей из феналкаминов, полиолов, полиолов-предшественников основания Манниха, карданола, модифицированного гликозилом, и их комбинаций или смесей.19. The method of claim 17, wherein the alkyl phenol derivative is selected from the group consisting of phenalkamines, polyols, Mannich base precursor polyols, glycosyl-modified cardanol, and combinations or mixtures thereof. 20. Способ по любому из пп. 1-19, где бурильная операция включает одну или более операций: введение бурильной колонны, введение свернутых труб, введение обсадных труб, введение фильтров, введение устройств для очистки, гидроразрыва и перфорирования, вращение бурильной колонны, освоение ствола скважины, удаление бурильной колонны и/или удаление свернутых труб.20. The method according to any one of claims. 1-19, where the drilling operation includes one or more operations: insertion of a drill string, insertion of coiled pipes, insertion of casing pipes, insertion of filters, insertion of devices for cleaning, fracturing and perforating, rotation of the drill string, completion of the wellbore, removal of the drill string, and / or removal of coiled pipes. 21. Применение снижающей трение композиции для снижения крутящего момента бурильной операции, где снижающая трение композиция включает21. Use of a friction-reducing composition for reducing torque in a drilling operation, wherein the friction-reducing composition comprises одно или более соединений, представленных формулой I:one or more compounds represented by formula I:
Figure 00000024
Figure 00000024
где Ar означает моно- или полициклический ароматический фрагмент, каждая группа X означает полярную функциональную группу, которая не представляет собой -(OC2H4)z, где z является целым числом, по меньшей мере равным 1, каждую группу R независимо выбирают из разветвленной или неразветвленной, насыщенной или ненасыщенной, замещенной или незамещенной С150 углеводородной группы, где n означает целое число, превышающее или равное 1, и где m означает целое число, превышающее или равное 0, если по меньшей мере одна группа R замещена функциональной группой и/или группа Ar содержит гетероатом, и в других случаях означает целое число, превышающее или равное 1,where Ar is a mono- or polycyclic aromatic moiety, each X group is a polar functional group that is not - (OC 2 H 4 ) z , where z is an integer of at least 1, each R group is independently selected from a branched or an unbranched, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted C 1 -C 50 hydrocarbon group, where n is an integer greater than or equal to 1, and where m is an integer greater than or equal to 0, if at least one R group is substituted with a functional group and / or group Ar contains a heteroatom, and in other cases means an integer greater than or equal to 1, где бурильная операция необязательно характеризуется рабочим крутящим моментом < 99% крутящего момента в ходе той же самой бурильной операции, которую проводят с использованием буровой композиции на нефтяной основе, но не содержащей снижающую трение композицию.where the drilling operation optionally has a working torque <99% of the torque during the same drilling operation as performed using an oil-based drilling composition but no friction-reducing composition. 22. Смазочная композиция, пригодная для применения при бурильных операциях, включающая:22. A lubricating composition suitable for use in drilling operations, including: а) ≥ приблизительно 80 мас.% по меньшей мере одной буровой композиции на нефтяной основе в расчете на массу смазочной композиции, при этом буровая композиция на нефтяной основе включает от приблизительно 1,0 до приблизительно 15,0 мас.% воды, иa) ≥ about 80 wt% of at least one oil-based drilling composition based on the weight of the lubricating composition, wherein the oil-based drilling composition comprises from about 1.0 to about 15.0 wt% water, and б) от приблизительно 0,1 до приблизительно 20,0 мас.% снижающей трение композиции в расчете на массу смазочной композиции, причем снижающая трение композиция включает одно или более соединений, представленных формулой I:b) from about 0.1 to about 20.0 wt% of a friction reducing composition based on the weight of the lubricating composition, wherein the friction reducing composition comprises one or more compounds represented by Formula I:
Figure 00000025
Figure 00000025
где Ar означает моно- или многоядерный полициклический ароматический фрагмент, каждая группа X означает полярную функциональную группу, которая не представляет собой -(OC2H4)z, где z является целым числом, по меньшей мере равным 1, каждую группу R независимо выбирают из разветвленной или неразветвленной, насыщенной или ненасыщенной, замещенной или незамещенной C150 углеводородной группы, где n означает целое число, превышающее или равное 1, и где m означает целое число, превышающее или равное 0, если по меньшей мере одна группа R замещена функциональной группой и/или группа Ar содержит гетероатом, и в других случаях m означает целое число, превышающее или равное 1, и в ином случае означает целое число, превышающее или равное 1, при условии, что если Ar означает фрагмент нафталина, каждая группа X не означает -ОН.where Ar is a mono- or multinuclear polycyclic aromatic moiety, each X group is a polar functional group that is not - (OC 2 H 4 ) z , where z is an integer of at least 1, each R group is independently selected from branched or unbranched, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted C 1 -C 50 hydrocarbon group, where n is an integer greater than or equal to 1, and where m is an integer greater than or equal to 0, if at least one R group is substituted functional group and / or the Ar group contains a heteroatom, and in other cases m means an integer greater than or equal to 1, and otherwise means an integer greater than or equal to 1, provided that if Ar means a naphthalene moiety, each X group does not mean -OH. 23. Композиция по п. 22, где снижающая трение композиция включает одно или более соединений, представленных формулой Ia:23. The composition of claim 22, wherein the friction-reducing composition comprises one or more compounds represented by formula Ia:
Figure 00000026
Figure 00000026
где каждый R, X, m и n имеют значения, определенные в п. 22.where each R, X, m and n have the meanings defined in clause 22. 24. Смазочная композиция по п. 23, где одно или более соединений, представленных формулой Ia, выбирают из группы, состоящей из алкилфенолов, алкиланизолов, компонентов жидкости из скорлупы орехов кешью (ЖСОК), тиоалкилфенолов, алкилбензамидов, алкиланилинов и любых их производных и смесей.24. The lubricating composition of claim 23, wherein one or more of the compounds represented by formula Ia is selected from the group consisting of alkylphenols, alkylanisoles, cashew nut shell liquid (CGS) components, thioalkylphenols, alkylbenzamides, alkylanilines and any derivatives and mixtures thereof ... 25. Смазочная композиция по любому из пп. 22-24, где смазочная композиция не содержит или в основном не содержит желирующих и/или сшивающих агентов.25. Lubricating composition according to any one of paragraphs. 22-24, wherein the lubricating composition contains no or substantially no gelling and / or crosslinking agents.
RU2019123012A 2016-12-28 2017-12-01 Friction-reducing compositions for use in drilling operations RU2751621C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662439653P 2016-12-28 2016-12-28
US62/439,653 2016-12-28
EP17160013.3 2017-03-09
EP17160013 2017-03-09
PCT/US2017/064192 WO2018125514A2 (en) 2016-12-28 2017-12-01 Friction-reducing compositions for use in drilling operations

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019123012A RU2019123012A (en) 2021-01-29
RU2019123012A3 RU2019123012A3 (en) 2021-01-29
RU2751621C2 true RU2751621C2 (en) 2021-07-15

Family

ID=67212391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019123012A RU2751621C2 (en) 2016-12-28 2017-12-01 Friction-reducing compositions for use in drilling operations

Country Status (2)

Country Link
CA (1) CA3048400A1 (en)
RU (1) RU2751621C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5593953A (en) * 1995-04-26 1997-01-14 The Lubrizol Corporation Friction modifier for oil-based (invert) well drilling fluids and methods of using the same
RU2091420C1 (en) * 1995-01-17 1997-09-27 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-технологический центр "ЭТН" Drilling mud additive
US20110195938A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-11 Baker Hughes Incorporated Process for preventing or mitigating biofouling
US20130098273A1 (en) * 2010-07-27 2013-04-25 Halliburton Energy Services, Inc. Cement composition containing a substituted ethoxylated phenol surfactant for use in an oil-contaminated well
US20150065398A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 KMP Holdings, LLC Nanoparticle lubricity and anti-corrosion agent
US20160024369A1 (en) * 2014-06-20 2016-01-28 Amir A. MIRZAEI Method of reducing frictional losses in oil and gas well drilling

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2091420C1 (en) * 1995-01-17 1997-09-27 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-технологический центр "ЭТН" Drilling mud additive
US5593953A (en) * 1995-04-26 1997-01-14 The Lubrizol Corporation Friction modifier for oil-based (invert) well drilling fluids and methods of using the same
US20110195938A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-11 Baker Hughes Incorporated Process for preventing or mitigating biofouling
US20130098273A1 (en) * 2010-07-27 2013-04-25 Halliburton Energy Services, Inc. Cement composition containing a substituted ethoxylated phenol surfactant for use in an oil-contaminated well
US20150065398A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 KMP Holdings, LLC Nanoparticle lubricity and anti-corrosion agent
US20160024369A1 (en) * 2014-06-20 2016-01-28 Amir A. MIRZAEI Method of reducing frictional losses in oil and gas well drilling

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019123012A (en) 2021-01-29
CA3048400A1 (en) 2018-07-05
RU2019123012A3 (en) 2021-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10414964B2 (en) Lubricant compositions containing phosphates and/or phosphites and methods of making and using same
US20170002254A1 (en) Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same
US10844264B2 (en) Lubricant compositions comprising diol functional groups and methods of making and using same
US20180179431A1 (en) Friction-Reducing Compositions for Use in Drilling Operations
WO2019173061A1 (en) Compositions comprising friction reduction polymer particles and methods for use thereof on drilling operations
EP2027226B1 (en) Surfactant materials and coatings for weighting agents for use in oil based drilling fluids
US20170107417A1 (en) Lubricant Compositions and Methods of Making and Using Same
RU2751621C2 (en) Friction-reducing compositions for use in drilling operations
WO2018125514A2 (en) Friction-reducing compositions for use in drilling operations
US10927283B2 (en) Friction-reducing compositions for use in drilling operations
EP3317384B1 (en) Lubricant compositions and methods of making and using same
CN107849433B (en) Lubricant compositions comprising diol functional groups and methods of making and using the same
WO2017003635A1 (en) Lubricant compositions and methods of making and using same
WO2017003633A1 (en) Glycerol carbamate based lubricant compositions and methods of making and using same
US20220243110A1 (en) Compositions Comprising Oligomerized Reaction Products and Methods for Downhole Use Thereof
WO2020009750A1 (en) Heterogeneous catalysts for isomerizing terminal olefins to internal olefins and associated linear internal olefin compositions
RU2718448C2 (en) Lubricating compositions, including diol functional groups, and methods of their production and application
CN116406412A (en) Drilling fluid