專利名稱：用于鉆探流體的潤滑劑添加劑的制作方法
用于鉆探流體的潤滑劑添加劑本申請涉及特定的酯在油基鉆探泥漿組合物中作為添加劑的用途，并且涉及含有 這些添加劑的鉆探泥漿組合物。此處根據(jù)本發(fā)明的添加劑特別用于改善鉆探泥漿的潤滑作用。鉆孔處理試劑是可用于油田或天然氣田勘探鉆探的所有類型的輔助液體。此處認(rèn) 為所謂的鉆探泥漿組合物以及在其上建立的鉆探漿料或鉆探泥漿有特別的重要性，其既可 用于陸基鉆孔又可用于?；@孔。一方面，已知水基鉆探泥漿除這種鉆探泥漿的其它常規(guī) 輔助劑外還具有約1-50%含量的乳化油相，其還稱作0/W乳液泥漿。另一方面，在實際中廣 泛使用油基泥漿體系，在該體系中油作為連續(xù)油相形成可流動相或至少形成大部分的可流 動相。基于W/0乳液在閉合油相中含有分散水相的所謂反相(invert)鉆探漿料在此處特 別重要。分散水相的含量通常為至少約5-10重量％至約50-60重量％。然而，除這些W/0 反相鉆探漿料外，還已知所謂的純油泥漿，其液相幾乎全部由連續(xù)油相形成，并且至多含有 少量(通常不超過約5-10重量％ )分散形式的水相。這類泥漿體系的非水相由所謂的載 體形成。其起初為柴油，與特定添加劑混合其形成實際的鉆探泥漿。然而，在20世紀(jì)80年 代末，出現(xiàn)對環(huán)境友好的泥漿體系和因此載體的需求。特別地，這些將比迄今為止所使用的 柴油具有更好的可生物降解能力。除例如EP 0374 672 A1中描述的各種液體酯外，還研究 了烯屬烴的可用性。此處例如參考EP 0 765 368 A1，其主題為所謂a烯烴作為載體的用 途。這種油基鉆探泥漿組合物配制劑中的一貫問題之一是所述組合物的不充分潤滑 作用，然而其可通過加入添加劑來改善。該問題特別出現(xiàn)在油相含有短鏈和支鏈?zhǔn)灥哪?漿中，而且出現(xiàn)在含有C鏈長度例如為C14-C18的直鏈a烯烴或內(nèi)烯烴的油相中。在同時 已在海上領(lǐng)域中變得常見的轉(zhuǎn)向鉆孔中，也要求提高油基泥漿體系的潤滑作用。目前發(fā)現(xiàn)通過使用特定多元醇酯可引起油基鉆探泥漿的潤滑作用的改善。本發(fā)明的目的是由以下組分制備的低聚甘油脂肪酸酯在油基鉆探泥漿組合物中 作為潤滑劑添加劑的用途(a)酸組分，選自(al)通式(I)R-COOH(I)的脂肪酸，其中R表示具有7_21個C原子的飽和或不飽 和支鏈或直鏈烷基或鏈烯基，和/或(a2) 二羧酸，(a3) 二聚脂肪酸，和/或(a4)低聚脂肪 酸，和/或(a5)羥基脂肪酸，與(b)多元醇組分，其選自低聚甘油或低聚甘油的烷氧化物。根據(jù)本發(fā)明的低聚甘油酯是本身的化合物，其可例如直接由低聚甘油與脂肪酸通 過酸或堿催化酯化獲得。EP 064 697 A1描述了作為PVC的滑潤劑的各種低聚甘油酯。在 該公開中，還描述了通過堿催化從脂肪酸和聚-或低聚甘油制備低聚甘油酯。本發(fā)明意義 上的低聚甘油酯(或縮寫為“低聚甘油酯”)通常為在室溫下為液體的化合物并且由各種 低聚甘油酯的混合物組成，其中還可包含原料，特別是甘油。典型地，可用于制備根據(jù)本發(fā) 明的低聚甘油酯的工業(yè)級低聚甘油含有二-和三甘油與四-和五甘油以及甘油的混合物。
3取決于低聚甘油的品質(zhì)，這些可含有20-45重量％的甘油、20-40重量％的二甘油、10-20 重量％的三甘油和1-10重量％的四甘油以及0.5-5重量％的五甘油。由DE 102 52 973 A1已知將低聚甘油脂肪酸酯與選定的烷基酚樹脂一起使用來改善燃料油的潤滑能力。US 2003/0114316 A1公開了反相鉆探泥漿體系，即含有乳化形式的并排式水相和油相并且僅 作為油包水乳液的組合物，其中油相是連續(xù)的而水相構(gòu)成不連續(xù)相，其中這些反相體系必 須含有作為乳化劑的二 _或三甘油的脂肪酸酯或聚甘油的酯(分別與C10-C20部分的脂肪 酸)。該公開的酯必須是這些C10-C20脂肪酸與二 -或三甘油或聚甘油的二酯，其中僅通過 名稱公開了聚甘油-2-二異硬脂酸酯和聚甘油-3-二異硬脂酸酯。根據(jù)US 2003/0114316 的教導(dǎo)這些酯充當(dāng)乳化劑，以便制備所需的反相乳液。由該公開不能看出作為潤滑劑的適 宜性。特別考慮符合式⑴的(al)類型脂肪酸作為根據(jù)本發(fā)明的酯的酸組分(a)。此 處優(yōu)選提及的是己酸、辛酸、2-乙基己酸、癸酸、月桂酸、異十三烷酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、棕 櫚油酸、硬脂酸、異硬脂酸、油酸、反油酸、巖芹酸、亞油酸、亞麻酸、桐酸、花生酸、順9 二十 碳烯酸、山崳酸和芥酸及其混合物，其例如由于技術(shù)原因而在天然脂肪和油的高壓裂解期 間或者在來自Roelen羰基合成的醛的還原期間出現(xiàn)。優(yōu)選具有12_18個碳原子的工業(yè)級 脂肪酸，例如椰子、棕櫚、棕櫚仁或動物脂脂肪酸。特別優(yōu)選的是其中脂肪酸組分(al)選自 單-或多不飽和，優(yōu)選直鏈脂肪酸和優(yōu)選直鏈不飽和單羧酸的低聚甘油酯，其中特別優(yōu)選 也為工業(yè)級品質(zhì)的油酸。同樣優(yōu)選其組分(al)選自妥爾油脂肪酸的低聚甘油酯。妥爾油脂 肪酸特別含有亞油酸和共軛C18脂肪酸(45-65重量％)、油酸(25-45重量％)、十八碳_5， 9，12-三烯酸(5-12重量％ )和飽和脂肪酸(1-3重量％ )的混合物。除(al)類型的單羧 酸外，二羧酸(a2)、(a3)或(a4)類型的二聚脂肪酸或者低聚脂肪酸也是合適的。二羧酸(a2)同樣為合適的酸組分。這些是分子中含有兩個-C00H官能團的羧酸， 其中特別優(yōu)選飽和二羧酸。二羧酸(a2)優(yōu)選含有4-22個C原子，特別是6-18個C原子。 例如提及乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸或癸二酸。不飽 和二羧酸也是可能的，例如富馬酸或馬來酸。(a2)組的二羧酸不包括(a3)組的二聚脂肪 酸。在另一方面，二聚脂肪酸(a3)是在室溫(21°C )下為液體的氧化穩(wěn)定的二羧酸，其 例如通過將不飽和脂肪酸如油酸、脫水蓖麻油(ricinene)脂肪酸或妥爾油脂肪酸在排除 氧氣的情況下催化二聚獲得。取決于所用的脂肪酸，該連接產(chǎn)生直鏈、單環(huán)或芳族結(jié)構(gòu)。該 反應(yīng)主要在Diels-Alder類型的加成后在孤立雙鍵的異構(gòu)化下進行?？缮藤彽亩壑舅?進行蒸餾后處理并且由混合物組成，所述混合物除例如少量直鏈和支鏈C18單羧酸(單體脂 肪酸)外，還主要含有除痕量高級聚合脂肪酸外的C36 二羧酸和不同高比例(取決于后處理 結(jié)果)的C54三羧酸(三聚脂肪酸)。工業(yè)制備含有> 97重量％二羧酸的高純度二聚脂肪 酸以及氫化的完全不發(fā)黃類型。低聚脂肪酸(a4)為不飽和脂肪酸彼此的反應(yīng)產(chǎn)物，其中大于2個且最多5個脂肪 酸分子必須彼此反應(yīng)。該酸組分同樣為不同低聚物彼此的混合物。在各種脂肪酸源存在下制備或通過混合獲得的低聚甘油酯的混合物優(yōu)選作為用 于酯化的多元醇組分。尤其還優(yōu)選的是通過式(II)的低聚甘油與脂肪酸混合物，優(yōu)選飽和 和不飽和脂肪酸((al)類型)和/或二羧酸(a2)、二聚和/或低聚脂肪酸((a3)和(a4)類
4型)的混合物的反應(yīng)制備的那些低聚甘油酯。另外，羥基脂肪酸也可用作組分(a5)，其中例如蓖麻油酸和特別優(yōu)選羥基硬脂酸 是這類脂肪酸的代表。本發(fā)明教導(dǎo)意義上的組分(b)即低聚甘油在分子中含有2-10個甘油單體，其中取 決于制備方法(例如反應(yīng)溫度或反應(yīng)時間或所用催化劑)，不同低聚物的混合物彼此存在。 具有大于10個甘油單體的分子稱作聚甘油。根據(jù)本發(fā)明的酯的多元醇組分(b)，即低聚甘油，可優(yōu)選用以下通式(II)描述 其中n表示2-10的數(shù)。優(yōu)選地，主要含有2-8個，優(yōu)選4_8個甘油單體的那些低 聚甘油可用作多元醇組分(b)。此時所述酯優(yōu)選符合通式(III) 其中n表示2-10的數(shù)，R表示氫原子或基團C0-R'，其中R'則表示具有7_21個 C原子的飽和或不飽和烷基或鏈烯基，其中必須將低聚甘油的至少一個0H官能團酯化。取 決于低聚甘油的品質(zhì)，這些可含有20-45重量％的甘油、20-40重量％的二甘油、10-20重 量％的三甘油和1-10重量％的四甘油以及0. 5-5重量％的五甘油。上示式(III)顯示了具有酸組分(al)的低聚甘油酯。當(dāng)將羥基脂肪酸(a4)用于 酯化時，基團R當(dāng)然還可包括具有一個或多個游離羥基官能團的烷基或鏈烯基。除低聚甘油外，還可使用它們的烷氧化物，即低聚甘油與環(huán)氧乙烷和/或烷氧化 甘油的低聚物與環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丙烷的反應(yīng)產(chǎn)物，作為用于根據(jù)本發(fā)明的酯的醇組 分。此處優(yōu)選乙氧化低聚甘油。如果酯化中脂肪酸低聚甘油的摩爾比為5 1-1 1，優(yōu)選為4 1-1 1，特 別為4 1-1.5 1則其是優(yōu)選的。然而，當(dāng)二聚脂肪酸(a2)或低聚脂肪酸(a3)用作脂 肪酸組分時，特別優(yōu)選脂肪酸低聚甘油為1 1-1 2。此外，在優(yōu)選實施方案中，為了制備低聚甘油脂肪酸酯，酯化中酸組分的羧基 數(shù)目與多元醇組分的羥基數(shù)目的摩爾比為5 1-1 1，優(yōu)選為4 1-1 1，特別為 4 1-1.5 1。當(dāng)選擇二聚脂肪酸(a2)或低聚脂肪酸(a3)作為酸組分時，特別優(yōu)選酸組 分的羧基數(shù)目與多元醇組分的羥基數(shù)目的摩爾比為1 1-1 2。當(dāng)使用幾種酸組分的混 合物時，羧基的數(shù)目為所有酸組分的羧基的和。當(dāng)使用幾種多元醇組分的混合物時，羥基 的數(shù)目為所有多元醇組分的羥基的和。取決于酯化的反應(yīng)條件，全酯或不同偏酯的混合物 (任選與全酯混合)可彼此存在。本發(fā)明技術(shù)教導(dǎo)意義上的低聚甘油酯主要為偏酯，其中優(yōu) 選低聚甘油三酯和/或四-和/或五酯。本發(fā)明的低聚甘油酯在油基鉆探泥漿中用作添加劑，特別是用于潤滑。此處優(yōu)選
5根據(jù)本發(fā)明的低聚甘油酯作為潤滑劑的作用。作為潤滑劑，特別是在潤滑中的用途此處定 義為泥漿例如與鉆桿和/或地層的摩擦通過加入所述組合物而得到顯著降低的時候。因此本發(fā)明的其它目的涉及根據(jù)本發(fā)明的低聚甘油脂肪酸酯作為油基鉆探泥漿 組合物的潤滑劑，優(yōu)選在潤滑中的用途。在下文中，油基鉆探泥漿(0BM=油基泥漿)理解 為指相對于在室溫(21°C)下為液體的組合物的相含有至少大于50重量％的油相，優(yōu)選大 于70重量％，特別大于80重量％，此處特別優(yōu)選大于90重量％不與水相溶的油作為液相 的那些體系。本發(fā)明教導(dǎo)優(yōu)選包括低聚甘油酯在形成油包水(W/0)或水包油(0/W)乳液的泥漿 中作為潤滑劑添加劑的用途，其中特別優(yōu)選W/0體系(也稱作反相泥漿)。油基泥漿體系通常是其中油作為連續(xù)油相形成可流動相或至少大部分可流動相 的那些?；赪/0乳液在閉合油相中含有分散水相的所謂反相鉆探漿料在此處特別重要。 分散水相的含量通常為至少約5-10重量％至約50-60重量％。然而，除這些W/0反相鉆探 漿料外，也已知所謂的純油泥漿，其液相幾乎全部由連續(xù)油相形成，并且至多含有少量(通 常不超過約5-10重量％ )分散形式的水相。根據(jù)上述的低聚甘油酯在鉆探泥漿組合物中可單獨地或者與其它，優(yōu)選油溶性組 分混合用作潤滑劑添加劑，特別是用于潤滑。其中泥漿例如與鉆桿和/或地層的摩擦通過 加入所述組合物而得到顯著降低。烴、脂肪酸酯、脂肪酸、脂肪醇、表面活性劑、甘油、甘油三 酯或二醇或這些化合物的任何所需混合物在此處是合適和優(yōu)選的。表面活性劑同樣是用于低聚甘油酯的合適混合組分。此處，基本上可使用所有類 型的表面活性劑，無論它們是陰離子、非離子、兩性離子或陽離子表面活性劑。然而，優(yōu)選非 離子和陰離子表面活性劑。陰離子表面活性劑的典型實例為皂類、烷基苯磺酸鹽、烷烴磺 酸鹽、烯烴磺酸鹽、烷基醚磺酸鹽、甘油醚磺酸鹽、甲基酯磺酸鹽、硫代脂肪酸、烷基硫酸鹽、 脂肪醇醚硫酸鹽、甘油醚硫酸鹽、脂肪酸醚硫酸鹽、羥基混合醚硫酸鹽、單甘油酯(醚)硫酸 鹽、脂肪酸酰胺(醚)硫酸鹽、單_和二烷基磺基琥珀酸鹽、單_和二烷基磺基琥珀酰胺酸 鹽、磺基三甘油酯、酰胺皂類、醚羧酸及其鹽。在本發(fā)明技術(shù)教導(dǎo)意義上后者是特別優(yōu)選的 表面活性劑組分。非離子表面活性劑的典型實例為脂肪醇聚二醇醚、烷基酚聚二醇醚、脂肪 酸聚二醇酯、脂肪酸酰胺聚二醇醚、脂肪胺聚二醇醚、烷氧化甘油三酯、混合醚或混合甲縮 醛、任選部分氧化的烷(鏈烯)基低聚苷或葡糖醛酸衍生物、脂肪酸-N-烷基葡糖酰胺、多 元醇脂肪酸酯、糖酯、脫水山梨糖醇酯、聚山梨酸酯和胺氧化物。當(dāng)非離子表面活性劑含有 聚二醇醚鏈時，這些可具有常規(guī)，但優(yōu)選有限的同系物分布。表面活性劑是添加劑中的任選 組分。它們優(yōu)選以1-15重量％，特別是2-15重量％，優(yōu)選3-9重量％的量使用，分別相對 于產(chǎn)物混合物。當(dāng)?shù)途鄹视王ヅc其它組分一起用作添加劑時，低聚甘油酯和其它組分優(yōu)選以 10 1-1 1，優(yōu)選8 1-6 1，特別是5 1-1 1的重量比一起使用。在本發(fā)明意義上，添加劑(如果合適因此僅低聚甘油酯或不同低聚甘油酯的混合 物)優(yōu)選以相對于泥漿總重量為10-0. 1重量％的量使用。有利的范圍為5-1重量％，特別 為3-1. 5重量％。因此本發(fā)明技術(shù)教導(dǎo)還包括改善油基鉆探泥漿的潤滑效果，優(yōu)選潤滑鉆 探泥漿的方法，其中將低聚甘油酯以0. 1-10重量％的量加入到泥漿中。本發(fā)明的另一個目的涉及含有非水油相、增重劑、降濾失劑、鹽和如果合適水相、乳化劑、粘度調(diào)節(jié)添加劑、潤濕劑、生物殺傷劑、緩蝕劑和/或堿藏的鉆孔處理組合物，其中 非水相全部或部分選自以下a)具有5-22個C原子的石蠟，和/或b)分子中具有12-30個C原子的內(nèi)烯烴，和/或c)通式R-C00-R'的羧酸酯，其中R表示具有15_25個C原子的直鏈或支鏈飽和 或不飽和烷基，R'表示具有3-22個C原子的飽和直鏈或支鏈烷基d)礦物油e)具有12-30個C原子的直鏈a烯烴(LA0)f)碳酸酯其中鉆孔處理組合物包含添加劑，所述添加劑含有相對于總泥漿重量為0. 1-10 重量％的量，優(yōu)選為1-5重量％的量，特別為1-4重量％的量的根據(jù)上述的低聚甘油酯或者 由這些組成。此處可優(yōu)選其液體組分的密度為1. 2-3. Og/cm3,特別為1. 5-3. Og/cm3的那些鉆探 泥漿。根據(jù)本發(fā)明體系的油相含有單獨的組分a)_e)或者與酯c) 一起混合和任選與其它 合適油相混合的組分a)、b)、d)或e)。油相a)_e)彼此的任何所需混合物也是可能的。本發(fā)明的另一個目的涉及上述低聚甘油脂肪酸酯作為潤滑劑的用途，優(yōu)選在上述 鉆孔處理組合物中。在這種用途的情況下，優(yōu)選與沒有根據(jù)本發(fā)明的低聚甘油脂肪酸酯的 泥漿的摩擦相比，泥漿例如與鉆桿和/或地層的摩擦通過加入所述試劑得到顯著降低。這 通常涉及通過加入根據(jù)本發(fā)明的低聚甘油脂肪酸酯降低泥漿的粘度。組分a)根據(jù)本發(fā)明使用具有5-22個C原子的直鏈或支鏈?zhǔn)炞鳛榻M分a)。如所已知的， 石蠟(更準(zhǔn)確地稱作烷烴)為飽和烴，對于直鏈和支鏈代表，其符合總通式CnH2n+1。環(huán)烷烴 符合總通式CnH2n。特別優(yōu)選直鏈和支鏈?zhǔn)?，而不太?yōu)選環(huán)狀石蠟。特別優(yōu)選使用支鏈?zhǔn)?蠟。此外優(yōu)選室溫下為液體的那些石蠟即每個分子具有5-16個C原子的那些。然而，還可 優(yōu)選使用C原子為17-22個的具有蠟狀稠度的石蠟。然而，優(yōu)選使用不同石蠟的混合物，其 中如果這些混合物在21°C下仍為液體則其是特別優(yōu)選的。這種混合物可例如由具有10-21 個C原子的石蠟形成。在鉆探泥漿(優(yōu)選反相類型的那些，其中根據(jù)本發(fā)明的低聚甘油酯 用作增稠劑)中石蠟單獨或者作為與其它油相的混合物組分是特別優(yōu)選的油相。組分b)根據(jù)本發(fā)明可使用內(nèi)烯烴(下文縮寫為10)作為組分b)。10同樣是本身已知的 化合物，其可通過本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知用于此的所有方法制備。EP 0 787 706 A1描 述了例如通過在磺酸或過磺酸上將a烯烴異構(gòu)化合成10的方法。其特征在于如此獲得的 10為直鏈并且含有至少一個不位于烷基鏈a位的烯屬雙鍵。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明使用那 些10或10混合物，其包括分子中具有12-30個C原子，優(yōu)選具有14-24個C原子，分子中 特別具有至多20個C原子的10。組分c)此外，通式R-C00-R'的酯(其中R表示具有15-25個C原子的直鏈或支鏈飽和或 不飽和烷基，R'表示具有6-22個C原子的飽和直鏈或支鏈烷基)是根據(jù)本發(fā)明的油相的 組分。同時，這類酯是已知的化合物。它們在鉆探泥漿中的主要用途是例如EP 0 374 672A1或EP 0 374 671 A1的目的。特別優(yōu)選使用這種酯，其基團R表示具有15-25個C原子 的飽和或不飽和烷基，R'表示具有3-10個C原子的飽和烷基。此處特別優(yōu)選飽和化合物。 在本發(fā)明教導(dǎo)范圍內(nèi)，油相除根據(jù)上述的酯外還優(yōu)選含有最多15重量％ (相對于油相)具 有基團R(其表示C原子超過23個的烷基)的其它酯。組分d)礦物油是由礦物原料(石油、褐煤和黑煤、木材或泥炭)獲得的液體蒸餾產(chǎn)物的統(tǒng) 稱，其基本上由飽和烴的混合物組成。礦物油優(yōu)選僅含有少量，優(yōu)選小于3重量％的芳烴。 優(yōu)選基于石油且在21°C下為液體的礦物油。礦物油優(yōu)選具有180-300°C的沸點。組分e)直鏈a烯烴(縮寫為LA0)是在1位(“ a C原子”)不飽和的非支鏈烴。它們可 基于天然物質(zhì)，但還特別合成地廣泛獲得。基于天然物質(zhì)的LA0通過基于天然物質(zhì)的脂肪 醇的脫水而作為具有偶數(shù)碳原子數(shù)的直鏈產(chǎn)物獲得。合成(通過乙烯低聚制備)獲得的 LA0在鏈中通常含有偶數(shù)碳原子數(shù)，但是用于制備奇數(shù)化a烯烴的方法現(xiàn)今也是已知的。 在根據(jù)本發(fā)明定義的意義上，由于它們的揮發(fā)性，它們在分子中通常具有至少10個，優(yōu)選 至少12-14個C原子。在室溫下可流動的LA0的上限為C18-20。然而，在本發(fā)明上下文中 該上限對于該類物質(zhì)的可用性不是限制性的。因此，用于根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)上下文中的合 適LA0化合物的上限顯著高于前述C18-20極限值，并且可達到例如C30。組分f)在本申請的上下文中，碳酸酯理解為指具有8-22個C原子的脂肪醇的碳酸酯，優(yōu) 選碳酸的二酯。在DE 4018228 A1中描述了這類化合物及其作為鉆探泥漿組合物的油相的 用途。除組分a)_f)外，油相還可含有其它水不溶性組分，條件是這些是生態(tài)相容的。因 此根據(jù)本發(fā)明油相的其它特別合適的混合物組分具體為(i)Cl_5單羧酸與1-和/或多官能醇的酯，其中1元醇的基團具有至少6個，優(yōu)選 至少8個C原子，多元醇分子中優(yōu)選具有2-6個C原子，(ii)選自以下的第二種酯的混合物羧酸丙酯、羧酸丁酯、羧酸戊酯、羧酸己酯、 羧酸庚酯、羧酸辛酯、羧酸壬酯、羧酸癸酯、羧酸十一烷基酯、羧酸十二烷基酯、羧酸十三烷 基酯、羧酸十四烷基酯、羧酸十五烷基酯、羧酸十六烷基酯、羧酸十七烷基酯、羧酸十八烷基 酯、羧酸十九烷基酯、羧酸二十烷基酯、羧酸二十一烷基酯、羧酸二十二烷基酯及其異構(gòu)體， 其中所述第二種酯分別具有C原子數(shù)為1-5的羧酸酯基團，具有6-24個C原子的一元醇的 水不溶性醚，(iii)具有8-36個C原子的水不溶性醇(iv)聚 a 烯烴(PA0)(v)組分(i)-(iv)的混合物。當(dāng)它們是乳液類型的那些時，根據(jù)本發(fā)明的鉆探泥漿含有作為其它組分的乳化 劑。其選擇的決定因素為泥漿的類型。實際可用于W/0乳液形成的乳化劑是特別選擇的親 油脂肪酸鹽，例如基于酰胺胺化合物的那些。這些的實例描述于US 4，374，737和其中引用 的文獻中。用于形成鉆探泥漿的乳化劑可與根據(jù)本發(fā)明本身用于添加劑中的那些相同或不 同。
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作為乳化劑，優(yōu)選考慮特別歸屬以下物質(zhì)類別之一的非離子乳化劑含有親脂基 并且能夠烷氧化的天然和/或合成來源基礎(chǔ)分子的(低聚)烷氧化物，特別是低級烷氧化 物，其中此處特別重要的是對應(yīng)的乙氧基化物和/或丙氧基化物。已知所示類型的烷氧化 物為非離子乳化劑(即在烷氧化基團上具有末端游離羥基)，然而對應(yīng)的化合物還可由端 基例如通過酯化和/或醚化閉合。用于本發(fā)明目的的其它重要類別的非離子乳化劑為特別 具有2-6個C原子和2-6個0H基團的多官能醇和/或其低聚物與含有親脂性基團的酸和 /或醇的偏酯和/或偏醚。當(dāng)它們另外含有鍵合到其分子結(jié)構(gòu)中的(低聚)烷氧基，此時 特別是對應(yīng)的低聚乙氧基時，此時這種類型的化合物也是特別合適的。在基礎(chǔ)分子中具有 2-6個0H基團的多官能醇或從其衍生的低聚物可特別為二醇和/或三醇或者它們的低聚 產(chǎn)物，其中二醇和甘油或者它們的低聚物可能特別重要。環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷/環(huán)氧丁烷 嵌段聚合物類型的已知非離子乳化劑也歸屬于多官能醇的偏醚范圍。對應(yīng)乳化劑組分的其 它實例為長鏈醇的烷基(聚)苷和已提及的天然和/或合成來源的脂肪醇或者烷基羥基酰 胺、胺氧化物和卵磷脂。在根據(jù)本發(fā)明的意義上，目前共同使用可商購的烷基(聚)苷化合 物(APG化合物)作為乳化劑組分可能尤其特別有趣，因為此處關(guān)注具有特別明顯的生態(tài)相 容性的乳化劑類別。雖然沒有完全聲稱，但從此處列出的合適乳化劑組分的物質(zhì)類別看，此 外必須提及以下代表脂肪醇的(低聚)烷氧化物、脂肪酸、脂肪胺、脂肪酰胺、脂肪酸和/ 或脂肪醇酯和/或醚、鏈烷醇酰胺、烷基酚和/或其與甲醛的反應(yīng)產(chǎn)物以及含有親脂基團的 載體分子與低級烷氧化物的其它反應(yīng)產(chǎn)物。如所示，相應(yīng)反應(yīng)產(chǎn)物還可通過端基至少部分 閉合。多官能醇的偏酯和/或偏醚的實例特別是與脂肪酸的對應(yīng)偏酯，例如為甘油單_和 /或二酯、乙二醇單酯、低聚多官能醇的對應(yīng)偏酯、脫水山梨糖醇偏酯等的類型，以及與醚分 組的對應(yīng)化合物。在根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)意義上，可能有利的是在根據(jù)上述的反相鉆探泥漿中 免除使用聚甘油的二脂肪酸酯，特別是聚甘油_2或_3 二硬脂酸酯或者二-和/或三甘油 與C10-C20脂肪酸的二脂肪酸酯。根據(jù)本發(fā)明的組合物的油相優(yōu)選具有低于0°C，優(yōu)選低于_5°C (依據(jù)DIN ISO 3016 :1982-10測得)的傾點。所述油相在0°C下的Brookfield粘度為最大50mPas。根 據(jù)本發(fā)明的鉆孔處理組合物在其形成W/0型油基鉆探泥漿時具有10-70mPas的塑性粘度 (PV)和5-601b/100ft2的屈服點(YP)，分別50°C下測定。油相的運動粘度(在20°C下按照 Ubbelohde測得)應(yīng)優(yōu)選為最大12mm2/sec。根據(jù)本發(fā)明的組合物的水相優(yōu)選具有7. 5-12, 優(yōu)選7. 5-11，特別是8-10的pH。除所列的成分外，根據(jù)本發(fā)明的組合物還含有添加劑，例如增重劑、降濾失劑、其 它粘度調(diào)節(jié)添加劑、潤濕劑、鹽、生物殺傷劑、緩蝕劑和/或堿藏以及尤其乳化劑。此處適用 相應(yīng)處理流體組成的一般規(guī)律，在下文參考相應(yīng)鉆探漿料以舉例方式就其給出了信息。添 加劑可以是水溶性、油溶性和/或水或油可分散的。常規(guī)添加劑可為降濾失劑，增加結(jié)構(gòu)粘度的可溶和/或不溶物質(zhì)，堿藏，用于抑 制在鉆探地層如水可溶脹粘土和/或鹽層與例如水基鉆探流體之間不希望的水交換的試 劑，用于更好地吸收固體材料表面上的乳化油相的潤濕劑，以例如改善潤滑作用而且還改 善暴露巖石地層或巖石表面的親油閉合，生物殺傷劑以例如抑制對0/W乳液的細(xì)菌侵蝕等 等。僅以摘錄方式相應(yīng)地提及如下細(xì)分散添加劑以提高泥漿密度廣泛使用硫酸鋇(重晶 石)，但也使用碳酸鈣(方解石)或者鈣和鎂的混合碳酸鹽(白云石)。
增加結(jié)構(gòu)粘度同時還充當(dāng)降濾失劑的試劑此處應(yīng)首先提及的是膨潤土或疏水化 膨潤土。對于鹽水泥漿，其它類似的粘土，特別是綠坡縷石和海泡石實際上是相當(dāng)重要的。在這方面還可明顯重視天然和/或合成來源的有機聚合物化合物的共同使用。此 處應(yīng)特別提及淀粉或化學(xué)改性淀粉、纖維素衍生物如羧甲基纖維素、瓜爾膠、六氟三氟甲氧 基丙烷(synthane)膠或者純合成的水溶性和/或水可分散性聚合物化合物，特別是具有或 不具有陰離子或陽離子改性的高分子聚丙烯酰胺化合物類型。用于調(diào)節(jié)粘度的稀釋劑所 謂的稀釋劑可以是有機或無機性質(zhì)。有機稀釋劑的實例為單寧和/或白雀木提取物。其的 其它實例為褐煤和褐煤衍生物，特別是木素磺酸鹽。
實施例低聚甘油酯的制備在釜中將924g(77重量％ )的工業(yè)級油酸(酸值201. 2)與276g(23重量％ )低 聚甘油(0H值1178)混合(重量比3. 3 1)混合，然后在氮氣氣氛下將其加熱至240°C。 蒸餾除去釋放的反應(yīng)水。當(dāng)反應(yīng)混合物的酸值小于5時，將壓力降低至22毫巴。然后，將該 混合物冷卻至90°C。接著加入ig(i重量％ )漂白土<Tonsil )，然后攪拌該混合物約0. 5 小時。獲得1080g棕紅色透明液體。以類似的方式制備總共5種不同的低聚甘油酯
添加劑編號脂賺脂肪甘油
作為添加劑，在每種情形中同樣加入17. 5g低聚甘油酯(1)。為了對比，測量沒有 添加劑的泥漿。通過Almen-Wieland試驗就泥漿的潤滑作用對它們進行測試。以下轉(zhuǎn)換因 數(shù)適用于轉(zhuǎn)換為 SI 體系:llbf = 4. 448m kg s ；lib = 0. 454kg ；lgal = 3. 791。

圖1顯示了泥漿(I)的測量結(jié)果圖，第一條具有加入的添加劑(1)，第二條不具有 添加劑?？煽闯鲈谙嗤妮d荷下具有加入的添加劑的泥漿比不具有添加劑的泥漿具有更低 的摩擦值。圖2涉及泥漿(II)，然而，其中與不具有任何加入的添加劑的泥漿相比，以10. 5g、 17. 5g和30. 0g的量加入添加劑(1)。此時，也可看出根據(jù)本發(fā)明的低聚甘油酯的影響，改 善了泥漿的潤滑。圖3涉及泥漿(III)，其再次在具有加入的添加劑(1)和不具有添加劑的情況下測 得?？煽闯鼍哂械途鄹视王?1)的體系比不具有加入的添加劑的泥漿經(jīng)受住了明顯更大的
壓力,
1權(quán)利要求
低聚甘油脂肪酸酯在油基鉆探泥漿組合物中作為潤滑劑添加劑的用途，所述低聚甘油脂肪酸酯由以下組分制備(a)酸組分，選自(a1)通式(I)的脂肪酸R-COOH (I)其中R表示具有7-21個C原子的飽和或不飽和支鏈或直鏈烷基或鏈烯基，和/或(a2)二羧酸，和/或(a3)二聚脂肪酸，和/或(a4)低聚脂肪酸，和/或(a5)羥基脂肪酸，(b)多元醇組分，其選自低聚甘油或低聚甘油的烷氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用途，其特征在于式(I)的脂肪酸選自不飽和直鏈脂肪酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的用途，其特征在于選擇低聚甘油脂肪酸，所述低聚甘油脂肪 酸通過將式(II)的低聚甘油與脂肪酸混合物，優(yōu)選飽和和不飽和脂肪酸和/或二羧酸和/ 或二聚和/或低聚脂肪酸的混合物轉(zhuǎn)化而制備 其中n表示2-10的數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中至少一項的用途，其特征在于使用低聚甘油的三酯、四酯和/或五酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中至少一項的用途，其特征在于將油酸或妥爾油脂肪酸或其混合 物用作用于酯化的脂肪酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中至少一項的用途，其特征在于酯化中脂肪酸低聚甘油的摩爾 比為 5 1-1 1，優(yōu)選 4 1-1 1，特別是 4 1-1.5 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中至少一項的用途，其特征在于酯化中二聚脂肪酸或低聚脂肪酸 與低聚甘油的摩爾比為1 1-1 2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中至少一項的用途，其特征在于將低聚甘油酯與表面活性劑、烴、 脂肪醇、脂肪酸酯和/或脂肪酸或甘油、甘油三酯或二醇混合用作添加劑。
9.改善油基鉆探泥漿，優(yōu)選反相鉆探泥漿的潤滑作用的方法，其中將根據(jù)權(quán)利要求1 中描述的低聚甘油酯以0. 1-10重量％的量加入到泥漿中。
全文摘要
描述了低聚甘油脂肪酸酯作為油基鉆探流體的添加劑以增強這些鉆探泥漿體系的潤滑性的用途，所述低聚甘油脂肪酸酯由以下組分制備(a)酸組分，選自(a1)通式(I)的脂肪酸，其中R為具有7-21個C原子的飽和或不飽和支鏈或直鏈烷基或鏈烯基，和/或(a2)二羧酸，和/或(a3)二聚脂肪酸，和/或(a4)低聚脂肪酸，和/或(a5)羥基脂肪酸，與(b)多元醇組分，選自低聚甘油或低聚甘油的烷氧化物。
文檔編號C09K8/36GK101855313SQ200880115961
公開日2010年10月6日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者D·梅克, H·穆勒 申請人:埃默里油脂化學(xué)有限公司