專利名稱：用于水基鉆探流體的添加劑的制作方法
用于水基鉆探流體的添加劑本發(fā)明涉及某些酯在水基鉆探泥漿組合物中作為添加劑的用途，并且涉及含有這 些添加劑的水基鉆探泥漿組合物。在本發(fā)明上下文中，根據(jù)本發(fā)明的添加劑特別用于改善 鉆探泥漿的潤(rùn)滑作用。用于挖掘巖石鉆孔并同時(shí)提升分離的巖屑的液體泥漿體系(以下通稱作鉆探泥 漿)是基于水或油的任選稠化的可流動(dòng)體系。在歷史發(fā)展中，純水基泥漿體系類追溯到過(guò) 去最遠(yuǎn)。然而，它們的用途伴隨有不足之處，泥漿的潤(rùn)滑作用過(guò)低被強(qiáng)調(diào)為缺點(diǎn)。因此用純 水基體系工作必須共同使用具有潤(rùn)滑劑作用的組分。許多添加劑作為實(shí)際使用的潤(rùn)滑劑是 已知的。這些包括例如礦物油或者動(dòng)物和植物油，即脂肪酸的甘油三酯和一元醇的羧酸酯。 在實(shí)際中進(jìn)一步使用植物油的磺酸酯，特別是豆油磺酸酯作為潤(rùn)滑劑。豆油磺酸酯可用于 水基或油基體系，但顯示出明顯的起泡，尤其是在水基泥漿中，這限制了使用性能。關(guān)于鉆探泥漿體系及其成分的可生物降解能力的日益嚴(yán)格的規(guī)定使本來(lái)特別適 合的礦物油的使用越來(lái)越少。同時(shí)，對(duì)具有較好可生物降解能力的替代物，特別是酯的關(guān)注 逐漸增加。EP 0 770 661描述了單羧酸的酯與一元醇作為用于水基鉆探泥漿體系的合適潤(rùn) 滑劑。具體公開了油酸2-乙基己酯作為用于含硅酸鹽的含水泥漿的合適潤(rùn)滑劑。DE 196 47 598描述了 C12-30脂肪醇及其混合物與脂肪酸酯作為用于純水基含硅酸鹽鉆探泥漿的 合適潤(rùn)滑劑。作為酯還提及脂肪酸的甘油三酯。已知對(duì)于地面勘探的目的，羧酸酯特別具 有在許多方面得以利用的特別顯著的潤(rùn)滑劑作用。然而，它們?cè)谒w系中和尤其在相當(dāng) 高堿性水玻璃體系中的使用可導(dǎo)致相當(dāng)大的困難。實(shí)際上，可通過(guò)酯斷裂形成作為次級(jí)產(chǎn) 物的具有顯著起泡傾向的組分，然后將不合意的問(wèn)題引入到?jīng)_洗系統(tǒng)中。DE 10 2005 060 549A1描述了含有與脂肪酸甘油三酯混合的醚羧酸的添加劑作 為用于水基鉆探泥漿組合物的潤(rùn)滑劑添加劑。目前已發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用某些酯可同樣實(shí)現(xiàn)水基鉆探泥漿潤(rùn)滑作用的改善。本發(fā)明提供了由以下組分制備的低聚甘油脂肪酸酯在水基鉆探泥漿組合物中作 為添加劑，優(yōu)選在改善泥漿潤(rùn)滑性中的用途(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(gè)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，和(b)多元醇組分，選自低聚甘油或低聚甘油烷氧化物。根據(jù)本發(fā)明的低聚甘油酯是本身已知并且可例如通過(guò)酸或堿催化酯化直接由低 聚甘油與脂肪酸獲得的化合物。所述低聚甘油酯還稱作低聚甘油脂肪酸酯或低聚甘油酯。 EP 064 697A1描述了作為PVC的潤(rùn)滑劑的各種低聚甘油酯。在該說(shuō)明書中還描述了通過(guò) 堿催化從脂肪酸和聚-或低聚甘油制備低聚甘油酯。在該發(fā)明上下文中低聚甘油酯(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，其中它們還可含有起始物質(zhì)，特別是甘油?？捎糜谥苽涓鶕?jù)本發(fā)明的低聚甘油酯的工業(yè) 級(jí)低聚甘油典型地含有二-和三甘油與四-和五甘油以及甘油的混合物。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 973A1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(lái) 改善燃料油的潤(rùn)滑性。us 2003/0114316A1公開了反相(invert)鉆探泥漿體系，即含有乳 化形式的并排式水相和油相并且實(shí)際上僅作為油包水乳液的組合物，其中油相是連續(xù)的而 水相是不連續(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(在各種情形中是與C10-C20部分的脂肪酸的酯)。該說(shuō)明書中的酯必然是這些 C10-C20脂肪酸與二 -或三甘油或聚甘油的二酯，其中僅通過(guò)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)制備所需反 相乳液的乳化劑。根據(jù)本發(fā)明的酯的可能酸組分(a)特別是符合式(I)的(al)類型脂肪酸。此處 可優(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)環(huán)境而在天然脂肪和油的高壓裂解期 間或者在來(lái)自Roelen羰基合成的醛的還原期間獲得。優(yōu)選具有12-18個(gè)碳原子的工業(yè)級(jí)脂肪酸，例如椰子、棕櫚、棕櫚仁或動(dòng)物脂脂肪酸。特別優(yōu)選其中脂肪酸組分(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(jí)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)和/或(a3)或(a4)類型的二聚脂肪酸或低聚脂肪酸分別也是合適的。二羧酸(a2)同樣表示合適的酸組分。這些是分子中含有兩個(gè)-C00H官能團(tuán)的那 些羧酸，其中特別優(yōu)選飽和二羧酸。二羧酸(a2)優(yōu)選含有4-22個(gè)C原子，特別是6-18個(gè)C 原子。例如可提及乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二 酸。還可為不飽和二羧酸，例如富馬酸或馬來(lái)酸。(a2)組的二羧酸不包括根據(jù)(a3)組的二 聚脂肪酸。二聚脂肪酸(a3)是氧化穩(wěn)定的二羧酸，其在室溫(21°C )下為液體并且例如通過(guò) 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。該連接取決于所用脂肪酸產(chǎn)生直鏈、單環(huán)或芳族結(jié)構(gòu)。該反應(yīng)主要通 過(guò)Diels-Alder類型的加成隨著孤立雙鍵的異構(gòu)化而進(jìn)行?？缮藤?gòu)的二聚脂肪酸通過(guò)蒸餾 進(jìn)行后處理并且由例如除低含量的直鏈和支鏈C18單羧酸(單體脂肪酸)外，還主要含有除 痕量高級(jí)聚合脂肪酸外的C36 二羧酸和不同含量(取決于后處理費(fèi)用)的C54三羧酸(三聚 脂肪酸)的混合物組成。工業(yè)制備二羧酸含量>97重量％的高純度二聚脂肪酸和完全不 發(fā)黃的氫化類型。低聚脂肪酸(a4)是不飽和脂肪酸彼此的反應(yīng)產(chǎn)物，其中必須是大于2個(gè)且不大于 5個(gè)脂肪酸分子彼此反應(yīng)。這些酸組分同樣是各種低聚物彼此的混合物。在各種脂肪酸源存在下制備或通過(guò)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。還優(yōu)選的低聚甘油酯尤其是通過(guò)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)和/或二聚和/或低聚脂肪 酸((a3)和(a4)類型)的混合物的反應(yīng)制備的那些。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)選的羥基硬脂酸是這 類脂肪酸的代表。組分(b)(即本發(fā)明教導(dǎo)上下文中的低聚甘油)在分子中取決于制備方法(例如 反應(yīng)溫度或時(shí)間或所用催化劑)含有2-10個(gè)甘油單體，其中各種低聚物的混合物并排存 在。具有大于10個(gè)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
(II)其中n表示2-10的數(shù)。含有4_10個(gè)甘油單體的那些低聚甘油可優(yōu)選用作多元醇 組分(b)。此時(shí)所述酯優(yōu)選符合通式(III)
(III)其中n表示2-10的數(shù)，R表示氫原子或基團(tuán)C0-R'，其中R'則表示具有7_21個(gè) 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(gè)0H官能團(tuán)酯化。然 而，優(yōu)選使用每分子低聚甘油含有4-10個(gè)甘油單體的那些低聚甘油。在式(II)和(III) 中，這表示4-10的指數(shù)。上示式(III)再現(xiàn)了具有酸組分(al)的低聚甘油酯。如果將羥基脂肪酸(a5)用 于酯化，則基團(tuán)R當(dāng)然還可包括具有一個(gè)或多個(gè)游離羥基官能團(tuán)的烷基或鏈烯基。除低聚甘油外，其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)物也可用作用于根據(jù)本發(fā)明的酯的醇組分。此處優(yōu)選乙 氧化低聚甘油。酯化中脂肪酸與低聚甘油的摩爾比優(yōu)選為5 1-1 1，優(yōu)選為4 1-1 1，特 別為4 1-1.5 1。然而，如果二聚脂肪酸(a2)或低聚脂肪酸(a3)用作脂肪酸組分，特 別優(yōu)選脂肪酸與低聚甘油的摩爾比為1 1-1 2。此外，在優(yōu)選實(shí)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。如果選擇二聚脂肪酸(a2)或低聚脂肪酸(a3)作為酸組分，則酸組分的羧 基數(shù)目與多元醇組分的羥基數(shù)目的摩爾比特別優(yōu)選為1 1-1 2。如果使用幾種酸組分 的混合物，則羧基的數(shù)目為所有酸組分的羧基的和。如果使用幾種多元醇組分的混合物，則 羥基的數(shù)目為所有多元醇組分的羥基的和。全酯或各種偏酯的混合物(任選與全酯混合)取決于酯化的反應(yīng)條件可并排存 在。本發(fā)明技術(shù)教導(dǎo)上下文中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)明的低聚甘油酯在水基泥漿中用作添加劑，特別是用于潤(rùn)滑。此處優(yōu)選根據(jù) 本發(fā)明的低聚甘油酯作為潤(rùn)滑劑的作用。在本發(fā)明上下文中，作為潤(rùn)滑劑，特別是用于潤(rùn)滑 的用途定義為指通過(guò)加入所述試劑顯著降低了泥漿與例如鉆桿和/或地層的摩擦。因此本發(fā)明還提供了根據(jù)本發(fā)明的低聚甘油脂肪酸酯作為用于水基鉆探泥漿組 合物的潤(rùn)滑劑的用途，其優(yōu)選用于潤(rùn)滑，優(yōu)選用于基于在室溫(21°C)下為液體的相含有至 少70重量％，優(yōu)選至少80重量％，非常特別至少90重量％的水的水基鉆探泥漿組合物。還 優(yōu)選在外相由水形成的那些乳液鉆探泥漿中的用途。在本發(fā)明上下文中，水基鉆探泥漿(WBM)在下文理解為指基于在室溫(21°C )下 為液體的組合物相優(yōu)選含有大于60重量％的水，優(yōu)選含有大于70重量％，特別大于80重 量％，特別優(yōu)選大于90重量％的作為液相的水的那些體系?？闪硗馓貏e優(yōu)選純水基泥漿 (100重量％的液相為水)。除新鮮水外，合適的水還為人造或天然海水。如上文已述，本發(fā)明教導(dǎo)還明確地包括形成乳液的那些水基泥漿，但僅水包油(0/ W)型即水形成外相的那些在根據(jù)本發(fā)明在這些體系中。在本發(fā)明教導(dǎo)上下文中的乳液基于總液相優(yōu)選還僅含有少量例如小于20重 量％，優(yōu)選小于10重量％或特別小于5重量％的油相。在本發(fā)明上下文中的水基泥漿中的 此類油相例如由水不溶性并且需要溶解或分散添加劑的油形成。除作為載液的水外，水基鉆探泥漿通常還含有至少另一種用于產(chǎn)生提高的粘度的 試劑，為此可使用無(wú)機(jī)或有機(jī)化合物。在含水鉆探泥漿的情況下用于控制流變能力的無(wú)機(jī) 粘度形成劑為天然和/或合成來(lái)源的可溶脹粘土?？梢蕴峒暗膶?shí)例為合適的綠土如蒙脫 石、膨潤(rùn)土、貝得石、鋰蒙脫石、滑石粉和硅鎂石。綠坡縷石是本發(fā)明所述類型的其它重要的 水溶脹性輔助物質(zhì)。許多提議涉及細(xì)碎粘土樣礦物，特別是鋰蒙脫石和/或滑石粉類型的 相應(yīng)化合物的合成制備。有機(jī)化合物，優(yōu)選聚合物也是合適的。此處可提及例如黃原酸膠 或各種纖維素衍生物。特別優(yōu)選膨潤(rùn)土。根據(jù)上文描述的低聚甘油酯可以其本身或者與在水基鉆探泥漿組合物中作為添 加劑的其它優(yōu)選油溶性組分混合使用，特別是用于潤(rùn)滑，通過(guò)加入該試劑顯著降低了泥漿 與例如鉆桿和/或地層的摩擦。在本發(fā)明上下文中合適和優(yōu)選的組分為烴、脂肪酸酯、脂肪 酸、脂肪醇、表面活性劑、甘油、甘油三酯、二醇或這些化合物的任何所需混合物。根據(jù)本發(fā)明，特別使用具有5-22個(gè)C原子的直鏈或支鏈?zhǔn)炞鳛闊N。內(nèi)烯烴(在 下文縮寫為10)是另外合適的烴。在本發(fā)明上下文中，10同樣是本身已知并且可通過(guò)本領(lǐng) 域熟練技術(shù)人員已知用于此的所有方法制備的化合物。EP 0 787 706A1描述了例如通過(guò)在 磺酸或過(guò)磺酸上將a-烯烴異構(gòu)化合成10的方法。其特征在于以該方式獲得的10為直鏈 并且含有至少一個(gè)不在烷基鏈a位的烯屬雙鍵。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選使用分子中具有12-30 個(gè)C原子，優(yōu)選具有14-24個(gè)C原子，分子中特別具有至多20個(gè)C原子的那些10或包含10 的10混合物。根據(jù)本發(fā)明所用烯烴優(yōu)選僅含有一個(gè)烯屬雙鍵。通式R' -C00-R"的酯(其中R'表示具有15_25個(gè)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(gè)C原子的飽和直鏈或支鏈烷基)另外是本發(fā)明組合物的 成分。這類酯也是已知的化合物。其在鉆探泥漿中的主要用途是例如EP 0 374 672A1和 EP 0 374 671A1的主題。特別優(yōu)選使用基團(tuán)R'表示具有15-25個(gè)C原子的飽和或不飽和烷基以及R"表示具有3-10個(gè)C原子的飽和烷基的那些酯。在本發(fā)明上下文中特別優(yōu)選飽 和化合物。特別選擇的酯含有支鏈醇，此處特別為2-乙基己基。2-乙基己基月桂基酯特別 優(yōu)選與低聚甘油酯一起作為混合物組分。脂肪醇也是合適的混合物組分。脂肪醇符合通式R" ‘ -0H，其中R"‘表示具有 4-22個(gè)C原子的飽和或不飽和支鏈或非支鏈烷基或鏈烯基。優(yōu)選具有16-22，特別是16-18 個(gè)C原子的脂肪醇。同樣優(yōu)選直鏈和獨(dú)立于其飽和的脂肪醇。特別優(yōu)選具有16-18C原子 的直鏈不飽和脂肪醇。表面活性劑同樣是用于低聚甘油酯的合適混合組分。在本發(fā)明上下文中，原則上 可使用所有類型的表面活性劑，無(wú)論陰離子、非離子、兩性離子或陽(yáng)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(shí)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、酰胺皂類和醚羧酸及其鹽。在本發(fā)明技術(shù)教導(dǎo)的上下文中后者是特別優(yōu)選的表面活性 劑組分。非離子表面活性劑的典型實(shí)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。如果非離子表面活性劑含有聚二醇 醚鏈，則這些可具有常規(guī)，但優(yōu)選窄同系物分布。表面活性劑是添加劑中的任選成分。它們優(yōu)選以0. 05-5重量％，特別0. 1-3重 量％，優(yōu)選1-2. 5重量％的量使用，在每種情形中基于總泥漿。除這些組分外，其它水不溶性成分也可與低聚甘油酯一起使用，特別具體為(i)Cl_5單羧酸與1-和/或多官能醇的酯，其中1元醇的基團(tuán)具有至少6個(gè)，優(yōu)選 至少8個(gè)C原子，多元醇分子中優(yōu)選具有2-6個(gè)C原子，(ii)選自以下的酯或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， 其中在每種情形中這些酯具有C原子數(shù)為1-5的羧酸酯基團(tuán)，(iii)具有6-24個(gè)C原子的一元醇的水不溶性醚，(iv)具有8-36個(gè)C原子的水不溶性醇，(v)聚 a -烯烴(PA0)禾口 a -烯烴，(vi)碳酸酯，(vii)組分(i)-(vi)的混合物。如果低聚甘油酯與其它組分一起用作添加劑，則低聚甘油酯和其它組分優(yōu)選以 20 1-1 1，優(yōu)選8 1-6 1，特別5 1-1 1的重量比一起使用。在本發(fā)明上下文中，添加劑(在合適時(shí)即僅僅為低聚甘油酯或各種低聚甘油酯的混合物)優(yōu)選以基于泥漿總重量為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％。除了上述成分外，本發(fā)明組合物還任選含有其它添加劑，例如增重劑、降濾失劑、 粘度調(diào)節(jié)添加劑、潤(rùn)濕劑、鹽、生物殺傷劑、緩蝕劑和/或堿藏。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/ 或鹽床與例如水基流體之間不希望的水交換的試劑，用于更好地吸收固體表面上的乳化油 相的潤(rùn)濕劑，以例如改善潤(rùn)滑作用而且還改善暴露巖石地層或巖石面的親油閉合，生物殺 傷劑以例如抑制對(duì)0/W乳液的細(xì)菌侵蝕，等等。僅以舉例方式相應(yīng)地引述如下細(xì)分散添加 劑以提高泥漿的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)。用于增加結(jié)構(gòu)粘度同時(shí)還充當(dāng)降濾失劑的試劑此處首先提及的是膨潤(rùn)土或疏水 化膨潤(rùn)土。對(duì)于鹽水泥漿，其它類似的粘土，特別是綠坡縷石和海泡石實(shí)際上是相當(dāng)重要 的。天然和/或合成來(lái)源的有機(jī)聚合物化合物的共同使用在這方面可具有相當(dāng)?shù)闹?要性。此處特別提及的是淀粉或化學(xué)改性淀粉、纖維素衍生物如羧甲基纖維素、瓜爾膠、 synthan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(yáng)離子改性的高分子量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(jī)或無(wú)機(jī)性質(zhì)，有機(jī)稀釋劑的實(shí)例為單寧和/或白雀木提取物。這些的其它 實(shí)例為褐煤和褐煤衍生物，特別是木素磺酸鹽。本發(fā)明還提供了水基鉆探泥漿，該水基鉆探泥漿基于總泥漿含有1-10重量％量 的包含根據(jù)上文描述的低聚甘油酯或由其組成的添加劑、水、增重劑、無(wú)機(jī)鹽、增稠劑和PH 調(diào)節(jié)劑。此外它們還可含有鉆探泥漿中常規(guī)的其它添加劑。本發(fā)明技術(shù)教導(dǎo)還包括改善水 基鉆探泥漿的潤(rùn)滑作用，優(yōu)選潤(rùn)滑鉆探泥漿的方法，其中基于總泥漿以0. 1-10重量％的量 將低聚甘油酯作為添加劑加入到泥漿中。優(yōu)選向純含水鉆探泥漿提供添加劑。另外優(yōu)選基于人造或天然海水的WBM。該水 基泥漿還可優(yōu)選含有硅酸鹽。該水基泥漿的PH優(yōu)選為8-13，特別優(yōu)選為9-11。本發(fā)明還提供了上述低聚甘油酯作為潤(rùn)滑劑的用途，優(yōu)選在上述水基鉆探泥漿組 合物中。在這種用途中，與不具有根據(jù)本發(fā)明的低聚甘油酯的鉆探泥漿組合物相比，優(yōu)選通 過(guò)加入該試劑顯著降低鉆探泥漿組合物與例如鉆桿和/或地層的摩擦。通過(guò)加入根據(jù)本發(fā) 明的低聚甘油酯，這經(jīng)常伴有泥漿組合物粘度的降低。
實(shí)施例低聚甘油酯的制備在釜中將924g(77重量％)的工業(yè)級(jí)油酸(酸值201. 2)與276g (23重量％)低聚 甘油(0H值1，178)混合(重量比3. 3 1)，然后在氮?dú)鈿夥障聦⒃摶旌衔锛訜嶂?40°C。 通過(guò)蒸餾除去反應(yīng)釋放的水。當(dāng)反應(yīng)混合物的酸值小于5時(shí)，將壓力降低至22毫巴。然后， 使該混合物冷卻至90°C。接著加入ig(i重量％ )漂白土(Tonsil ),然后攪拌該混合物另 外約0. 5小時(shí)。獲得1，080g棕紅色透明液體。
以不同的脂肪酸和低聚甘油重量比總共制得5種不同的甘油酯
添加劑編號(hào) 脂肪酸
摩爾比 脂肪酸低聚甘油
用途測(cè)試 實(shí)施例1
為了測(cè)試潤(rùn)滑性，制備以下水基鉆探泥漿。在Silverson混合器中進(jìn)行混合 *濾灰(filter ash)然后用Falex Pin&Vee Block 測(cè)試機(jī)，F(xiàn) 1500 標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù) ASTM D2670 和 ASTM D 3233測(cè)試所述泥漿的潤(rùn)滑性。在本發(fā)明上下文中，一方面在不具有添加劑下測(cè)試泥漿和然 后在具有3重量％的添加劑(1)-(5)下測(cè)試泥漿。為了對(duì)比，還測(cè)量具有3重量％稱作添加劑(6)的商購(gòu)添加劑0MC1037(甘油脂肪 酸單酯(妥爾油脂肪酸單甘油酯)，制造商CognisOleochemicals GmbH)的泥漿的摩擦系數(shù)。這些測(cè)量的結(jié)果見

圖1。在圖中，相對(duì)于橫坐標(biāo)上逐漸增加的載荷(以[lbf]計(jì))， 將以[lb in]計(jì)的扭矩繪制在縱坐標(biāo)上。如在本技術(shù)領(lǐng)域中其它出版物中所常見，測(cè)量結(jié)果 以Anglo-Saxon單位說(shuō)明。在本發(fā)明上下文中，適用用于轉(zhuǎn)換成SI系統(tǒng)的以下因數(shù)llbf =4. 448m kg s ；lib in = 0. 015m kg可看出與具有添加劑的泥漿相比，不具有添加劑的泥漿隨著增加的載荷需要更高 的扭矩。對(duì)比產(chǎn)物(6)的確產(chǎn)生良好的值，但通過(guò)加入根據(jù)本發(fā)明的添加劑(1)_(5)可再 次超過(guò)這些。實(shí)施例2
在其它實(shí)驗(yàn)中，測(cè)試含有與石蠟油混合的低聚甘油酯(在各種情形中重量比為 1 1)的那些配方。具體地，研究添加劑(1)和(5)并且將其與不具有添加劑的泥漿對(duì)比。 圖2的圖表明含有根據(jù)本發(fā)明添加劑的泥漿比不具有添加劑的泥漿取得了顯著更好的值。實(shí)施例3圖3示出了其中將不具有添加劑的對(duì)比泥漿與含有低聚甘油酯的那些泥漿對(duì)比 的測(cè)試，其中所述低聚甘油酯以其本身或者作為與飽和的脂肪酸部分C8-C14的2-乙基己 基酯一起的添加劑混合物(重量比為1 1)使用?？煽闯龈鶕?jù)本發(fā)明提供有添加劑的泥漿比不具有添加劑的泥漿具有更好的潤(rùn)滑 作用，并且如果以其本身加入3重量％的酯，仍看到了更好的值。實(shí)施例4圖4示出了與實(shí)施例3類似的實(shí)驗(yàn)的潤(rùn)滑劑測(cè)試結(jié)果。然而，此處選擇具有18個(gè) C原子的脂肪醇作為對(duì)比。脂肪醇和低聚甘油酯的混合物產(chǎn)生特別良好的潤(rùn)滑作用。在圖5中，將三種商購(gòu)產(chǎn)品的摩擦系數(shù)與不具有添加劑的泥漿和具有根據(jù)本發(fā)明 添加劑(添加劑(3))的泥漿進(jìn)行了對(duì)比?？煽闯龈鶕?jù)本發(fā)明產(chǎn)品的優(yōu)越性。
權(quán)利要求
低聚甘油脂肪酸酯在水基鉆探泥漿組合物中作為添加劑的用途，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(gè)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，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，其特征在于選擇通過(guò)使通式(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/或二聚和/或低聚脂肪酸的混合物反應(yīng)制備的低聚 甘油脂肪酸酯 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(xiàng)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(xiàng)的用途，其特征在于選擇油酸或妥爾油脂肪酸或其混 合物作為用于酯化的脂肪酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中至少一項(xiàng)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1-5中至少一項(xiàng)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(xiàng)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.根據(jù)權(quán)利要求1-8中至少一項(xiàng)的用途，其特征在于低聚甘油脂肪酸酯用作鉆探泥漿 組合物的潤(rùn)滑劑，優(yōu)選用作基于在室溫(21°C)下為液體的相含有至少70重量％，優(yōu)選至少 80重量％，非常特別至少90重量％的水的鉆探泥漿組合物的潤(rùn)滑劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中至少一項(xiàng)的用途，其特征在于低聚甘油脂肪酸酯在其外相由 水構(gòu)成的乳液鉆探泥漿組合物中用作潤(rùn)滑劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中至少一項(xiàng)的用途，其特征在于低聚甘油酯以基于泥漿總重量 為1-10重量％的量使用。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中至少一項(xiàng)的用途，其特征在于低聚甘油酯用作改善潤(rùn)滑作用 的添加劑。
13. 一種水基鉆探泥漿組合物，所述組合物含有水、增重劑、無(wú)機(jī)鹽、增稠劑、pH調(diào)節(jié)劑 和基于總泥漿重量為1-10重量％的包含如權(quán)利要求1中所述低聚甘油酯或由其組成的添 加劑。
全文摘要
描述了低聚甘油脂肪酸酯作為水基鉆探流體的添加劑以增強(qiáng)這些鉆探泥漿體系的潤(rùn)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R-COOH(I)，其中R為具有7-21個(gè)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，和(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(hào)C09K8/22GK101855312SQ200880115996
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者A·韋斯特費(fèi)奇特爾, D·梅克, H·穆勒 申請(qǐng)人:埃默里油脂化學(xué)有限公司