本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述輕質(zhì)酸可以是揮發(fā)性酸。在此，輕質(zhì)酸可 以是乙酸或丙酸。
[0024] 在本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，該方法可進(jìn)一步包括：d)將源自混合脂肪酸 的長鏈酯分離為源自（：18 :1-、(：18:2-和(：18:3-的長鏈酯（酯）產(chǎn)物。
[0025] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鉆井液。該鉆井液可 以是由以下化學(xué)式1至4表示的化合物的混合物：
[0033]
[0034] 附圖簡要說明
[0035] 通過以下的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，能更清楚地理解本發(fā)明的上述目的和其它目 的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0036] 圖1為說明制造根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方案的鉆井液的系列工藝的示意圖；以及
[0037] 圖2為說明用作制備長鏈酯的進(jìn)料的PFAD的組分的SimDist曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下，將參照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。在以下描述中，需要 注意的是，當(dāng)常規(guī)要素的功能和與本發(fā)明相關(guān)的要素的詳細(xì)說明可能使本發(fā)明的主旨不清 楚時(shí)，對(duì)這些要素的詳細(xì)描述將被省略。
[0039] 本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種制備鉆井液的方法，其包括以下步驟：a)由源自生 物質(zhì)的油類和脂類制備混合脂肪酸；b)使步驟a)的混合脂肪酸與輕質(zhì)酸發(fā)生長鏈酯反應(yīng) 得到長鏈酯；以及c)使用醇對(duì)步驟b)的長鏈酯進(jìn)行酯化以獲得鉆井液。
[0040] 如圖1所示，在本發(fā)明示例性實(shí)施方案中，通過脫酯反應(yīng)將源自生物質(zhì)的油（含甘 油三酯）分解為混合脂肪酸，并使所得混合脂肪酸與輕質(zhì)酸發(fā)生長鏈酯反應(yīng)，從而得到酸 形式的長鏈酯。然后，酸形式的長鏈酯與醇發(fā)生酯化，以生產(chǎn)酯形式的長鏈酯。所述酯形式 的長鏈酯能夠用作鉆井液。
[0041 ] 在源自生物質(zhì)的油類或脂類中，相對(duì)于其它組分，甘油三酯是主要的組分，其主要 由包含酯碳原子的C16和C18碳鏈組成。在大多數(shù)情況下，C16碳鏈?zhǔn)秋柡椭舅?，而大?數(shù)的C18碳鏈?zhǔn)遣伙柡偷摹Ｔ醋陨镔|(zhì)的油類和脂類中的甘油三酯可以通過脫酯化轉(zhuǎn)化成 脂肪酸，這可以僅通過使用酸、堿、和高溫蒸汽得以實(shí)現(xiàn)。
[0042] 使混合脂肪酸與輕質(zhì)酸（特別是揮發(fā)性脂肪酸，其可以容易地通過有機(jī)材料的發(fā) 酵獲得）進(jìn)行長鏈酯反應(yīng)，以得到酸形式的長鏈酯。
[0043] 由于其具有羧酸作為官能團(tuán)，所述酸形式與醇通過酸催化酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成更穩(wěn)定 的酯形式。
[0044] 由于來源于混合的C16和C18脂肪酸，所述長鏈酯（酯）是混合物的形式。此外， 所得長鏈酯（酯）滿足用作鉆井液的所有性能要求。
[0045] 作為輕質(zhì)酸，可以使用揮發(fā)性酸例如乙酸、丙酸等?？捎糜诒景l(fā)明的是諸如甲醇、 乙醇等低級(jí)醇?？蛇x擇地，可以采用支鏈型的醇以增加長鏈酯的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。支鏈型醇的 實(shí)例包括2-甲基辛醇和2, 4-二甲基己醇。
[0046] 由于C16脂肪酸在大多數(shù)情況下是飽和脂肪酸，因此C16脂肪酸不能被轉(zhuǎn)化為長 鏈酯（酯）。根據(jù)需要，可以分離C16脂肪酸。當(dāng)過濾出源自C16脂肪酸的脂肪酸甲酯（FAME) 時(shí)，余下作為鉆井液的源自C18脂肪酸的長鏈酯（酯）的傾點(diǎn)大大降低。如果需要的話，可 將混合的源自C18脂肪酸的長鏈酯（酯）進(jìn)一步分離成源自（：18:1-、(：18 :2-、和(：18:3-的 長鏈酯（酯）產(chǎn)物。C18:1的傾點(diǎn)最高，然后按照C18:2和C18:3的順序遞減。
[0047] 額外的分離過程對(duì)于制備單獨(dú)的長鏈酯產(chǎn)物是必要的。出于經(jīng)濟(jì)效益的考慮，可 以不經(jīng)分離使用混合的長鏈酯本身作為鉆井液。為了獲得更高質(zhì)量的鉆井液，如上所述，可 將所述混合的長鏈酯分離成c 18:1、C18:2和C18:3。長鏈酯鍵越多，傾點(diǎn)越低。因此，具有 更多長鏈酯鍵的鉆井液質(zhì)量更高?？梢酝ㄟ^真空蒸餾來實(shí)現(xiàn)分離。整體而言，具有長鏈酯 鍵的長鏈酯在較高的溫度下分離。
[0048] 下文將對(duì)本發(fā)明中有用的反應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0049] 由源自生物質(zhì)的油類生產(chǎn)混合的脂肪酸
[0050] [脫脂化過程]
[0051 ] 在本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方案中，可以由本領(lǐng)域中已知的各種動(dòng)物性和植物性的 油類和脂類獲得脂肪酸。說明性的動(dòng)物油類和脂類有魚油、牛油、豬油、羊油和黃油。植物油 類和脂類的示例包括但不限于葵花籽油、芥花油、棕櫚油、玉米種子油、棉籽油、菜籽油、亞 麻籽油、紅花籽油、燕麥油、橄欖油、棕櫚油、杏仁油、扁桃仁油、鱷梨油、橄欖油、山茶油、米 糠油、棉籽油、花生油、核桃油、菜籽油、米糠油、亞麻籽油、芝麻油、大豆油、蓖麻油、可可脂、 和棕櫚仁油。所述油類和脂類可以單獨(dú)使用或組合使用。本發(fā)明中可用的生物質(zhì)的類型以 及其中所含的（或由其衍生的）脂肪酸和它們的組分列于下表1和2中。
[0052]表 1
[0054] 表 2
[0055]
[0056] 如表1和2所示，源自各種動(dòng)物和植物的生物質(zhì)具有4至24個(gè)碳原子的脂肪酸， 尤其富含具有16或18個(gè)碳原子的脂肪酸。例如，具有16和/或18個(gè)碳原子的脂肪酸在 全部脂肪酸中的含量可為約80重量％，特別是至少約85重量％，并且更特別為約90至99 重量％。
[0057] 當(dāng)然，根據(jù)其來源生物質(zhì)可以包含具有各種碳原子數(shù)的脂肪酸。例如，棕櫚油具有 重量比約1:1的C16:C18脂肪酸，而大豆油具有重量比約1:6的C16:C18脂肪酸。
[0058] 如上所述，源自生物質(zhì)的油類和脂類大多由甘油三酯和脂肪酸組成。在甘油三酯 中，存在三個(gè)脂肪酸，其各自與甘油結(jié)構(gòu)形成酯鍵。對(duì)此，甘油三酯：脂肪酸（重量比）的 比例可以為（例如）約100:1至6:1，特別是約20:1至6:1，更特別是約10:1至6:1，但是 該比例會(huì)隨著生物質(zhì)的來源而改變。因此，本發(fā)明并不限于該數(shù)值范圍。更典型地，甘油三 酯可以占源自生物質(zhì)的油類的約90至95重量％。
[0059] 此外，甘油三酯的各個(gè)鏈的長度為4至24個(gè)碳原子，更典型地為16或18個(gè)碳原 子。如以下反應(yīng)方案1中所示，甘油三酯或者某些甘油單酯或甘油二酯可通過脫酯化反應(yīng) 轉(zhuǎn)化為C16和C18混合脂肪酸。
[0060] [反應(yīng)方案1]
[0061]
[0062] 如上所述，脫酯反應(yīng)是用于從生物質(zhì)制備FAME(脂肪酸甲酯）的典型反應(yīng)。
[0063] 根據(jù)示例性的實(shí)施方案，脫酯反應(yīng)可以在強(qiáng)酸（如H2S04、HN0 3、HCl、HBr、HI、HC104、 HC103、HBr04、HBr03、HI04、HI0 3等）或強(qiáng)堿（如 NaOH、KOH、Ca (0H) 2、胺化合物等）的存在下 或者在提供高溫蒸汽（通常為約100至300°C，并且更典型地為約100至200°C )的情況下 使甘油三酯轉(zhuǎn)化為脂肪酸。另外，也可以使用本領(lǐng)域已知的甘油三酯轉(zhuǎn)化為脂肪酸的任何 反應(yīng)，對(duì)此沒有限制。
[0064] 在通過反應(yīng)方案1提供脂肪酸時(shí)一個(gè)重要的考慮因素是對(duì)生物質(zhì)材料的選擇。雖 然任何的生物質(zhì)油類都可以使用，但是優(yōu)選那些能夠滿足商業(yè)上適用量的生產(chǎn)條件、市售 市場成熟并且價(jià)格波動(dòng)穩(wěn)定的生物質(zhì)材料。因此，可以使用CP0(粗棕櫚油）和SB0(大豆 油）。由于這些生物質(zhì)材料以每年數(shù)百噸的量生產(chǎn)，通過開放市場的交易量有一百萬噸以 上，能夠穩(wěn)定地保證材料的商業(yè)適用量。具體地，含有甘油三酯的材料大多由C16和C18鏈 構(gòu)成。例如，CP0中C16/18的比近似于1，而SB0中則為0. 25。為了用于特殊用途（如食 品，化妝品等），僅從材料中分離出甘油三酯。殘留物為脂肪酸餾分，主要包含脂肪酸（典型 地，脂肪酸占90%或更多）。可將CP0中不含甘油三酯RBD(精制、漂白、除臭）的棕櫚油的 殘留物稱為PFAD (棕櫚脂肪酸餾分），并且可將SB0中不含甘油三酯的殘留物稱為SFAD (大 豆脂肪酸餾分）。由于這些脂肪酸餾分（作為甘油三酯純化過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物）用途有限， 因此它們以相對(duì)低的價(jià)格進(jìn)行交易。
[0065] 長鏈酯反應(yīng)
[0066] 長鏈酯的結(jié)構(gòu)和用途如上所述。通常，使用酸催化劑反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)長鏈酯的制備。大 多數(shù)情況下，將強(qiáng)酸如氏504、此104等用于這些反應(yīng)。也可以使用溫和的酸，如甲酸，但是需 要更嚴(yán)格的條件。制備長鏈酯的反應(yīng)不像低聚反應(yīng)