专利名称：用于钻探流体的润滑剂添加剂的制作方法
用于钻探流体的润滑剂添加剂本申请涉及特定的酯在油基钻探泥浆组合物中作为添加剂的用途，并且涉及含有 这些添加剂的钻探泥浆组合物。此处根据本发明的添加剂特别用于改善钻探泥浆的润滑作用。钻孔处理试剂是可用于油田或天然气田勘探钻探的所有类型的辅助液体。此处认 为所谓的钻探泥浆组合物以及在其上建立的钻探浆料或钻探泥浆有特别的重要性，其既可 用于陆基钻孔又可用于海基钻孔。一方面，已知水基钻探泥浆除这种钻探泥浆的其它常规 辅助剂外还具有约1-50%含量的乳化油相，其还称作0/W乳液泥浆。另一方面，在实际中广 泛使用油基泥浆体系，在该体系中油作为连续油相形成可流动相或至少形成大部分的可流 动相。基于W/0乳液在闭合油相中含有分散水相的所谓反相(invert)钻探浆料在此处特 别重要。分散水相的含量通常为至少约5-10重量％至约50-60重量％。然而，除这些W/0 反相钻探浆料外，还已知所谓的纯油泥浆，其液相几乎全部由连续油相形成，并且至多含有 少量(通常不超过约5-10重量％ )分散形式的水相。这类泥浆体系的非水相由所谓的载 体形成。其起初为柴油，与特定添加剂混合其形成实际的钻探泥浆。然而，在20世纪80年 代末，出现对环境友好的泥浆体系和因此载体的需求。特别地，这些将比迄今为止所使用的 柴油具有更好的可生物降解能力。除例如EP 0374 672 A1中描述的各种液体酯外，还研究 了烯属烃的可用性。此处例如参考EP 0 765 368 A1，其主题为所谓a烯烃作为载体的用 途。这种油基钻探泥浆组合物配制剂中的一贯问题之一是所述组合物的不充分润滑 作用，然而其可通过加入添加剂来改善。该问题特别出现在油相含有短链和支链石蜡的泥 浆中，而且出现在含有C链长度例如为C14-C18的直链a烯烃或内烯烃的油相中。在同时 已在海上领域中变得常见的转向钻孔中，也要求提高油基泥浆体系的润滑作用。目前发现通过使用特定多元醇酯可引起油基钻探泥浆的润滑作用的改善。本发明的目的是由以下组分制备的低聚甘油脂肪酸酯在油基钻探泥浆组合物中 作为润滑剂添加剂的用途(a)酸组分，选自(al)通式(I)R-COOH(I)的脂肪酸，其中R表示具有7_21个C原子的饱和或不饱 和支链或直链烷基或链烯基，和/或(a2) 二羧酸，(a3) 二聚脂肪酸，和/或(a4)低聚脂肪 酸，和/或(a5)羟基脂肪酸，与(b)多元醇组分，其选自低聚甘油或低聚甘油的烷氧化物。根据本发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与脂肪酸通 过酸或碱催化酯化获得。EP 064 697 A1描述了作为PVC的滑润剂的各种低聚甘油酯。在 该公开中，还描述了通过碱催化从脂肪酸和聚-或低聚甘油制备低聚甘油酯。本发明意义 上的低聚甘油酯(或缩写为“低聚甘油酯”)通常为在室温下为液体的化合物并且由各种 低聚甘油酯的混合物组成，其中还可包含原料，特别是甘油。典型地，可用于制备根据本发 明的低聚甘油酯的工业级低聚甘油含有二-和三甘油与四-和五甘油以及甘油的混合物。
3取决于低聚甘油的品质，这些可含有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已知将低聚甘油脂肪酸酯与选定的烷基酚树脂一起使用来改善燃料油的润滑能力。US 2003/0114316 A1公开了反相钻探泥浆体系，即含有乳化形式的并排式水相和油相并且仅 作为油包水乳液的组合物，其中油相是连续的而水相构成不连续相，其中这些反相体系必 须含有作为乳化剂的二 _或三甘油的脂肪酸酯或聚甘油的酯(分别与C10-C20部分的脂肪 酸)。该公开的酯必须是这些C10-C20脂肪酸与二 -或三甘油或聚甘油的二酯，其中仅通过 名称公开了聚甘油-2-二异硬脂酸酯和聚甘油-3-二异硬脂酸酯。根据US 2003/0114316 的教导这些酯充当乳化剂，以便制备所需的反相乳液。由该公开不能看出作为润滑剂的适 宜性。特别考虑符合式⑴的(al)类型脂肪酸作为根据本发明的酯的酸组分(a)。此 处优选提及的是己酸、辛酸、2-乙基己酸、癸酸、月桂酸、异十三烷酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、棕 榈油酸、硬脂酸、异硬脂酸、油酸、反油酸、岩芹酸、亚油酸、亚麻酸、桐酸、花生酸、顺9 二十 碳烯酸、山嵛酸和芥酸及其混合物，其例如由于技术原因而在天然脂肪和油的高压裂解期 间或者在来自Roelen羰基合成的醛的还原期间出现。优选具有12_18个碳原子的工业级 脂肪酸，例如椰子、棕榈、棕榈仁或动物脂脂肪酸。特别优选的是其中脂肪酸组分(al)选自 单-或多不饱和，优选直链脂肪酸和优选直链不饱和单羧酸的低聚甘油酯，其中特别优选 也为工业级品质的油酸。同样优选其组分(al)选自妥尔油脂肪酸的低聚甘油酯。妥尔油脂 肪酸特别含有亚油酸和共轭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％ )和饱和脂肪酸(1-3重量％ )的混合物。除(al)类型的单羧 酸外，二羧酸(a2)、(a3)或(a4)类型的二聚脂肪酸或者低聚脂肪酸也是合适的。二羧酸(a2)同样为合适的酸组分。这些是分子中含有两个-C00H官能团的羧酸， 其中特别优选饱和二羧酸。二羧酸(a2)优选含有4-22个C原子，特别是6-18个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。不饱 和二羧酸也是可能的，例如富马酸或马来酸。(a2)组的二羧酸不包括(a3)组的二聚脂肪 酸。在另一方面，二聚脂肪酸(a3)是在室温(21°C )下为液体的氧化稳定的二羧酸，其 例如通过将不饱和脂肪酸如油酸、脱水蓖麻油(ricinene)脂肪酸或妥尔油脂肪酸在排除 氧气的情况下催化二聚获得。取决于所用的脂肪酸，该连接产生直链、单环或芳族结构。该 反应主要在Diels-Alder类型的加成后在孤立双键的异构化下进行。可商购的二聚脂肪酸 进行蒸馏后处理并且由混合物组成，所述混合物除例如少量直链和支链C18单羧酸(单体脂 肪酸)外，还主要含有除痕量高级聚合脂肪酸外的C36 二羧酸和不同高比例(取决于后处理 结果)的C54三羧酸(三聚脂肪酸)。工业制备含有> 97重量％二羧酸的高纯度二聚脂肪 酸以及氢化的完全不发黄类型。低聚脂肪酸(a4)为不饱和脂肪酸彼此的反应产物，其中大于2个且最多5个脂肪 酸分子必须彼此反应。该酸组分同样为不同低聚物彼此的混合物。在各种脂肪酸源存在下制备或通过混合获得的低聚甘油酯的混合物优选作为用 于酯化的多元醇组分。尤其还优选的是通过式(II)的低聚甘油与脂肪酸混合物，优选饱和 和不饱和脂肪酸((al)类型)和/或二羧酸(a2)、二聚和/或低聚脂肪酸((a3)和(a4)类
4型)的混合物的反应制备的那些低聚甘油酯。另外，羟基脂肪酸也可用作组分(a5)，其中例如蓖麻油酸和特别优选羟基硬脂酸 是这类脂肪酸的代表。本发明教导意义上的组分(b)即低聚甘油在分子中含有2-10个甘油单体，其中取 决于制备方法(例如反应温度或反应时间或所用催化剂)，不同低聚物的混合物彼此存在。 具有大于10个甘油单体的分子称作聚甘油。根据本发明的酯的多元醇组分(b)，即低聚甘油，可优选用以下通式(II)描述 其中n表示2-10的数。优选地，主要含有2-8个，优选4_8个甘油单体的那些低 聚甘油可用作多元醇组分(b)。此时所述酯优选符合通式(III) 其中n表示2-10的数，R表示氢原子或基团C0-R'，其中R'则表示具有7_21个 C原子的饱和或不饱和烷基或链烯基，其中必须将低聚甘油的至少一个0H官能团酯化。取 决于低聚甘油的品质，这些可含有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)显示了具有酸组分(al)的低聚甘油酯。当将羟基脂肪酸(a4)用于 酯化时，基团R当然还可包括具有一个或多个游离羟基官能团的烷基或链烯基。除低聚甘油外，还可使用它们的烷氧化物，即低聚甘油与环氧乙烷和/或烷氧化 甘油的低聚物与环氧乙烷和/或环氧丙烷的反应产物，作为用于根据本发明的酯的醇组 分。此处优选乙氧化低聚甘油。如果酯化中脂肪酸低聚甘油的摩尔比为5 1-1 1，优选为4 1-1 1，特 别为4 1-1.5 1则其是优选的。然而，当二聚脂肪酸(a2)或低聚脂肪酸(a3)用作脂 肪酸组分时，特别优选脂肪酸低聚甘油为1 1-1 2。此外，在优选实施方案中，为了制备低聚甘油脂肪酸酯，酯化中酸组分的羧基 数目与多元醇组分的羟基数目的摩尔比为5 1-1 1，优选为4 1-1 1，特别为 4 1-1.5 1。当选择二聚脂肪酸(a2)或低聚脂肪酸(a3)作为酸组分时，特别优选酸组 分的羧基数目与多元醇组分的羟基数目的摩尔比为1 1-1 2。当使用几种酸组分的混 合物时，羧基的数目为所有酸组分的羧基的和。当使用几种多元醇组分的混合物时，羟基 的数目为所有多元醇组分的羟基的和。取决于酯化的反应条件，全酯或不同偏酯的混合物 (任选与全酯混合)可彼此存在。本发明技术教导意义上的低聚甘油酯主要为偏酯，其中优 选低聚甘油三酯和/或四-和/或五酯。本发明的低聚甘油酯在油基钻探泥浆中用作添加剂，特别是用于润滑。此处优选
5根据本发明的低聚甘油酯作为润滑剂的作用。作为润滑剂，特别是在润滑中的用途此处定 义为泥浆例如与钻杆和/或地层的摩擦通过加入所述组合物而得到显著降低的时候。因此本发明的其它目的涉及根据本发明的低聚甘油脂肪酸酯作为油基钻探泥浆 组合物的润滑剂，优选在润滑中的用途。在下文中，油基钻探泥浆(0BM=油基泥浆)理解 为指相对于在室温(21°C)下为液体的组合物的相含有至少大于50重量％的油相，优选大 于70重量％，特别大于80重量％，此处特别优选大于90重量％不与水相溶的油作为液相 的那些体系。本发明教导优选包括低聚甘油酯在形成油包水(W/0)或水包油(0/W)乳液的泥浆 中作为润滑剂添加剂的用途，其中特别优选W/0体系(也称作反相泥浆)。油基泥浆体系通常是其中油作为连续油相形成可流动相或至少大部分可流动相 的那些。基于W/0乳液在闭合油相中含有分散水相的所谓反相钻探浆料在此处特别重要。 分散水相的含量通常为至少约5-10重量％至约50-60重量％。然而，除这些W/0反相钻探 浆料外，也已知所谓的纯油泥浆，其液相几乎全部由连续油相形成，并且至多含有少量(通 常不超过约5-10重量％ )分散形式的水相。根据上述的低聚甘油酯在钻探泥浆组合物中可单独地或者与其它，优选油溶性组 分混合用作润滑剂添加剂，特别是用于润滑。其中泥浆例如与钻杆和/或地层的摩擦通过 加入所述组合物而得到显著降低。烃、脂肪酸酯、脂肪酸、脂肪醇、表面活性剂、甘油、甘油三 酯或二醇或这些化合物的任何所需混合物在此处是合适和优选的。表面活性剂同样是用于低聚甘油酯的合适混合组分。此处，基本上可使用所有类 型的表面活性剂，无论它们是阴离子、非离子、两性离子或阳离子表面活性剂。然而，优选非 离子和阴离子表面活性剂。阴离子表面活性剂的典型实例为皂类、烷基苯磺酸盐、烷烃磺 酸盐、烯烃磺酸盐、烷基醚磺酸盐、甘油醚磺酸盐、甲基酯磺酸盐、硫代脂肪酸、烷基硫酸盐、 脂肪醇醚硫酸盐、甘油醚硫酸盐、脂肪酸醚硫酸盐、羟基混合醚硫酸盐、单甘油酯(醚)硫酸 盐、脂肪酸酰胺(醚)硫酸盐、单_和二烷基磺基琥珀酸盐、单_和二烷基磺基琥珀酰胺酸 盐、磺基三甘油酯、酰胺皂类、醚羧酸及其盐。在本发明技术教导意义上后者是特别优选的 表面活性剂组分。非离子表面活性剂的典型实例为脂肪醇聚二醇醚、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、混合醚或混合甲缩 醛、任选部分氧化的烷(链烯)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、脱水山梨糖醇酯、聚山梨酸酯和胺氧化物。当非离子表面活性剂含有 聚二醇醚链时，这些可具有常规，但优选有限的同系物分布。表面活性剂是添加剂中的任选 组分。它们优选以1-15重量％，特别是2-15重量％，优选3-9重量％的量使用，分别相对 于产物混合物。当低聚甘油酯与其它组分一起用作添加剂时，低聚甘油酯和其它组分优选以 10 1-1 1，优选8 1-6 1，特别是5 1-1 1的重量比一起使用。在本发明意义上，添加剂(如果合适因此仅低聚甘油酯或不同低聚甘油酯的混合 物)优选以相对于泥浆总重量为10-0. 1重量％的量使用。有利的范围为5-1重量％，特别 为3-1. 5重量％。因此本发明技术教导还包括改善油基钻探泥浆的润滑效果，优选润滑钻 探泥浆的方法，其中将低聚甘油酯以0. 1-10重量％的量加入到泥浆中。本发明的另一个目的涉及含有非水油相、增重剂、降滤失剂、盐和如果合适水相、乳化剂、粘度调节添加剂、润湿剂、生物杀伤剂、缓蚀剂和/或碱藏的钻孔处理组合物，其中 非水相全部或部分选自以下a)具有5-22个C原子的石蜡，和/或b)分子中具有12-30个C原子的内烯烃，和/或c)通式R-C00-R'的羧酸酯，其中R表示具有15_25个C原子的直链或支链饱和 或不饱和烷基，R'表示具有3-22个C原子的饱和直链或支链烷基d)矿物油e)具有12-30个C原子的直链a烯烃(LA0)f)碳酸酯其中钻孔处理组合物包含添加剂，所述添加剂含有相对于总泥浆重量为0. 1-10 重量％的量，优选为1-5重量％的量，特别为1-4重量％的量的根据上述的低聚甘油酯或者 由这些组成。此处可优选其液体组分的密度为1. 2-3. Og/cm3,特别为1. 5-3. Og/cm3的那些钻探 泥浆。根据本发明体系的油相含有单独的组分a)_e)或者与酯c) 一起混合和任选与其它 合适油相混合的组分a)、b)、d)或e)。油相a)_e)彼此的任何所需混合物也是可能的。本发明的另一个目的涉及上述低聚甘油脂肪酸酯作为润滑剂的用途，优选在上述 钻孔处理组合物中。在这种用途的情况下，优选与没有根据本发明的低聚甘油脂肪酸酯的 泥浆的摩擦相比，泥浆例如与钻杆和/或地层的摩擦通过加入所述试剂得到显著降低。这 通常涉及通过加入根据本发明的低聚甘油脂肪酸酯降低泥浆的粘度。组分a)根据本发明使用具有5-22个C原子的直链或支链石蜡作为组分a)。如所已知的， 石蜡(更准确地称作烷烃)为饱和烃，对于直链和支链代表，其符合总通式CnH2n+1。环烷烃 符合总通式CnH2n。特别优选直链和支链石蜡，而不太优选环状石蜡。特别优选使用支链石 蜡。此外优选室温下为液体的那些石蜡即每个分子具有5-16个C原子的那些。然而，还可 优选使用C原子为17-22个的具有蜡状稠度的石蜡。然而，优选使用不同石蜡的混合物，其 中如果这些混合物在21°C下仍为液体则其是特别优选的。这种混合物可例如由具有10-21 个C原子的石蜡形成。在钻探泥浆(优选反相类型的那些，其中根据本发明的低聚甘油酯 用作增稠剂)中石蜡单独或者作为与其它油相的混合物组分是特别优选的油相。组分b)根据本发明可使用内烯烃(下文缩写为10)作为组分b)。10同样是本身已知的 化合物，其可通过本领域熟练技术人员已知用于此的所有方法制备。EP 0 787 706 A1描 述了例如通过在磺酸或过磺酸上将a烯烃异构化合成10的方法。其特征在于如此获得的 10为直链并且含有至少一个不位于烷基链a位的烯属双键。优选地，根据本发明使用那 些10或10混合物，其包括分子中具有12-30个C原子，优选具有14-24个C原子，分子中 特别具有至多20个C原子的10。组分c)此外，通式R-C00-R'的酯(其中R表示具有15-25个C原子的直链或支链饱和或 不饱和烷基，R'表示具有6-22个C原子的饱和直链或支链烷基)是根据本发明的油相的 组分。同时，这类酯是已知的化合物。它们在钻探泥浆中的主要用途是例如EP 0 374 672A1或EP 0 374 671 A1的目的。特别优选使用这种酯，其基团R表示具有15-25个C原子 的饱和或不饱和烷基，R'表示具有3-10个C原子的饱和烷基。此处特别优选饱和化合物。 在本发明教导范围内，油相除根据上述的酯外还优选含有最多15重量％ (相对于油相)具 有基团R(其表示C原子超过23个的烷基)的其它酯。组分d)矿物油是由矿物原料(石油、褐煤和黑煤、木材或泥炭)获得的液体蒸馏产物的统 称，其基本上由饱和烃的混合物组成。矿物油优选仅含有少量，优选小于3重量％的芳烃。 优选基于石油且在21°C下为液体的矿物油。矿物油优选具有180-300°C的沸点。组分e)直链a烯烃(缩写为LA0)是在1位(“ a C原子”)不饱和的非支链烃。它们可 基于天然物质，但还特别合成地广泛获得。基于天然物质的LA0通过基于天然物质的脂肪 醇的脱水而作为具有偶数碳原子数的直链产物获得。合成(通过乙烯低聚制备)获得的 LA0在链中通常含有偶数碳原子数，但是用于制备奇数化a烯烃的方法现今也是已知的。 在根据本发明定义的意义上，由于它们的挥发性，它们在分子中通常具有至少10个，优选 至少12-14个C原子。在室温下可流动的LA0的上限为C18-20。然而，在本发明上下文中 该上限对于该类物质的可用性不是限制性的。因此，用于根据本发明的教导上下文中的合 适LA0化合物的上限显著高于前述C18-20极限值，并且可达到例如C30。组分f)在本申请的上下文中，碳酸酯理解为指具有8-22个C原子的脂肪醇的碳酸酯，优 选碳酸的二酯。在DE 4018228 A1中描述了这类化合物及其作为钻探泥浆组合物的油相的 用途。除组分a)_f)外，油相还可含有其它水不溶性组分，条件是这些是生态相容的。因 此根据本发明油相的其它特别合适的混合物组分具体为(i)Cl_5单羧酸与1-和/或多官能醇的酯，其中1元醇的基团具有至少6个，优选 至少8个C原子，多元醇分子中优选具有2-6个C原子，(ii)选自以下的第二种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异构体， 其中所述第二种酯分别具有C原子数为1-5的羧酸酯基团，具有6-24个C原子的一元醇的 水不溶性醚，(iii)具有8-36个C原子的水不溶性醇(iv)聚 a 烯烃(PA0)(v)组分(i)-(iv)的混合物。当它们是乳液类型的那些时，根据本发明的钻探泥浆含有作为其它组分的乳化 剂。其选择的决定因素为泥浆的类型。实际可用于W/0乳液形成的乳化剂是特别选择的亲 油脂肪酸盐，例如基于酰胺胺化合物的那些。这些的实例描述于US 4，374，737和其中引用 的文献中。用于形成钻探泥浆的乳化剂可与根据本发明本身用于添加剂中的那些相同或不 同。
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作为乳化剂，优选考虑特别归属以下物质类别之一的非离子乳化剂含有亲脂基 并且能够烷氧化的天然和/或合成来源基础分子的(低聚)烷氧化物，特别是低级烷氧化 物，其中此处特别重要的是对应的乙氧基化物和/或丙氧基化物。已知所示类型的烷氧化 物为非离子乳化剂(即在烷氧化基团上具有末端游离羟基)，然而对应的化合物还可由端 基例如通过酯化和/或醚化闭合。用于本发明目的的其它重要类别的非离子乳化剂为特别 具有2-6个C原子和2-6个0H基团的多官能醇和/或其低聚物与含有亲脂性基团的酸和 /或醇的偏酯和/或偏醚。当它们另外含有键合到其分子结构中的(低聚)烷氧基，此时 特别是对应的低聚乙氧基时，此时这种类型的化合物也是特别合适的。在基础分子中具有 2-6个0H基团的多官能醇或从其衍生的低聚物可特别为二醇和/或三醇或者它们的低聚 产物，其中二醇和甘油或者它们的低聚物可能特别重要。环氧乙烷/环氧丙烷/环氧丁烷 嵌段聚合物类型的已知非离子乳化剂也归属于多官能醇的偏醚范围。对应乳化剂组分的其 它实例为长链醇的烷基(聚)苷和已提及的天然和/或合成来源的脂肪醇或者烷基羟基酰 胺、胺氧化物和卵磷脂。在根据本发明的意义上，目前共同使用可商购的烷基(聚)苷化合 物(APG化合物)作为乳化剂组分可能尤其特别有趣，因为此处关注具有特别明显的生态相 容性的乳化剂类别。虽然没有完全声称，但从此处列出的合适乳化剂组分的物质类别看，此 外必须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、链烷醇酰胺、烷基酚和/或其与甲醛的反应产物以及含有亲脂基团的 载体分子与低级烷氧化物的其它反应产物。如所示，相应反应产物还可通过端基至少部分 闭合。多官能醇的偏酯和/或偏醚的实例特别是与脂肪酸的对应偏酯，例如为甘油单_和 /或二酯、乙二醇单酯、低聚多官能醇的对应偏酯、脱水山梨糖醇偏酯等的类型，以及与醚分 组的对应化合物。在根据本发明教导意义上，可能有利的是在根据上述的反相钻探泥浆中 免除使用聚甘油的二脂肪酸酯，特别是聚甘油_2或_3 二硬脂酸酯或者二-和/或三甘油 与C10-C20脂肪酸的二脂肪酸酯。根据本发明的组合物的油相优选具有低于0°C，优选低于_5°C (依据DIN ISO 3016 :1982-10测得)的倾点。所述油相在0°C下的Brookfield粘度为最大50mPas。根 据本发明的钻孔处理组合物在其形成W/0型油基钻探泥浆时具有10-70mPas的塑性粘度 (PV)和5-601b/100ft2的屈服点(YP)，分别50°C下测定。油相的运动粘度(在20°C下按照 Ubbelohde测得)应优选为最大12mm2/sec。根据本发明的组合物的水相优选具有7. 5-12, 优选7. 5-11，特别是8-10的pH。除所列的成分外，根据本发明的组合物还含有添加剂，例如增重剂、降滤失剂、其 它粘度调节添加剂、润湿剂、盐、生物杀伤剂、缓蚀剂和/或碱藏以及尤其乳化剂。此处适用 相应处理流体组成的一般规律，在下文参考相应钻探浆料以举例方式就其给出了信息。添 加剂可以是水溶性、油溶性和/或水或油可分散的。常规添加剂可为降滤失剂，增加结构粘度的可溶和/或不溶物质，碱藏，用于抑 制在钻探地层如水可溶胀粘土和/或盐层与例如水基钻探流体之间不希望的水交换的试 剂，用于更好地吸收固体材料表面上的乳化油相的润湿剂，以例如改善润滑作用而且还改 善暴露岩石地层或岩石表面的亲油闭合，生物杀伤剂以例如抑制对0/W乳液的细菌侵蚀等 等。仅以摘录方式相应地提及如下细分散添加剂以提高泥浆密度广泛使用硫酸钡(重晶 石)，但也使用碳酸钙(方解石)或者钙和镁的混合碳酸盐(白云石)。
增加结构粘度同时还充当降滤失剂的试剂此处应首先提及的是膨润土或疏水化 膨润土。对于盐水泥浆，其它类似的粘土，特别是绿坡缕石和海泡石实际上是相当重要的。在这方面还可明显重视天然和/或合成来源的有机聚合物化合物的共同使用。此 处应特别提及淀粉或化学改性淀粉、纤维素衍生物如羧甲基纤维素、瓜尔胶、六氟三氟甲氧 基丙烷(synthane)胶或者纯合成的水溶性和/或水可分散性聚合物化合物，特别是具有或 不具有阴离子或阳离子改性的高分子聚丙烯酰胺化合物类型。用于调节粘度的稀释剂所 谓的稀释剂可以是有机或无机性质。有机稀释剂的实例为单宁和/或白雀木提取物。其的 其它实例为褐煤和褐煤衍生物，特别是木素磺酸盐。
实施例低聚甘油酯的制备在釜中将924g(77重量％ )的工业级油酸(酸值201. 2)与276g(23重量％ )低 聚甘油(0H值1178)混合(重量比3. 3 1)混合，然后在氮气气氛下将其加热至240°C。 蒸馏除去释放的反应水。当反应混合物的酸值小于5时，将压力降低至22毫巴。然后，将该 混合物冷却至90°C。接着加入ig(i重量％ )漂白土<Tonsil )，然后搅拌该混合物约0. 5 小时。获得1080g棕红色透明液体。以类似的方式制备总共5种不同的低聚甘油酯
添加剂编号脂赚脂肪甘油
作为添加剂，在每种情形中同样加入17. 5g低聚甘油酯(1)。为了对比，测量没有 添加剂的泥浆。通过Almen-Wieland试验就泥浆的润滑作用对它们进行测试。以下转换因 数适用于转换为 SI 体系:llbf = 4. 448m kg s ；lib = 0. 454kg ；lgal = 3. 791。
图1显示了泥浆(I)的测量结果图，第一条具有加入的添加剂(1)，第二条不具有 添加剂。可看出在相同的载荷下具有加入的添加剂的泥浆比不具有添加剂的泥浆具有更低 的摩擦值。图2涉及泥浆(II)，然而，其中与不具有任何加入的添加剂的泥浆相比，以10. 5g、 17. 5g和30. 0g的量加入添加剂(1)。此时，也可看出根据本发明的低聚甘油酯的影响，改 善了泥浆的润滑。图3涉及泥浆(III)，其再次在具有加入的添加剂(1)和不具有添加剂的情况下测 得。可看出具有低聚甘油酯(1)的体系比不具有加入的添加剂的泥浆经受住了明显更大的
压力,
1权利要求
低聚甘油脂肪酸酯在油基钻探泥浆组合物中作为润滑剂添加剂的用途，所述低聚甘油脂肪酸酯由以下组分制备(a)酸组分，选自(a1)通式(I)的脂肪酸R-COOH (I)其中R表示具有7-21个C原子的饱和或不饱和支链或直链烷基或链烯基，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)羟基脂肪酸，(b)多元醇组分，其选自低聚甘油或低聚甘油的烷氧化物。
2.根据权利要求1的用途，其特征在于式(I)的脂肪酸选自不饱和直链脂肪酸。
3.根据权利要求1或2的用途，其特征在于选择低聚甘油脂肪酸，所述低聚甘油脂肪 酸通过将式(II)的低聚甘油与脂肪酸混合物，优选饱和和不饱和脂肪酸和/或二羧酸和/ 或二聚和/或低聚脂肪酸的混合物转化而制备 其中n表示2-10的数值。
4.根据权利要求1-3中至少一项的用途，其特征在于使用低聚甘油的三酯、四酯和/或五酯。
5.根据权利要求1-4中至少一项的用途，其特征在于将油酸或妥尔油脂肪酸或其混合 物用作用于酯化的脂肪酸。
6.根据权利要求1-5中至少一项的用途，其特征在于酯化中脂肪酸低聚甘油的摩尔 比为 5 1-1 1，优选 4 1-1 1，特别是 4 1-1.5 1。
7.根据权利要求1-6中至少一项的用途，其特征在于酯化中二聚脂肪酸或低聚脂肪酸 与低聚甘油的摩尔比为1 1-1 2。
8.根据权利要求1-7中至少一项的用途，其特征在于将低聚甘油酯与表面活性剂、烃、 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剂。
9.改善油基钻探泥浆，优选反相钻探泥浆的润滑作用的方法，其中将根据权利要求1 中描述的低聚甘油酯以0. 1-10重量％的量加入到泥浆中。
全文摘要
描述了低聚甘油脂肪酸酯作为油基钻探流体的添加剂以增强这些钻探泥浆体系的润滑性的用途，所述低聚甘油脂肪酸酯由以下组分制备(a)酸组分，选自(a1)通式(I)的脂肪酸，其中R为具有7-21个C原子的饱和或不饱和支链或直链烷基或链烯基，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)羟基脂肪酸，与(b)多元醇组分，选自低聚甘油或低聚甘油的烷氧化物。
文档编号C09K8/36GK101855313SQ200880115961
公开日2010年10月6日 申请日期2008年9月12日 优先权日2007年9月14日
发明者D·梅克, H·穆勒 申请人:埃默里油脂化学有限公司