[发明专利]用于钻井液的环保溶剂体系/表面活性剂体系

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2012年6月28日提交的美国临时申请序号No. 61/665,369的权益，其并入本文作为参考。

发明领域

本发明涉及环保乳液体系和组合物用于油田生产、油井处理和相关的油田用途，特别是在钻井液，如钻井泥浆等中的用途。

发明背景

通常通过在地层或油藏内钻至适当深度的油井从地层或油藏中采收油/石油。在这样的采收中，使用各种辅助流体，如解卡液、钻井液、隔离液(spacers)、封隔液、修井液、增产液（stimulation fluids）和压裂液。在井眼中需要例如钻井液，如钻井泥浆润滑钻头以及除去岩屑以将它们运往地表。钻井液也可用于平衡地层压力以防止地层流体（例如地层水、油和气体）过早进入井并防止井眼塌陷。

钻井液，特别是钻井泥浆可以是油基的，即用连续油相运行，或是水基的，即油相在连续水相中乳化。水基钻井泥浆可具有通常最多50%的乳化油相含量，也被称作O/W乳化泥浆。但是，油基钻井泥浆组合物——其中油构成可流动/连续相或构成连续油相形式的可流动相的至少极大部分——可含有5重量%至10重量%至20重量%，最多大约40重量%至50重量%至60重量%的分散水相的量。这样的钻井泥浆体系的非水相由所谓的载液形成。

但是，这样的钻井泥浆面临缺点，如缺乏可用的良好的乳化剂/表面活性剂，这使钻井泥浆中的油分离到水相上。油分离到水相表面上被称作“辉光(sheen)”。这样的辉光对环境和活生物体有害，例如当沉积在海洋生物的鳃上时常常造成中毒和死亡。

所用的典型乳化剂与环保基础油，包括但不限于植物油、芥花籽油（canola oil）、菜籽油、合成烃溶剂，如二聚合成润滑剂等不合，它们通常比传统基础油更亲脂。传统基础油由于它们对海洋生物的毒性而正在被淘汰。在另一实施方案中，环保基础油或基础油组分包括棕榈油、大豆油、菜籽油、高芥酸菜籽油、葵花籽油、花生油、棉籽油、棕榈仁油、亚麻籽油、椰子油、橄榄油、红花油、芝麻油、桐油、芥花籽油、蓖麻油、白芒花籽油、大麻油中的至少一种。

通常通过生物试验测定泥浆的毒性，其中使海洋微生物暴露在不同浓度的泥浆成分下。目的是找出在对环境毒性最低的同时满足物理、技术要求的泥浆体系。

在使用中，钻井液，包括钻井泥浆在大深度下加热至最多250℃或更高的高温；以高压为主，同时钻井泥浆中的化合物都必须保持化学稳定并且绝不能表现出粘度行为的任何严重变化，同时仍继续形成稳定的乳液。

因此希望提供比传统组合物更环保、同时也保持传统组合物的高性能的钻井液，特别是钻井泥浆组合物。

发明概述

本发明包括油田生产和注入液，特别是钻井液，如钻井泥浆，其含有一种或多种支链或直链二元酯，其中该油田具有改进的性质，包括但不限于润滑性、乳化、相对改进的环境状况以及改进的流变性质。本文所述的所用二元酯表现出改进的健康、安全和环境（HSE）状况。它们容易生物降解，不可燃（具有高闪点）、无毒、无刺激并且不致敏。它们还具有极低的蒸气压（根据CARB 310和EU 1999/13/EC，非VOC）和高沸点，同时保持低粘度。

从下列详述和实施例中可看出本发明，其一方面包括一种油田生产液，其包含下列成分的混合物：(a) 至少基础油组分；和(b) 包含二元酯的共混物的添加剂组分。基础油组分在一个实施方案中是环保基础组分或比工业中目前使用的油更环保的基础组分。该油田生产液通常是钻井液。在一些实施方案中，该钻井液是钻井泥浆、润滑液、载液等。该基础油组分通常是一种或多种环保基础油、植物油、芥花籽油、菜籽油、合成烃溶剂，如二聚合成润滑剂。该油田生产液还可包含一种或多种附加基础油组分。该油田生产液还可包含一种或多种附加添加剂组分，如乳化剂等。

该二元酯可衍生自己二酸、戊二酸和丁二酸或它们的异构体。在一个具体实施方案中，该二元酯共混物由混合物甲基戊二酸二烷基酯、乙基丁二酸二烷基酯和任选己二酸二烷基酯构成，其中烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。在另一具体实施方案中，该二元酯共混物由混合物戊二酸二烷基酯、丁二酸二烷基酯和己二酸二烷基酯构成，其中烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。在再一具体实施方案中，该二元酯共混物由甲基戊二酸二烷基酯、乙基丁二酸二烷基酯、戊二酸二烷基酯、丁二酸二烷基酯和己二酸二烷基酯中的两种或更多种构成，其中烷基独立地包括C₁-C₁₂烃基。