承载液体制造技术

具有８至１０个碳原子，带有支链的脂族基的醚，特别是支链二癸基醚，可用作钻井泥浆的油相。通过醛化烯烃原料和后续的处理，可获得作为产品的醚。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及承载和减少摩擦的液体，尤其涉及用于钻井和工作金属润滑的液体。钻油井或气井通常包括循环的液体，液体通过钻柱并从钻头上的喷嘴出来，液体通过在钻柱和井孔之间形成的环形通道返回。液体冷却和润滑钻头，并提供静压头以平衡压力，并从钻头移去钻屑。此种液体也用于其它方面，例如地热钻井、水和科研钻井。用于上述目的的含油钻井乳液已使用了多年。该乳液可以是含水的油或含油的水的乳液形式，每种形式通常都有细的分散的固粒悬浮在其中，并含有用于不同目的的各种添加剂，例如，乳化剂，表面活性剂，pH控制剂，杀生物剂，防腐剂，重量和粘度调节剂，氧和硫清除剂，和防流体损失添加剂。传统使用的油是烃油，常常具有芳香烃;近来涉及环境的要求，用于该目的的烃油被大大地脂族化，新近，由于脂族烃不易生物降解，它们的使用越来越受到限制。已经提出许多烃的取代物，这些主要是具有便于被生物降解的官能团的脂肪族材料，例如，酯基。然而，在使用中酯可能被皂化，所带来的问题是气味，粘度提高，形成蜡并且切屑难以从液体中分离。现代技术和生态对钻井液的油相组份的要求必需考虑以下条件。它应是疏水性的和低的极性(以降低粘土和页岩的膨胀)。它应具有尽可能高的闪点，最好是高于100℃。在20℃时粘度至多为20cst(20×10-6m2/s)，最好是从1至12cst，其倾点应低于-15℃，在-5℃和-10℃之间可泵送。它应对CO2和H2S具有低的溶解性。在温度直到250℃，压力直到8000p.s.i.(大约55MPa)和高的pH值(直到每桶10 1b石灰，大约每立方米30kg石灰)条件下能保持物理和化学稳定性，同时在需氧和厌氧条件下能被生物降解。所述材料和它的降解产品对于哺乳动物和海底植物、动物是低毒的，并且气味小。所有这些条件均必须满足，而不降低液体的主要目的，以提供可能的最佳润滑。在EP-A-391251中，提出使用水不溶性的醚作为含水油钻井液组份，醚是由一元醇而制得，该醇具有至少4个碳原子，最佳的是至少6个碳原子。在每个醇基部分具有6，7和至少8个碳原子的对称醚是优选的。所说的醇最好是脂族的、直或支链的，并且可以是不饱和的。所给醚的实例为，正二辛醚，未加规定结构的二(C8)和(C10)醚，以及二-异十三烷基醚。在EP-A-399270中，公开了用于含油水钻井液的类似的醚，提供的实例为，正二癸基和二-异十三烷基醚。然而，上述所有可区别的醚，在钻井液使用中都有缺点。正二辛醚的倾点为-6℃，而正二癸基醚的倾点为+18℃，在实际使用中通常所遇到的温度下它们是难以泵送，或是根本不能泵送的。虽然，二-异十三烷基醚的倾点低于-42℃，但其粘度非常高(在20℃为23.73cst或23.73×10-6m2/s)，使其不能提供钻井液所需要的流变性能。因此，仍然需要一种具有改进技术性能的钻井液，能同时满足目前或可能不久将来的生态要求。第一方面，本专利技术提供至少一种脂族醚在承载组合物，特别是钻井液中的使用，所述醚的氧原子连接于至少一个具有8至10个碳原子的支链烷基或链烯基(下文描述的分子式Ⅰ的醚)。最好，上述的或每一种醚是分子式ⅡR1-0-R2其中R1为具有8至10个碳原子的支链烷基或链烯基，R2为具有7至12个碳原子的支链烷基或链烯基。最好，R2为具有8至10个碳原子的支链烷基或链烯基。最好，R1和最佳的R2含有9或10个碳原子。最佳的是，R1和R2两者是具有10个碳原子的支链烷基。如同可以是醚的混合物一样，可使用混合醚，如C9-0-C10，以及两个脂族基以不同方式支链的醚，不管是对称或不对称的均可。最佳是异构醚混合物。更具体地说，本专利技术提供二-癸基醚的混合物在承载组合物，特别是钻井液上的使用，至少主要部分的二-癸基是支链，而有利的是至少85%，较佳的是90%，而最佳的是全部是支链。最好连于醚的氧原子的碳原子大体上全部是未被替代的基，即至少95%未被取代。同样有益的是，至少15%的基可取代α-碳原子。最好，主要部分，较佳的是至少70%的基是二甲基辛基，例如，3，4-，3，5，-3，6-，3，7-，4，5-，4，6-，和4，7-二甲基辛基。最好，40-60%的基是支链于C-3原子。按照本专利技术第一方面所用的醚或醚混合物，最好具有，由ASTMD97确定的低于-15℃的倾点，较佳的低于-20℃，最佳的低于-30℃。醚或醚的混合物，最好具有，在20℃下由ASTM D445确定的至多为20cSt的粘度，较佳的为从2至10，最佳的是3至8cSt(m2/s·106)。本专利技术也提供一种钻井液，它包括一乳液，该乳液包括至少一种由上述分子式Ⅰ所定义的醚，水，至少选自表面活性剂和乳化剂的一个组分，和至少选自粘土，碱土或碱金属的卤化物，和加重料材的一个组分。乳液可以是含油水乳液或最好是含水油乳液。油相的工作材料基本上由分子式Ⅰ的醚构成，或是可包括与醚在一起的其它油。最好，分子式Ⅰ的醚按重量计至少构成40%，较佳的至少构成60%的油相，其它组分包括那些传统使用的，例如，带有单或多官能醇的天然或合成的饱和或不饱和脂肪酸的酯，除分子式Ⅰ以外的醚，任选的烷氧基胺，醚醇，醚酸，醚酯，醚胺，以及矿物油(尽管由于上述的理由这些不是最佳的)。按照本专利技术所用的醚可以由任何方便的方法制备，它们中的许多已在品业上使用或从文献中可知，例如，威廉逊合成法(例如，合适的醇盐和烷基卤的反应)，将合适的醇加到烯烃中，或最好是，通过使用铝、硫酸或最好是磺酸使合适的醇催化脱水。一种由催化脱水制备醚的最佳方法描述于我们的共同待审批的欧洲申请(申请案号No.91PINT004)，它被引用于此以作为参考。醚的另外一种制备方法是醛化CY至C9支链脂族烯烃原料，氢化所得的醛，蒸馏其产物并回收蒸馏残余物，它特别含有所要求的醚。(由此蒸馏获得的低沸点馏份含有C8至C10的支链脂族醇，它适于作为上段所述的制备醚的原料。)如果希望增加残余物中的醚含量，可以利用EP-A-185477所述的方法，它被引用于此以作参考，该方法包括可选择地裂化蒸馏残余物，并可选择地氢化上述的可选择裂化的残余物，然后对其进行蒸馏，并且回收除去轻醇后剩余的残余物。醚浓度还可进一步提高，即进一步蒸馏低轻醇含量的残余物，回收低沸点含醚的馏分。相应地，在第二方面，本专利技术提供可获得的包含脂族醚的产品在承载液，特别是钻井液上的使用，并且该产品最好是通过醛化脂族的C7至C9烯烃原料，氢化所得的醛，然后蒸馏，并回收蒸馏残余物而制得的。有利的是，本专利技术提供了进一步蒸馏所述残余物所得残余物的使用，即残余物已经可选择地被裂化，可选择地被氢化，该残余物形成高醚含量、低轻醇含量的产品。最好是提供该可获得的产品的使用，所述产品最好是通过蒸馏低轻醇含量产品，从其中回收低沸点含醚的馏份，可选择地进一步蒸馏上述馏份并从其中回收中间馏份而获得。有利的是，用烯烃原料可实现醛化，并在合适条件下可获得上述的按照本专利技术第一实施方案的醚，即分子式Ⅰ的醚并且最好是分子式Ⅱ的醚，可以理解，按照本专利技术第二实施方案的醚，通常是所述分子式的醚的混合物，通常是与除分子式Ⅰ或Ⅱ以外的醚相混合，并且通常与其它醛化和氢化产品混合。在该产品中，按重量比计，分子式Ⅰ的醚较好的是从25至90%，最好是从60至90%，具有的醚醇、醇和醛直到4本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有８至１０个碳原子，带有支链的脂族基的醚，特别是支链二癸基醚，可用作钻井泥浆的油相。通过醛化烯烃原料和后续的处理，可获得作为产品的醚。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G艾伦戴维，S托尔，
申请(专利权)人：埃克森化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]