JPS6128712B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、ウオーターロス減少能の優れたボー
リング用泥水組成物に関するものである。 油井掘削技術において、泥水組成物を使用する
ことが必要である。泥水はdrill stem（ドリル
茎）の潤滑剤として、掘りくずの坑底から地表面
までの運搬キヤリヤーとして、ドリルビツトの冷
却剤として、さらには油井が崩れるのを防ぐた
め、その壁面にfilter cake（泥壁）を形成するた
め使用されている。これらの重要な機能を適切に
発揮させるためには、泥水はウオーターロス減少
能、安定な粘度およびチクソトロピツク等の諸性
質を常時有していなければならない。 従来のウオーターロス減少剤としてはNa−
CMCが広く用いられてきた。この場合、泥水の
使用水は清水、海水のどちらでもよく、海水系泥
水の場合は、Na−CMCの置換度（DS）を単に上
げるだけで耐塩性を持たせることができていた。
しかし、近年、油井はより深くなりつつあり、地
下層中に大量のCaCl₂などの多価塩を含むような
ところを掘削することが要求される。 さらに、膨潤性Shaleを掘削するに有効な泥水
は、Ca（OH）₂の飽和水系（PH＞10）からなるた
め、従来のNa−CMCでは何らウオーターロス減
少剤としては期待できない。このことは単にNa
−CMCの添加量を増しても同様である。 そこで、本発明の目的はこのような多価塩を大
量に含む泥水系でも優れたウオーターロス減少能
を有する泥水組成物を提供浪することにある。さ
らに、本発明の目的は、上記のような性質をも兼
ね備え、広範囲のPH領域で、適切な諸性質を提供
することにある。なお、ウオーターロス減少剤の
添加量は、高塩濃度泥水系に対して、2ppm
（0.571重量％）程度が一般的であり、好ましくは
ウオーターロスは、この添加量で20ml以下であ
る。ウオーターロスは小さければ小さいほどよ
い。 本発明者等は、前述した現状に鑑み、多価塩あ
るいは多価塩と一価塩の両者を含有するボーリン
グ用泥水に対して、安定な水溶性ウオーターロス
減少剤を得るべく、鋭意研究の結果、本発明に到
達したものである。 即ち、一価塩または多価塩の少なくとも１種を
含むボーリング用泥水に、置換度が0.5ないし2.5
のスルホエチルセルロースアルカリ金属塩と平均
分子量が1000ないし1000000のポリエチレングリ
コールを必須成分として含有することを特徴とす
るボーリング用泥水組成物を提供するものであ
る。 スルホエチルセルロースのアルカリ金属塩に対
してポリエチレングリコールを併用するとウオー
ターロス減少能に相乗効果を発揮し、優れた泥水
組成物とすることができる。 次にスルホエチルセルロースアルカリ金属塩の
くり返し単位の構造式（ただし、置換度1.0の場
合）を示す。 （式中、Ｘはグルコース残基（C₆H₇O₂）、ｎは整
数、Ｍはアルカリ金属である。） 置換度は単位グルコース当りの平均置換数でこ
の置換数は分子を水溶性にするに十分なものでな
ければならない。 本発明において、スルホエチルセルロースのア
ルカリ金属塩の置換度は0.5〜2.5の範囲が特に好
ましい。 置換度0.5未満の場合、溶解性が悪く、本発明
の効果を十分に発揮することができない。 置換度2.5以下としたのは、それ以上の置換度
の場合、工業的に製造が技術面および経済面にお
いて困難になるからである。 スルホエチルセルロースアルカリ金属塩の粘度
については、特に限定されるものではないが、１
％水溶液粘度が５〜5000（cp）であれば、本発
明の目的を十分に達成することができる。 このような高塩濃度泥水系においては、粘度よ
りもむしろ置換度がそのウオーターロス減少能に
大きく影響する。 ポリエチレングリコールの平均分子量は1000〜
1000000であることが好ましく、平均分子量が
1000未満であるとスルホエチルセルロースアルカ
リ金属塩を混合併用してもウオーターロス減少能
は少なく、また平均分子量が1000000より大であ
ると、ポリエチレングリコールの溶解性が悪くな
り、従つて、ウオーターロス減少があまり期待で
きない。 本発明泥水組成物において、スルホエチルセル
ロースアルカリ金属塩に対するポリエチレングリ
コールの混合割合は、好ましくは５〜75重量％で
あり、特に好ましくは10〜50重量％である。ボー
リング用泥水中に含有される一価塩としては、
Na⁺、K⁺、Li⁺、NH₄ ⁺等としてNaCl、KCl、
LiCl、NH₄Cl等があり、また多価塩としては、そ
の溶解度によつて限定されるものではなく、泥水
中に溶解度以上の多価塩源が固形物として含まれ
ていてもよい。 例えば、Ca²⁺源としては、カルシウムクロラ
イド（CaCl₂）、カルシウムサルフエート
（CaSO₄）、カルシウムアセテート（Ca
（C₂H₃O₂））、カルシウムフオーメート（Ca
（CHO₂）₂）、カルシウムニトレートCa（NO₃）₂、
カルシウムグルコネート（Ca（CH₂OH
（CHOH）₄COO）₂）、などがある。 同様にMg²⁺源としてはMgCl₂、MgSC₄、Mg
（C₂H₃O₂）、Mg（CHO₂）₂、Mg（NO₃）₂、Mg
（CH₂OH（CHOH）₄COO）₂、Ba²⁺源として、
BaCl₂、Ba（OH）₂、BaSO₄、Zn²⁺源として、
ZnCl₂、Zn（OH）₂、ZnSO₄等があり、またAl³⁺源
としてAlCl₃・6H₂O、Al（OH）₃、Al₂（SO₄）₃、
Al（CH₃CO₂）₃、Fe³⁺源として、FeCl₃・6H₂O、
Fe（OH）₃、Fe₂（SO₄）₃、Fe（No₃）₃等であり、
Cr³⁺源として、Cr（NO₃）₃、Cr（CH₃CO₂）₃、
CrBr₃、CrCl₃、Cr（OH）（NO₃）₂、Cr（OH）₂
（NO₃）等があるが、特にこれらに限定されない。
本発明によつて、発揮される効果は次のとおりで
ある。 １ 高濃度多価塩（10000ppm以上）の泥水中で
も非常に優れたウオーターロス減少能を有す
る。 ２ 一価および多価塩の両者を含有し、かつ高濃
度（10000ppm以上）の泥水中でも、非常に優
れたウオーターロス減少能を発揮する。 ３ 本発明泥水組成物により泥壁の厚さが薄く、
強靭である。従つて、石油井壁の崩壊を防止で
きる。 ４ 本発明泥水組成物は、初期ゲル強度（Initial
gelstrength）が低く、gas bubbles（気泡）を
速やかに泥水から出してしまうため、泥水は
gus cutとはならない。即ち、blowout（ガス
噴出）を防止することができる。 ５ スルホエチルセルロースアルカリ金属塩とポ
リエチレングリコールとの併用により、非常に
優れたウオーターロス減少能を相乗効果とし
て、高濃度多価塩含有泥水において発揮する。 以下に本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。
（なお、部、％は重量基準を示す。） 実施例 １ 表１に示した泥水組成に対して、スルホエチル
セルロースNa塩（以下Na−SEC）と平均分子量
6000のポリエチレングリコール（以下PEG）と
の混合物の添加量を、それぞれ１、２、３、４
（ppb）として、Na−SECの混合割合を種々変化
させてサンプルを泥水に添加溶解させ、濾過試験
をつた結果を第１図に示す。 横軸にNa−SECの混合割合、縦軸にウオータ
ーロス減少〔ml〕を示す。 第１図から明らかなように、Na−SECとPEG
（平均分子量：6000）との混合により、WL（ウ
オーターロス）に極小値ができる。 つまり、Na−SEC：PEG（平均分子量6000）＝
３：１（重量部）付近でWLが最小になる。換言
すればWL減少能がNa−SEC単独の場合（右側縦
軸上値）、あるいはPEG（平均分子量6000）の単
独の場合（左側縦軸上値）、より増大している。
このことはサンプル添加量１〜4ppbすべてにい
い得ることである。 さらに、第１図からNa−SEC：PEG（平均分
子量6000）＝１：１（重量部）のWL値が、Na−
SEC単動時のWL値とほぼ等しくなり、Na−SEC
の割合が減少するに従い（あるいはPEG（平均
分子量6000）の割合が増加するに従い）、WL値
は急激に大きくなり、添加量1ppbに至つては、
そのWL値は原泥のそれとSEC：PEG＝１：３の
割合でほぼ等しくなる。、 以上の結果より、PEGの混合割合は５〜75重
量百分率の間が好ましく、より好ましくは10〜50
重量百分率である。 また、第１図からNa−SECとPEGとの混合物
の添加量１〜4ppbでWL値に極少値が現われると
いうことを示すことだけでなく、Na−SECだけ
の溶解泥水にPEGを添加溶解することにより、
WL減少能をほ大きくできることを同時に示して
いることが確認できる。 例えば、Na−SEC2ppb（単独時のWL＝10.0
ml）泥水にPEG（平均分子量6000）2ppbを加え
ると、つまりNa−SEC＋PEG（平均分子量
6000）でWL＝5.0mlとなる。 なお、泥水試験はAPI（米国石油協会）の方法
に従い、粘度計はFann VGメーターを使用し
た。 Na−SECの置換度（DS）は0.83、１％水溶液
粘度は93cpである。

【表】 実施例 ２ 清水100部に対し、アクアゲル（米国産ベント
ナイト、米国Baroid社製商品名、以下同じ）6.0
部、Ca（OH）₂ 4.00部の組成を有する泥水350ml
に対し、Na−SECとPEG（平均分子量6000）の
混合物を泥水添加量を2ppbと一定とし、Na−
SECの割合を種々変化させて泥水に添加溶解さ
せ、実施例１に準じて濾過試験を行つた。その結
果を第２図に示した。 ただし、使用したNa−SECの置換度は2.20、
１％水溶液粘度は390cpである。 第２図により２価塩（Ca（OH）₂として）のみ
存在する泥水系においても、Na−SECとPEGを
混合して泥水に添加することにより、実施例１と
同様にWLに極小が現われる。 つまり、相乗効果を発揮する。サンプル添加量
2ppbで実用的なPEGの混合割合は５〜75％であ
り、より好ましくは10〜50％である。 実施例 ３ 清水100部に対し、アクアゲル（米国産ベント
ナイト）6.0部、CaCl₂ 4.00部の組成を有する泥
水350mlに対し、Na−SECとPEG（平均分子量
6000）の混合物を泥水への添加量を2ppbと一定
とし、Na−SECの割合を種々変化させて泥水に
添加溶解させ、実施例１に準じて濾過試験を行つ
た。その結果を第３図に示した。 ただし、使用したNa−SECの置換度は2.20、
１％水溶液粘度は390cpである。 第３図により２価塩（CaCl₂として）のみ存在
する泥水系においても、Na−SECとPEGを混合
して泥水に添加することにより、実施例１と同様
にWLに極少現われる。 つまり、相乗効果を発揮する。サンプル添加量
2ppbで実用的なPEGの混合割合は５〜75％であ
り、より好ましくは10〜50％である。 実施例 ４ 清水100部に対し、アクアゲル（米国産ベント
ナイト）6.0部、AlCl₃ 5.0部の組成を有する泥水
350mlに本発明のNa−SECとPEG（平均分子量
MW＝6000）の混合物を泥水への添加量を2ppb
と一定とし、表２に示すPEGとNa−SECとの割
合組成にて泥水に添加溶解させ、実施例１に準じ
て濾過試験を行つた。Na−CMCおよびPEG、Na
−SECのそれぞれ単独の場合も併せて行つた。 ただし、使用したNa−SECの置換度は0.60、
１％水溶液粘度は3500cpである。 対照のNa−CMCの置換度は1.15、１％水溶液
粘度は2000cpである。表２により、３価金属陽
イオン（Al³⁺）の存在する泥水系においてもNa−
SECとPEGを混合して泥水に添加することによ
り実施例１、２、３と同様にWLに極小が現われ
る。つまり相乗効果を発揮する。また、ゲルスト
ングスは問題にするほど大きくはなく、かつ泥壁
も薄いものであり、本発明の優位性を示すもので
ある。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１における複合塩水系
（MgCl₂、CaCl₂、NaCl）泥水にNa−SECとPEG
の混合割合を種々変化させて、添加溶解させた場
合の濾過試験結果を示すグラフであり、第２図は
実施例２における２価塩水系（Ca（OH）₂）泥水
にNa−SECとPEGの混合割合を種々変化させて
添加溶解させた場合の濾過試験結果を示すグラフ
であり、第３図は実施例３における二価塩水系
（CaCl₂）泥水にNa−SECとPEGの混合割合を種々
変化させて、添加溶解させた場合の濾過試験結果
を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一価塩または多価塩の少なくとも一種を含む
   ボーリング用泥水に、置換度が0.5ないし2.5の範
   囲のスルホエチルセルロースアルカリ金属塩と平
   均分子量が1000ないし1000000のポリエチレング
   リコールを必須成分として含有することを特徴と
   するボーリング用泥水組成物。