JPH02173085A - 掘削泥水中の水分損失調整用添加剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアクリルアミドとＮ−ビニルアミドの加水分解
コポリマを水分損失調整用添加剤（ｖａｔｅｒｌｏｓｓ
　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｄｄｉＬｉｖｅ）として含有する
掘削泥水組成物に関する。また他の観点として本発明は
アクリルアミドとＮ−ビニルアミドの加水分解コポリマ
を水分調整用添加剤および粘度調整剤として含有する掘
削泥水を削井の底を通じて循環させることにより掘削刃
（ｃｕｔｔｉｎｇｂｉｔ）で坑井掘削を行なう方法に関
する。

石油やガスの生産において、坑井を掘削するため掘削心
棒に装着した掘削刃で回転掘削しながら刃先により生じ
た掘り屑を除去するための掘削泥水を削井の底部へ、そ
して表面に戻して循環している。これらの掘削流体は種
々のタイプがあり得るが、最も汎用の流体は水性ベース
であり、その中にコロイド状固体が懸濁している。これ
らの固体は粘土の特殊な形態であり、最も一般的にはワ
イオミング　ベントナイト（Ｗｙｏａ＋ｉＢ　Ｂｅｎｔ
ｏｎｉｔｅ）または同様のタイプの粘土でありこれは削
井からの掘り屑除去を効率よく行なうために所望の粘度
およびチキソトロープ性を与える。

粘度ベースの水性掘削泥水を効果的に製造し、維持する
ため直面する最も重大な問題のいくつかは、この泥水と
掘削される地層との相互作用が原因である。この原因と
しては地層中の流体による泥水汚染の可能性とそれが粘
性を有する泥水中に取り込まれることによる不活性な固
体の生成とが挙げられる。同様にこの泥水は地層中の高
い温度のため、特に坑井深さ約１５００＋ａ（５０００
フィート）以上では加熱される。これらの問題の外に掘
削流体から掘削される地層への水分損失があるため掘削
泥水の特性を制御するのは複雑となる。水分損失が多す
ぎる場合、層中の縦穴形成（ｄｏｗｎｈｏｌｅ　ｆｏｒ
ｍａｔｉｏｎ）は不安定になり、その結果坑井崩壊が起
こることがある。

これらの問題点は高塩分を有する層を掘削する場合やこ
の泥水がカルシウムおよびマグネシウムのような２価イ
オンにより汚染された場合はより一層深刻である。この
ような状況では、この粘土、特にベントナイトは泥水を
制御不能なまでに増粘し、しかも掘削流体は地層へ相当
量の水を損失する傾向がある。また沖合での掘削のため
には海水で掘削流体を調製する必要もある。これら諸問
題を取り扱うために、種々のタイプのポリマを掘削泥水
中に組み入れて、粘度を制御し、高温条件下で、および
種々の鉱物の存在下で泥水を安定化させ、そして地層中
への泥水の水の損失の傾向を低減させて来た。

要約すれば、掘削流体にとって最も重要な機能は１）坑
井底部からの層の掘り屑を除去しそれを表面まで輸送し
、２）その層流体に対して十分な静水圧を与え、３）層
中の縦穴形成を安定化して坑井崩壊を防ぎ、４）浸透性
層への流体の減損を防ぎ、５）掘削刃や掘削縦桁（ｄｒ
ｉｌｌ　ｓｔｒｉｎｇ）を冷却しかつ潤滑性を与え、モ
して６）掘削縦桁筒の重量を懸垂するための補助である
。

米国特許筒３，７６４，５３０号（１９７３年）には掘
削泥水が開示されており、これにはアクリル酸コポリマ
を含み、ハロゲンは含まれていない。しかし平均分子量
は約２５００以下である。泥水についても記載されてお
り、新鮮水、海水もしくは塩水から調製でき、粘土ベン
トナイトのような固体および“シンナー”と称する化学
的分散剤を懸濁させて含有している。このシンナーは粘
土や掘削固体を解凝集しそして熱的劣化を減じるｔ；め
にアクリル酸ポリマが添加されている。

米国特許筒３．７３０．９００号（１９７３年）には掘
削流体用の添加剤が開示されており、それはスチレンス
ルホン酸とマレイン酸無水物との低分子量コポリマであ
り、粘度特性を安定化させ粘土懸濁物を改善すると述べ
られている。

米国特許筒４．４７６．０２９号（１９８４年）には水
ベースのベントナイト掘削泥水中の分散剤としてポリア
クリル酸を使用することが開示されており、これには増
量剤プラス市販の水分調整用添加剤も含有されている。

米国特許筒４．６８０，１２８号（１９８７年）にはア
クリル酸とビニルスルホン酸の塩との低分子量コポリマ
を分散剤および解凝集剤として使用し、カルシウムによ
る汚染を受けた水性の粘度ベースの掘削泥水を安定化さ
せることが開示されている。この添加剤は熱的劣化を防
ぐのを助けるとも述べられている。

米国特許筒４，６９９，７２２号（１９８７年）にはジ
メチルアミノグロビルメタアクリルアミドを油井用の完
全な流体中で粘度調整剤として使用することが開示され
、これは他に害を与えない掘削流体を含有していてもよ
い。この添加剤は高温における流体の安定性を保持しな
がら粘度を増加すると述べられている。

欧州特許出願公開第０１２０５９２号（１９８４年）に
は浸透性の地中層の微粒子をポリマのくり返し単位中に
２つの第４アンモニウム部分を含む成る種の有機ポリ陽
イオンポリマで安定化させることが記載されている。

上記記載のポリマ添加剤は泥水のレオロジーを改良する
かも知れないが流体の保持力の改良をしていない。

掘削泥水から層中に失われる水の問題については米国特
許筒４　、５３３　、７０８号（１９８５年）に述べら
れており、その中に水分調整用添加剤としてカルボキシ
ル官能を有するモノマのコポリマ、アクリルアミド型モ
ノマおよび陽イオン含有モノマ、例えばアクリル酸、ア
クリルアミドおよびジメチルジアリルアンモニウムクロ
リドが示唆されている。米国特許筒４，６５２．６２３
号（１９８７年）にも流体損失を防ぐことについて触れ
ており、アクリル酸、２−アクリルアミド−２−メチル
プロピルスルホン酸、ジメチルジアリルアンモニウムク
ロリドおよびアクリルアミドのような同様のコポリマを
使用している。

このポリアクリルアミドおよび主としてポリアクリルア
ミドからなるコポリマは米国特許筒３．２７８．５０６
号（１９６６年）に開示されているような種々の系にお
いて凝固剤として使用されている。米国特許筒３．９５
７，７３９号（１９７６年）には逆相乳化重合に使用し
て、極めて高分子量で凝集剤として有用と云われるポリ
アクリルアミドを形成させることが記載されている。こ
れらのポリマはカオリンの沈降時間を減少させたことが
示されている。

分子量約３ＸｌＯ″もしくはそれ以上を有するポリビニ
ルアミン塩酸塩が廃水システム中の凝集剤として使用す
ると効果的であるとして米国特許第４，２１７．２１４
号（１９８０年）に記載されている。ポリビニルアミン
を添加することによりか過速度が向上したと述べである
。

米国特許第４．４４４．６６７号（１９８４年）にはホ
ルミル基の１０〜９０％がアミン基に変換するように加
水分解されたＮ−ビニルホルムアミドのホモポリマが開
示されている。このポリマはスラッチ中での凝集剤とし
て有用であり凝集させる固体粒子サイズを増加させると
述べられている。

英国特許第２，１５２．９２９号（１９８５年）にはＮ
ビニルホルムアミドに変換し得るＮ−置換ホルムアミド
を製造する方法が開示されており、これは加水分解され
てポリビニルアミンになり得るポリマを製造するための
モノマとして有用である。このポリマは次に有機スラッ
チを脱水するために使用されそして濾過性を向上させも
しくは製紙工業における充填剤の収量を向上させること
が出来る。

米国特許第４．５００．４３７号（１９８５年）には酸
性化しＩ；流体にアクリルアミドコポリマまたはＮ−ビ
ニルホルムアミドとＮ−ビニルアセトアミドを含有する
三元ポリマを加えることにより、破砕−酸性化した（　
ｆｒａｃｔｕｒｅ−ａｃｉｄｉｚｉｎｇ）石油もしくは
ガス坑井中の摩擦を減少する方法について記載されてい
る。これらのコポリマはＮ−ビニルホルムアミド５〜５
０重量％、アクリルアミド１０〜９５重量％および第３
のモノマを８５重量％迄−これはＮ−ビニルアセトアミ
ドでよい−を含有することが出来る。これらのコポリマ
の分子量は２０，０００から１５Ｘ］０’の範囲である
。ポリマの基により加水分解の劣化が起こるが、生成物
は融溶解性を保持し、そして溶液から沈澱は生じないと
言明している。しかしながらＮ−ビニルアミド基をビニ
ルアミン単位に加水分解する点に関しての教示はない。

またこの特許は掘削泥水中の水の減損の問題に言及して
おらず、粘度をベースとした掘削流体中で水の減損防止
剤として加水分解コポリマを使用することについての示
唆もなされていない。

本発明によれば、水性の粘土ベース掘削泥水からの水減
損は、この泥水にアクリルアミドとＮ−ビニルアミドの
コポリマを加えることにより効果的に減じることが可能
である。このコポリマには当初から存在するそのＮ−ビ
ニルアミド単位の少なくとも約５％が加水分解してＮ−
ビニルアミン単位となっている。石油やガス生産のため
の坑井掘削は水分調整用添加剤としてアクリルアミドと
Ｎ−ビニルアミドの加水分解したコポリマを含有する水
性の粘度ベース掘削泥水を削井の底部、掘削刃の周囲４
こ循環し、そして表面に戻すことにより改善することが
出来る。

本発明における水性の粘土ベース掘削泥水中で使用され
る水分調整用添加剤とはアクリルアミドとＮ−ビニルア
ミドとのコポリマであり、このコポリマは少なくとも一
部が加水分解されている。このＮ−ビニルアミンとして
は、アクリルアミドとそのアミド基を失うことなく共重
合するが、重合後は重合したＮ−ビニルアミド単位を加
水分解してビニルアミン単位に出来るならいずれのモノ
マでもよい。換言すれば、ポリマ骨格上に直接アミン官
能基を有するポリマが形成されるのである。しかしなが
ら本発明を最良に実施するためには、重合前のＮ−ビニ
ルアミドは下記の式； Ｒ−Ｃ−Ｎ−ＣＨ−ｃｏ。

Ｒ１ （ここでＲおよびＲ′は各々水素または０１〜Ｃ，アル
キル基から選択されている）を有するのが好ましい。こ
のＮ−ビニルアミドはＮ−ビニルホルムアミドであるの
が理想的である。このアクリルアミドとＮ−ビニルホル
ムアミドとのコポリマ加水分解物を海水もしくは塩水中
のベントナイトスラリー中に加えると凝集していた粘土
は再び分散する。

このコポリマは一般にラジカルで開始される連鎖生長重
合法を使用して種々の比率のＮ−ビニルアミドとアクリ
ルアミドとから製造出来る。

例えば、一つの方法では逆相または油中水乳化重合を使
用することが含まれ、ここで水溶性Ｎ−ビニルアミド１
０〜９０重量％およびアクリルアミドを含有する水溶液
は、ＨＬＢ４〜９の表面活性剤を使用して炭化水素液体
中にコロイド状に分散される。このエマルシヨンは炭化
水素中に分散した水溶液１０〜７０重量％を含有し得る
。この炭化水素は例えばＣ４〜ＣＩＯアルカン、トルエ
ンまたはキシレンである。モノマの式中においてＲがア
ルキル基である場合トルエンとキシレンとに機能的に等
しいものとしてはエチルベンゼンおよびテトラヒドロナ
フタレン（テトラリン）が意図される。

水溶液を含有するモノマ対炭化水素液体の重量比率はｌ
：２から２＝１の範囲が好ましく、そしてこのモノマの
重合はアゾ型の遊離ラジカル開始剤を使用して起こる。

逆相乳化重合により製造したポリマの分子量は中位から
非常に高い範囲にあり、典型的には１０’〜１０６の平
均分子量である。油田における多くの用途のｊ；めの化
学組成において、低濃度レベルの塩溶液例えば２％ＫＣ
Ｑ溶液中の０．５〜１％濃度のポリ（ビニルアミン）の
溶液レオロジー（増粘効率および剪断速度１−１０００
ｓｅｃ−’の範囲における粘度応答性）が重要である。

ポリマが中位から高い分子量だとより良い粘性を与えそ
してレオロジー特性を向上させる。このポリマエマルジ
ョン自体は、このコポリマが中位から高い分子量を有し
ていても、５ＱｒｐｍのＢｒｏｏｋｆ　１ｅｌｄで２０
℃、１５％固型分において２〜１Ｏｃｐｓ以下の範囲の
低い粘度を示すにすぎない。このエマルジョンを使用す
ることにより、溶液重合法によりこのポリマを製造した
場合に生じる溶液粘度の問題点が解消する。このコポリ
マエマルジョンは取り扱い容易でしかも掘削泥水に直接
加えることが可能である。

逆相乳化重合では、安定化系は適切な乳化剤、または表
面活性剤からなり、表面活性剤は親水−親油バランス（
ＨＬＢ）値として４〜９好ましくは４〜７．５を有し、
そしてソルビタン脂肪酸エステル、例えばソルビタンモ
ノステアレート、オレエート、ラウレート、もしくはパ
ルミテート；ポリオキシエチレン−ソルビタン脂肪酸エ
ステル、すなわち前記ソルビタン脂肪酸エステルの１モ
ルとエチレンオキシド４〜４０モルとの反応生成物；脂
肪酸のポリオキシエチレンソルビトールエステル；およ
びそれらの混合物を含む。表面活性剤は水溶液含有モノ
マを基準として５〜２０１ｔ％の量が好ましい。

遊離ラジカル開始剤としては重合技術の分野で周知のア
ゾ化合物の一つであるべきである。

例えば２．２′−アゾビス（インブチロニトリル）；２
．２′−アゾビス（２−アミジノプロパン）塩酸塩；　
４．４’−アゾビス（４′−シアノペンタン酸）等であ
る。過硫酸塩や過酸化水素はこの重合には不適当である
ことがわかっている。過酸化物開始剤と画業で典型的に
使用されている還元剤とからなるレドックス触媒系を使
用してもよい。

遊離ラジカル開始剤の量は反応温度、重合速度、得るべ
き重合度により広く変更し得るが使用するモノマの０．
００１〜０．５モル％の範囲が好ましい。

この重合は通常不活性雰囲気中で好ましくは窒素下で実
施される。反応温度は４０〜６０°Ｃの範囲が好ましい
。高い温度、すなわち＞６０℃ではポリマに好ましくな
い架橋または連鎖移動のような副反応が起こる原因とな
り得る。低い温度では反応時間が長くなるので実用的で
ない。

このコポリマを製造するための他の方法にはラジカル開
始剤の型は同一であるが水性溶液中で起こさせるものが
含まれる。更に光開始重合法も、また使用できる。

実施例　ｌ アクリルアミド（ＡＭ）およびＮ−ビニルホルムアミド
（ＮＶＦ）のコポリマを製造するのに使用できる方法を
例示するため、３種の重合のタイプの条件を表ＩＩこま
とめた。

＝ゴ ポリマＡを逆相乳濁重合法により製造し、ポリマＢとＣ
は溶液重合法で製造した。このコポリマをア七トンから
沈澱させることにより精製し、そしてその組成を核磁気
共鳴分析により決定シタ。Ｎ−ビニルホルムアミドはコ
ポリマ中８％の少量でも効果的に水の減損を制御すると
いう有益な特性が得られることが見出された。

コポリマの分子量（ＭＷ）は、非常に広がっていても良
い。低〜中〜高の例えば順にｉｏｏ、ｏｏｏ以下から数
ｔｏｏ、ｏｏｏ、百方以上を１モル塩化ナトリウム溶液
中での固有の粘度の測定値として得られている。

コポリマの加水分解はコポリマを水中に昇温下例えば６
０℃〜８０℃で溶解し、水酸化ナトリウムのような塩基
を所望量加え、この条件を約３時間維持する。次に加水
分解したコポリマは過剰の非溶媒を加えることにより容
易に沈澱させることが出来、そしてこの加水分解したコ
ポリマを真空オープン中で乾燥させる。

実施例　２ 実施例１に記載したようなポリマを掘削泥水添加物とし
て評価するため米国石油協会標準（ＡＰＩ）を用いて実
験を実施した。掘削泥水のために評価された性能特性は
以下のようである。

ゲル強度　　ゲル強度とは流体のチクソトロピー性の測
定値であり、静止条件下での凝集力を表わす。この泥水
のゲル強度はＦａｎｎ　Ｖｉｓｃｏｍ−ｅｔｅｒで測定
した。１０分後および最初のゲルの間での差はこの流体
の再循環を開始するのに必要なポンプ圧により示される
。この差が低い場合（こわれやすいゲルとみなし）低い
ポンプ圧を要し、そして掘削操作中に生じる問題はより
少ない。

降伏点及び塑性粘度　　掘削流体の降伏点という用語は
最初の流れに対する抵抗すなわち流体の動きを開始する
のに必要とされる応力である。この抵抗は泥水中に懸濁
された粘土粒子上のまたはその表面の電気的荷電による
ものである。泥水の性質によりこの特性についての最適
レベルが存在する。塑性粘度は流体流れに対する内部抵
抗の測定値であり、濃度、型、形状、および存在する固
形物のサイズに左右される。

降伏点と塑性粘度は温度変化に影響を受ける。

流体損失　　が過の制御はベントナイト小板（ｂｅｎｔ
ｏｎｉＬｅ　ｐｌａｔｅｌｅｔｓ）を削井に対して整合
させる（ａｌｔｇｎｍｅｎｔ）ことにより簡単化される
。

実験室では、これは２．５ミクロンフィルタを通じる１
００ｐｓｉ圧下で泥水からのが液を集めることにより、
測定される。最小の流体損が望ましい。

流体において、流体減損があまりに大きすぎると坑井崩
壊が起こる。坑井の壁に対してベントナイト小板が整合
しているかは試験終了後フィルター紙を検査することに
より定性的に記述される。密度が高く、薄いフィルタケ
ーキが望ましい。

油田掘削流体の評価　　加水分解したコモノマ試料を、
泥水を基準に５％のＫＣＱおよび海水塩中で評価した。

Ｋ１５％の試験に関して、ベントナイト粘土ｌｏｇをＨ
ａｍｉｌｔｏｎ　　Ｂａａｃｈ　ｍ１ｌｋ−ｓｈａｋｅ
ミキサーで脱イオン水２００ｍｆｆ中でスラリー化した
。１５分後１８０ｇ／＜ｌ　ＫＣＱ溶液１０５ｍ（２ヲ
コｆ）　７゜ラリ−に加えた。（この添加により粘土の
凝集が起こる。）次にこの泥水を５分間混合した。

４％の活性ポリマ溶液５０９をｐＨ８，５に調整したも
のをこのスラリーに加え１５分間混合する。“良好”な
試料ではスラリーの瞬時分散と泥水粘度の顕著な低下を
示す。この泥水スラリーをミキサーから取り出し、Ｆａ
ｎｎ　３５Ａ粘度計上で３００８よび６００ｒｐ園での
泥水粘度を測定した。次にこのスラリーをＢａｒｏｉｄ
　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｐｒｅｓｓ中に１ｏＯｐｓｉで置いた
。そして炉液をメスシリンダーに集めた。

以下の測定を行ない泥水を評価した。

１、塑性粘度（ＰＶ）　＝　６０Ｏｒｐｍでの読取値−
３０Ｏｒｐｍでの読取値。

２、降伏点（ＹＰ）＝　３０Ｏｒｐｍ　−ＰＶ３、ゲル
強度（ＧＥＬＳ）＝　３　ｒｐｍ　Ｆａｎｎ読取値・初
期値／３ｒｐ■読取値ｌＯ分後。

４、濾過（ＦＬ）　−１００ｐｓｉでのフィルタプレス
からの３０分間の流体損失。

海水泥水についても前述のように調製したが、ただしＡ
ｑｕａｒｉｕｍ　Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｉｎｃ、から得た１
７５９／１２のＩｎ５ｔａｎｔ　０ｃｅａｎ　Ｓｅａ　
５ａｌｔ＠の溶液１０５１ＩＱを上記ＫＣＱ溶液に代替
して加えた。

ＫＣＱベースの泥水の結果を下記表２に示し、モして海
塩をベースとした完成品（ｒｏｕｎｄ）を下記表３に示
した。

表 掘削流体添加剤としての加水 分解したＡＭ／ＮＶＦコポリマ性能 ＫＣＱベース泥水 実験Ｎｏ、　　ＭＷ　　　％ＮＶＦ　　加水分解％　Δ
　Ｆ　堕旦　競立匹ｌ　　　高　　　　８　　　　　　
５　　　　５　　００１０　　　８．５１０　　　　５
　　０　０１０　　９．５５０　　　　９　　４　　Ｇ
１０　　９．０１００　　　　４　　９　３／８　　２
６．０２中 ２／９ ４／１２ ７／１４ ３４．０ ３６．０ ８．５ １４．０ ３低 １／８ ４／１２ ４１．０ ９．５ １３．０ ８．０ ４　　無添加 １　２３　　１１／　　　１４０．０ ＰＶ−塑性粘度 ＹＰ−降伏点 ｇｅｌｓ−ゲル強度（初期／１０分目）３０分ＦＬ−１
００ｐｓｉの圧力下で３０分後の流体損失（ｍｉ２）％
はモル基準である。

表　　　　３ 海水をベースとした泥水の掘削流体の測定値５　　　　
　８　　　　　　　５０　　　　７５１／７　　　　６
ｔａＱ６　　　　１９　　　　　　１００　　　　８１
０６／１１　　　３２７　　　　２２　　　　　　１０
０　　　１０１４７／１５　　　２６１００　　　１０
　１３　８／１６　　　２３対照　ポリマ無し　　　　
　　　　３　１０　７／１０　　　５６上記データから
掘削泥水中にコポリマを水分調整添加剤として存在させ
るとＫＣｌ１ｉおよび海塩ベースの泥水いずれも流体損
失は実質的に減少したことが示された。

理論に束縛される訳ではないが、本発明の挙動の推定さ
れるメカニズムはコポリマのアミン官能によりこのコポ
リマが粘土粒子上により効果的に吸着することが可能と
なるものと考えられる。下方の坑中の条件におけるｐＨ
において（通常８．５以上）ポリアクリル酸タイプのコ
ポリマは単独で適切に吸着せず、そのために本発明の加
水分解コポリマと同様には挙動しない。これは掘削泥水
の流体損失特性を試験すると明らかになる。

本発明の掘削泥水組成物中で使用されるコポリマはモル
基準で少なくとも５％が、好ましくは少なくとも１０％
が加水分解されている。表２のデータにより例示したよ
うに、このコポリマはＮ−ビニルアミド基からＮ−ビニ
ルアミンへの加水分解を５０％程度、さらには９０％以
上、９９＋％または１００％行なうことも可能である。

塩基で加水分解すると遊離アミノ基を生じるが、酸で加
水分解すると対応するポリマ塩が生じ、これから塩基を
加えることにより遊離アミノ基を得てもよい。加水分解
工程または塩基による加水分解生成物を酸性化する場合
に無機酸を使用するとその酸のビニルアミン塩を生じる
。

加水分解のために適当な酸としては塩酸、臭化水＊ａ、
＠酸、リン酸および過塩素層のような無機酸が挙げられ
る。有機酸も同様に使用出来るが、−価の酸が好ましい
。採用し得る塩基としてはアルカリおよびアルカリ土類
の水酸物例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水
酸化カルシウムおよび水酸化バリウムが挙げられる。第
四級水酸化アンモニウム優えば水酸化四メチルアンモニ
ウムも使用して良い。必要な酸と塩基の量は所望とする
加水分解の程度およびその反応条件の程度により広く変
更することが出来る。１当量のポリマにつき大体１〜３
当量の酸または塩基が好ましく実質的に完全な加水分解
を行なうことが出来る。ポリマの当量はコポリマ中のＮ
−ビニルアミド基に基づく。

加水分解は種々の溶媒中、例えば水、液体アンモニアま
ｊ；はメタノールやエタノールのようなアルコール中で
起こり得る。アミンもまた使用可能である。例えばメチ
ルアミンまたはジメチルアミンまたはエタノールアミン
のようなヒドロキシアミンが挙げられる。しかしながら
水に溶解させた酸や塩基をコポリマの水性溶液または油
中水エマルジョン中に加えるのは簡単であり好ましい。

加水分解温度はポリマのタイプまｊ；は採用する加水分
解により、２０〜２００℃の範囲を有する。

コポリマ中のビニルホルムアミドとの加水分解はこのビ
ニルアミド基がＮ−ビニルアセトアミドから誘導し、Ｉ
；場合より、すばやく進行する。

塩基による加水分解にとって好ましい温度範囲は７０〜
１００℃であるがコポリマ中のＮ−ビニルアセトアミド
基の加水分解温度範囲は塩基または酸いずれによる場合
でも１１０〜２００℃である。

油井用途における掘削泥水組成物は電解質例えば塩化ナ
トリウムまたは塩化カリウムを含有する粘土の水性分散
液とスラリーを増粘しレオロジーを制御するための水可
溶性ポリマとを含んでいる。掘削泥水組成物に関する用
語“粘土”とは掘削泥水として有用な水和可能でコロイ
ド状粘土であればいずれも包含し、例えば、海泡石（セ
ビオライト）、並びにより汎用されているベントナイト
やアタプルジャイトが挙げられる。この泥水は重晶石、
酸化鉄および菱鉄鉱のような増量剤を含有してもよい。

典型的な掘削泥水は粘土として０．５〜約５ｗｔ％の水
性分散液を０〜１０ｗ１％の電解質例えばＮａＣＱまた
はＫＣｌ２と共に含有することが出来る。レオロジーを
制御するため粘度調整剤を存在させることも出来る。こ
れらの泥水は典型的にはｐＨ６〜８を有しそして存在で
きるコポリマの量は約０．１〜約１ｗｔ％に変更できる
が、コポリマの最適量は坑井掘削および遭遇する地層の
条件下で要求される水分調整の程度により決定される。

この水分調整はカルシウムまたはマグネシウムイオンを
含有する浸透層が掘削泥水、特にベントナイト泥水を汚
染するので特に助けとなる。

このコーポリマはアクリルアミド１０〜９５モル％およ
びＮ−ビニルアミド好ましくはＮ−ビニルホルムアミド
５〜９０モル％を含有出来る。このポリマの平均分子量
は広範に変え得るが１０’〜１０’の間で製造した場合
最もよく作用し、このポリマはＮ−ビニルアミド単位の
少なくとも１０％をＮ−ビニルアミン単位に加水分解し
た場合は有利に使用される。

更に、本発明により製造されたポリマは約２５モル％ま
での第３のコモノマ、例えばビニルアセテート、加水分
解ビニルアルコール、エチレン、スチレン、ビニルエー
テル、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、
マレイン酸、７マル酸、クロトン酸等を含有することが
出来る。この第３のコモノマはポリマ構造中で典型的に
はアクリルアミドと代替される。

本発明は水性粘土をベースとした掘削泥水を提供するも
のであり、これはアクリルアミドとＮ−ビニルアミドの
加水分解したコポリマを添加剤として存在させているの
で水分調整作用が向上している。石油やガスの坑井掘削
にこの水分調整添加剤を使用することにより掘削泥水の
特性をしっかり制御することが可能となり掘削屑の除去
が改善されしかも削井を完全な状態で保持できる。

特許出願人　　エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ
・インコーホレイテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水分損失調整用添加剤としてアクリルアミドとＮ−
   ビニルアミドのコポリマを含有し、該コポリマはＮ−ビ
   ニルアミド単位の少なくとも約５％が加水分解されてＮ
   −ビニルアミン単位となっているものである、水性の粘
   土をベースとした掘削泥水。 ２）Ｎ−ビニルアミドは下記の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ここでＲおよびＲ＾１は各々水素またはＣ＿１〜Ｃ＿
   ４アルキル基から選択される）を有する請求項１に記載
   の組成物。 ３）Ｎ−ビニルアミドがＮ−ビニルホルムアミドである
   請求項１に記載の組成物。 ４）加水分解前のコポリマが１０〜９５モル％のアクリ
   ルアミド単位および５〜９０モル％のＮ−ビニルホルム
   アミド単位を含有する請求項３に記載の組成物。 ５）少なくとも１０％のＮ−ビニルホルムアミド単位が
   加水分解されてＮ−ビニルアミン単位となった請求項３
   に記載の組成物。 ６）加水分解前のコポリマが５０〜９５モル％のアクリ
   ルアミド単位および５〜５０モル％のＮ−ビニルホルム
   アミド単位を含有する請求項３に記載の組成物。 ７）コポリマの平均分子量が少なくとも１０＾６であり
   、しかも少なくとも１０％のＮ−ビニルアミド単位が加
   水分解してＮ−ビニルアミン単位になっている請求項１
   に記載の組成物。 ８）アクリルアミドの一部が加水分解されている請求項
   １の組成物。 ９）コポリマがアクリルアミドを代替する２５％までの
   第３のコモノマを含有する請求項１に記載の組成物。 １０）第３のコモノマがアクリル酸である請求項９に記
   載の組成物。 １１）アクリル酸がアクリルアミドの部分加水分解から
   誘導されたものである請求項１０に記載の組成物。 １２）水分損失調整用添加剤としてのアクリルアミドと
   Ｎ−ビニルアミドのコポリマであって該コポリマはＮ−
   ビニルアミド単位の少なくとも約５％が加水分解してＮ
   −ビニルアミン単位となっているものを含有する水性の
   粘土をベースとした掘削泥水を削井の底部から地表に循
   環させることからなる地下層貫通のための掘削刃を使用
   する坑弁掘削方法。 １３）Ｎ−ビニルアミドがＮ−ビニルホルムアミドであ
   る請求項１２に記載の方法。 １４）少なくとも１０％のＮ−ビニルホルムアミド単位
   が加水分解されてＮ−ビニルアミン単位となった請求項
   １３に記載の方法。 １５）粘土はベントナイトであり地層には泥水を汚染す
   るカルシウムまたはマグネシウムが含有されている請求
   項１２に記載の方法。