特許 6902600 レオロジー調整剤としてアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含有する油系掘削流体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6902600

(24)【登録日】2021年6月23日

(45)【発行日】2021年7月14日

(54)【発明の名称】レオロジー調整剤としてアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含有する油系掘削流体

(51)【国際特許分類】

   C09K 8/36 20060101AFI20210701BHJP

   E21B 21/00 20060101ALI20210701BHJP

【ＦＩ】

   C09K8/36

   E21B21/00 A

【請求項の数】15

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2019-500218(P2019-500218)

(86)(22)【出願日】2017年3月9日

(65)【公表番号】特表2019-515122(P2019-515122A)

(43)【公表日】2019年6月6日

(86)【国際出願番号】US2017021478

(87)【国際公開番号】WO2017160570

(87)【国際公開日】20170921

【審査請求日】2020年3月9日

(31)【優先権主張番号】62/309,662

(32)【優先日】2016年3月17日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】316017181

【氏名又は名称】サウジ アラビアン オイル カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｕｄｉ Ａｒａｂｉａｎ Ｏｉｌ Ｃｏｍｐａｎｙ

(73)【特許権者】

【識別番号】518327936

【氏名又は名称】ダラム ユニヴァーシティ

【氏名又は名称原語表記】Ｄｕｒｈａｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

(73)【特許権者】

【識別番号】518327947

【氏名又は名称】エム−アイ ドリリング フルイズ ユーケイ リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｍ−Ｉ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｆｌｕｉｄｓ ＵＫ Ｌｉｍｉｔｅｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100123652

【弁理士】

【氏名又は名称】坂野 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】モハメッド ，マサラット エイチ

(72)【発明者】

【氏名】グリーンウェル，ヒュー クリストファー

(72)【発明者】

【氏名】ヴェアーブハドラッパ，マノハラ グディヤー

(72)【発明者】

【氏名】ホール，ジョン エイドリアン

(72)【発明者】

【氏名】アラベディ，ガサン セルマン

(72)【発明者】

【氏名】ホワイティング ，アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】ホッダー，マイケル ヘイワード

【審査官】 中野 孝一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１８２９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０５０１７４８５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００２７７１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０２５８８８０８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ８／００−８／９４、

Ｅ２１Ｂ１／００−４９／１０、

Ｃ０７Ｃ６１／１２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

油系掘削流体であって、
基油連続相と、
水性不連続相と、
マグネシウムアダマンタンカルボキシレート化合物を含む少なくとも１つのレオロジー調整剤と、
を含む、油系掘削流体。

【請求項2】

前記油系掘削流体が、前記油系掘削流体の総重量に基づいて、０．１重量％〜１．０重量％のレオロジー調整剤を含む、請求項１に記載の油系掘削流体。

【請求項3】

前記油系掘削流体が、掘削作業中の高圧高温条件下での前記油系掘削流体の使用に好適な物理的特徴を呈し、掘削作業中の高圧高温条件が、１０，０００ｐｓｉを超える坑井圧力及び３００°Ｆを超える坑井温度を含む、請求項１に記載の油系掘削流体。

【請求項4】

前記レオロジー調整剤を有する前記油系掘削流体が、前記油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、前記レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、１００ｒｐｍでの高温回転前及び高温回転後の両方でより低い粘度を有する、請求項１に記載の油系掘削流体。

【請求項5】

前記レオロジー調整剤を有する前記油系掘削流体が、前記油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、前記レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、３５０°Ｆ（１７７℃）及び５００ｐｓｉでのより少ない高温回転後流体損失を有する、請求項１に記載の油系掘削流体。

【請求項6】

前記レオロジー調整剤を有する前記油系掘削流体が、前記油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、前記レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、より高い電気的安定性を有する、請求項１に記載の油系掘削流体。

【請求項7】

油系掘削流体を調製する方法であって、
基油と、少なくとも１つの乳化剤と、少なくとも１つの湿潤剤とを混合して、第１の混合物を形成する工程と、
少なくとも１つのレオロジー調整剤を前記第１の混合物に添加し、混合して、第２の混合物を形成する工程であって、前記少なくとも１つのレオロジー調整剤が、マグネシウムアダマンタンカルボキシレート化合物を含むものである、工程と、
少なくとも１つの流体損失制御添加剤を前記第２の混合物に添加し、混合して、第３の混合物を形成する工程と、
ブライン溶液を前記第３の混合物に添加し、混合して、第４の混合物を形成する工程と、
増量添加剤を前記第４の混合物に添加し、混合して、前記油系掘削流体を形成する工程と、
を含む方法。

【請求項8】

前記マグネシウムアダマンタンカルボキシレート化合物が、
マグネシウム塩及び少なくとも１つのカルボン酸部分を有する、アダマンタンを含むダイヤモンドイド化合物を混合して、反応混合物を形成する工程と、
前記反応混合物を反応温度で反応時間にわたって水熱処理して、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩を形成する工程と、によって調製されるものである、請求項７に記載の方法

【請求項9】

前記マグネシウム塩及び前記ダイヤモンドイド化合物が、０．５：１〜１．０：１の前記反応混合物中のＭｇ^２＋対ダイヤモンドイド化合物の比を提供する量で混合される、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記マグネシウム塩が、Ｍｇ（ＯＨ）_２である、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記反応温度が、１００℃〜１８０℃である、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩が、層状形態を含む、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

前記油系掘削流体が、前記油系掘削流体の総重量に基づいて、０．１重量％〜１．０重量％のレオロジー調整剤を含む、請求項７に記載の方法。

【請求項14】

高圧高温条件下で地下層を掘削する方法であって、
前記地下層への坑井の前記掘削において、油系掘削流体を提供または使用する工程を含み、
前記油系掘削流体が、
基油連続相と、
水性不連続相と、
マグネシウムアダマンタンカルボキシレート化合物を含む少なくとも１つのレオロジー調整剤と、を含むものである方法。

【請求項15】

前記高圧高温条件が、１０，０００ｐｓｉを超える坑井圧力及び３００°Ｆを超える坑井温度を含む、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０１６年３月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／３０９，６６２号の利益を主張する。
背景

【技術分野】

【0002】

本明細書は一般に、石油工学において使用するための掘削流体及びこの掘削流体を組み込む掘削方法、ならびにより具体的には、掘削流体のためのレオロジー調整剤及び関連する掘削方法に関する。

【0003】

略語
Å＝オングストローム
ＡＣＡ＝１−アダマンタンカルボン酸
ＡＣ＝アダマンタンカルボキシレート
ＡＨＲ＝熱間圧延後
℃＝摂氏度
ｃｍ＝センチメートル（１０^−２メートル）
ｃｍ^−１＝波数
ｃＰ＝センチポアズ
ＢＨＲ＝熱間圧延前
ＥＤＸ＝エネルギー分散型Ｘ線
ＥＳ＝電気的安定性
°Ｆ＝華氏度
ＦＬ＝流体損失
ＦＷＨＭ＝半値全幅
ｇ＝グラム
ｈ＝時間
ＨＲＴＥＭ＝高解像度透過型電子顕微鏡
ＩＲ＝赤外線
ｌｂｆ／１００ｆｔ^２＝１００平方フィート当たりのポンド力（１ｌｂｆ／１００ｆｔ^２＝０．４７８８Ｐａ）
ＬＤＨ＝層状複水酸化物
μｍ＝マイクロメートル（１０^−６メートル）
ｍＬ＝ミリリットル（１０^−３リットル）
ＭＰａ＝メガパスカル（１０^６パスカル）
ｎｍ＝ナノメートル（１０^−９メートル）
ＯＢＭ＝油性泥
Ｐａ＝パスカル
ｐｓｉ＝平方インチ当たりのポンド
ＰＶ＝塑性粘度
ＰＸＲＤ＝粉末Ｘ線回折
ｒｐｍ＝毎分回転数
ｓ＝秒
ＳＥＭ＝走査型電子顕微鏡
ＳＧ＝比重
ＴＥＭ＝透過型電子顕微鏡
ＴＧＡ＝熱重量分析
ＴＭＯ＝遷移金属酸化物
Ｖ＝ボルト
ＹＰ＝降伏点
ｗｔ．％＝重量％

【背景技術】

【0004】

掘削流体または掘削泥は、坑井が掘削されている間、掘削作業を容易にするために坑井を通して循環される組成物である。一般に、掘削流体は、坑井からの掘削切削物の除去を容易にし得るか、ドリルビットを冷却し、潤滑し得るか、ドリルパイプ及びドリルビットの支持を補助し得るか、または坑井壁の統合性を維持するための静水頭を提供し、坑井の噴出を防ぎ得る。特定の掘削流体系は、特定の地層の特徴に従って掘削作業を最適化するように選択される。掘削流体または掘削泥がその機能を果たすためには、その最適な化学的及びレオロジー的特性を制御しなければならない。

【0005】

掘削に使用される油性泥（ＯＢＭ）は典型的には、エマルジョンの連続相を構成する基油（または合成流体）と、エマルジョンの不連続相を構成する生理食塩水／水溶液などの水性溶液と、任意の乳化剤と、懸濁、重量または密度、油湿潤、流体損失または濾過制御、及びレオロジー調整剤のための他の任意の薬剤または添加剤とを含む。レオロジー調整剤は一般に、親有機性粘土または親有機性褐炭を含む。油系掘削流体は一般に、約５０：５０〜約９５：５の体積の連続相対不連続相を含有し得る。

【0006】

深い坑井での掘削は、高圧及び高温（ＨＰＨＴ）を伴う地質条件によって複雑化する。当該産業で定義されたＨＰＨＴ条件の定義は一般に、３００°Ｆ（１４９℃）を超える坑井温度及び１０，０００ｐｓｉ（６８．９ＭＰａ）を超える坑井圧力を含む。既知の掘削流体は典型的には、ＨＰＨＴ条件下で分解するためにＨＰＨＴ掘削には好適ではない粘土系レオロジー調整剤を含有する。したがって、ＨＰＨＴ条件下で熱的に安定であり、かつ好適なレオロジー特性を有する、掘削流体及び掘削流体のためのレオロジー調整剤に対する継続的な必要性が存在する。

【発明の概要】

【0007】

いくつかの実施形態に従うと、油系掘削流体が提供される。油系掘削流体は、基油連続相と、水性不連続相と、少なくとも１つのレオロジー調整剤とを含む。少なくとも１つのレオロジー調整剤は、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含む。

【0008】

いくつかの実施形態に従うと、油系掘削流体を調製するための方法が提供される。この方法は、基油と、少なくとも１つの乳化剤と、少なくとも１つの湿潤剤とを混合して、第１の混合物を形成することを含む。さらに、この方法は、第１の混合物に少なくとも１つのレオロジー調整剤を添加し、混合して、第２の混合物を形成することを含む。少なくとも１つのレオロジー調整剤は、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含む。加えて、この方法は、少なくとも１つの流体損失制御添加剤を第２の混合物に添加し、混合して、第３の混合物を形成することを含む。この方法はまた、ブライン溶液を第３の混合物に添加し、混合して、第４の混合物を形成することも含む。最後に、この方法は、増量添加剤を第４の混合物に添加し、混合して、油系掘削流体を形成することを含む。

【0009】

いくつかの実施形態に従うと、高圧高温条件下で地下層を掘削する方法が提供される。この方法は、地下層への坑井の掘削において、本開示の実施形態に従う油系掘削流体または本開示の実施形態の方法に従って調製された油系掘削流体を提供または使用することを含む。

【0010】

本明細書に記載される実施形態の追加の特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態に記載され、かつ一部はその説明から当業者に容易に明らかになるか、または発明を実施するための形態、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む、本明細書に記載される実施形態を実施することによって認識されるだろう。

【0011】

前述の一般的な説明及び以下の発明を実施するための形態の両方は、様々な実施形態を説明し、特許請求される主題の性質及び特徴を理解するための概要または枠組みを提供することが意図されることを理解されたい。添付の図面は、様々な実施形態の追加の理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本明細書に記載される様々な実施形態を示し、説明とともに、特許請求される主題の原理及び操作を説明する役割を果たす。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】０．５：１のモル比のＭｇ^２＋対ＡＣＡを有する、Ｍｇ（ＯＨ）_２及び１−アダマンタンカルボン酸（ＡＣＡ）から形成されたＭｇ（０．５）−ＡＣマグネシウムアダマンタンカルボン酸塩の粉末Ｘ線回折（ＰＸＲＤ）パターンである。

【図2】０．５：１のモル比のＭｇ^２＋対ＡＣＡを有する、Ｍｇ（ＯＨ）_２及び１−アダマンタンカルボン酸（ＡＣＡ）から形成されたＭｇ（０．５）−ＡＣマグネシウムアダマンタンカルボン酸塩の赤外線（ＩＲ）スペクトルである。

【図3】Ｍｇ（ＯＨ）_２−ＡＣＡ、及びＭｇ（０．５）−ＡＣの積み重ねＩＲスペクトルを含む。

【図4】（ａ）ＡＣＡ、（ｂ）Ｍｇ（０．５）−ＡＣの積み重ね熱重量分析を含む。

【図5A】本明細書の実施形態に従って調製されたＭｇ（０．５）−ＡＣのある倍率でのＳＥＭ顕微鏡写真である。

【図5B】本明細書の実施形態に従って調製されたＭｇ（０．５）−ＡＣの別の倍率でのＳＥＭ顕微鏡写真である。

【図5C】本明細書の実施形態に従って調製されたＭｇ（０．５）−ＡＣの別の倍率でのＳＥＭ顕微鏡写真である。

【図5D】本明細書の実施形態に従って調製されたＭｇ（０．５）−ＡＣの別の倍率でのＳＥＭ顕微鏡写真である。

【図6A】コロイド懸濁液から除去した、剥離されたＭｇ（０．５）−ＡＣ粒子の選択領域の原子間力顕微鏡写真である。

【図6B】図６Ａの顕微鏡写真におけるピーク力誤差の表示である。

【図6C】図６Ａに示される経路を横切って測定した、剥離された粒子中の高さプロファイルのグラフである。

【図7】１．０：１のモル比のＭｇ^２＋対−ＡＣＡを有する、Ｍｇ（ＯＨ）_２及び１−アダマンタンカルボン酸（ＡＣＡ）から形成されたＭｇ（１．０）−ＡＣマグネシウムアダマンタン塩のＰＸＲＤパターンである。

【図8A】本明細書の実施形態に従って調製されたＭｇ（１．０）−ＡＣナノ複合材料のある倍率でのＳＥＭ顕微鏡写真である。

【図8B】本明細書の実施形態に従って調製されたＭｇ（１．０）−ＡＣナノ複合材料の別の倍率でのＳＥＭ顕微鏡写真である。

【図8C】本明細書の実施形態に従って調製されたＭｇ（１．０）−ＡＣナノ複合材料の別の倍率でのＳＥＭ顕微鏡写真である。

【図8D】本明細書の実施形態に従って調製されたＭｇ（１．０）−ＡＣナノ複合材料の別の倍率でのＳＥＭ顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

油系掘削流体を、坑井作業における高圧高温（ＨＰＨＴ）条件での使用にとって好適にする、３５０°Ｆ及び５００ｐｓｉの圧力でのレオロジー的特性、熱間圧延後の電気的安定性、ゲル強度、及び流体損失特性を有する、本明細書における様々な実施形態に従う油系流体が説明される。油系流体は、レオロジー調整剤としてアルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物を含有する。したがって、油系流体を調製するための方法は、混合手順中にアルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物を添加することを含む。高圧高温条件下で地下層を掘削するための方法は、アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物レオロジー調整剤を含有する油系掘削流体を使用することを含む。

【0014】

本明細書で使用される場合、「ダイヤモンドイド」という用語は、少なくとも１つのアダマンタン部分を含有する任意の化学化合物を指す。本明細書で使用される場合、「アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物」という用語は、少なくとも１つのアダマンタン部分をさらに含有する、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、またはベリリウムの化合物を指す。

【0015】

ここで、油系掘削流体の実施形態を説明する。油系掘削流体を調製するための方法の実施形態、及び油系掘削流体を使用して高圧高温条件下で地下層を掘削するための方法の実施形態を以下に説明する。

【0016】

様々な実施形態に従う油系掘削流体は、基油連続相と、水性不連続相と、少なくとも１つのレオロジー調整剤とを含有し得る。少なくとも１つのレオロジー調整剤は、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含む。

【0017】

油系掘削流体の基油連続相は、エステルまたはオレフィンを含む合成油で構成されても、ディーゼル油または鉱油などの天然石油由来生成物であってもよい。合成油または天然石油生成物は、ｎ−パラフィン、イソパラフィン、環状アルカン、分枝アルカン、またはこれらの混合物などの炭化水素で構成され得る。油系掘削流体は、油系掘削流体の総重量に基づいて、約１０．０重量％〜２０．０重量％の基油を含有し得る。追加の実施形態において、油系掘削流体は、油系掘削流体の総重量に基づいて、約１３．０重量％〜１７．０重量％の基油を含有し得る。

【0018】

油系掘削流体の水性不連続相は、水及び塩源を含み得る。いくつかの実施形態において、水性不連続相は、例えば、水と、塩化カルシウム、臭化カルシウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、及びこれらの組み合わせから選択される塩とからなる塩ブラインで構成され得る。油系掘削流体は、油系掘削流体の総重量に基づいて、約３．０重量％〜約６．０重量％の水性不連続相を含有し得る。いくつかの実施形態において、油系掘削流体は、５０：５０〜９５：５、７５：２０〜９５：５、８５：１５〜９５：５、または例えば、９０：１０〜９５：５の体積の油対水比を有し得る。油系掘削流体の油対水比は、油：水＝基油Ｓａｒａｌｉｎｅ１８５Ｖ＋界面活性剤（複数可）＋乳化剤（複数可）＋湿潤剤（複数可）：（ブライン×０．６４）＋水として計算される体積比である。ブラインは６４体積％の水であるため、ブラインの体積の６４％が水の体積として含まれる。

【0019】

油系掘削流体は、少なくとも１つのレオロジー調整剤を含有する。レオロジー調整剤は、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含む。レオロジー調整剤は一般に、例えば、粘度などの油系掘削流体のレオロジー的特性を調整する油系掘削流体の構成要素である。レオロジー調整剤は、掘削流体が坑井から切削物を除去し、非循環期間中に切削物及び増量材料を懸濁する能力を改善し得る。少なくとも１つのレオロジー調整剤はまた、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物に加えて、１つ以上のレオロジー調整剤も含み得る。追加のレオロジー調整剤は、掘削作業が実行される温度及び圧力での掘削作業において油系掘削流体の使用がより有利である様式で、油系掘削流体のレオロジーを調節することが知られているか、または決定されている任意の化合物であり得る。適切な追加のレオロジー調整剤の例としては、粘土またはポリマー、例えば、ヘクトライト、ベントナイト、セピオライト、アタパルジャイト、及びこれらの混合物などの親有機性粘土が挙げられる。親有機性粘土は粘土鉱物であり、粘土鉱物の表面にはそれらを油分散性にする化学薬品がコーティングされている。いくつかの実施形態において、油系掘削流体は、油系掘削流体の総重量に基づいて、合計約０．３重量％〜約１．０重量％のレオロジー調整剤を含有し得る。したがって、追加のレオロジー調整剤が存在しない場合、油系掘削流体は、油系掘削流体の総重量に基づいて、合計約０．２重量％〜約０．８重量％のアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含有し得る。

【0020】

アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物の例としては、マグネシウムダイヤモンドイド化合物、カルシウムダイヤモンドイド化合物、ストロンチウムダイヤモンドイド化合物、バリウムダイヤモンドイド化合物、及びベリリウムダイヤモンドイド化合物が挙げられる。いくつかのそのようなダイヤモンドイド化合物において、ダイヤモンドイド構成成分は、アダマンタン部分であり得る。したがって、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物のさらなる例としては、マグネシウムアダマンタン化合物、カルシウムアダマンタン化合物、ストロンチウムアダマンタン化合物、バリウムアダマンタン化合物、及びベリリウムアダマンタン化合物が挙げられる。例示的な実施形態において、油系掘削流体のアルカリ土類ダイヤモンドイドレオロジー調整剤は、マグネシウムアダマンタン化合物、カルシウムアダマンタン化合物、またはバリウムアダマンタン化合物を含み得る。

【0021】

様々な実施形態に従うこれまでに記載された油系掘削流体は、レオロジー調整剤としてアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含有し得る。ここで、マグネシウムアダマンタンカルボキシレート化合物を含むアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物が調製され得る方法を、化合物の構造的特徴とともに記載する。油系掘削流体のアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、例示的な合成技術によって調製されるアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物に限定されないことを理解されたい。むしろ、油系掘削流体のアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、その化合物がどのように合成されるかに関わらず、アルカリ土類金属及びダイヤモンドイド部分を含む、任意のアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物であり得る。

【0022】

アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を調製するための例示的な方法は、アルカリ土類金属塩及び少なくとも１つのカルボン酸部分を有するダイヤモンドイド化合物を混合して、反応混合物を形成することを含み得る。反応混合物中、アルカリ土類金属塩は、Ｍ^２＋と、酸または塩基に由来する対アニオンとを含有する任意のアルカリ土類金属化合物であり得、Ｍ^２＋は例えば、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、またはＢｅ^２＋である。したがって、アルカリ土類金属塩の非限定的な例としては、Ｍ（ＯＨ）_２、ＭＣｌ_２、ＭＢｒ_２、Ｍ（ＮＯ_３）_２、及びＭＳＯ_４が挙げられる。いくつかの合成経路において、アルカリ土類金属塩は、Ｍ（ＯＨ）_２であり得る。マグネシウム塩の非限定的な例としては、例えば、Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＣｌ_２、ＭｇＢｒ_２、Ｍｇ（ＮＯ_３）_２、及びＭｇＳＯ_４が挙げられる。いくつかの合成経路において、アルカリ土類金属塩は、Ｍｇ（ＯＨ）_２であり得る。

【0023】

アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を調製するために使用される反応混合物中、ダイヤモンドイド化合物は、少なくとも１つのカルボン酸部分を有する。いくつかの実施形態において、少なくとも１つのカルボン酸は、ダイヤモンドイド化合物の任意の非橋頭炭素原子に結合される。いくつかの合成経路において、ダイヤモンドイド化合物は、アダマンタン、ジアマンタン、またはトリアマンタンのカルボン酸から選択され得る。いくつかの合成経路において、ダイヤモンドイド化合物は、アダマンタン１−カルボン酸（ＡＣＡ）であり得る。

【0024】

アルカリ土類金属塩及びダイヤモンドイド化合物の混合は、任意の好適な装置を使用して任意の好適な方法で実行して、密な混合を達成することができる。例えば、この混合は、乾燥粉末のブレンドまたは粉砕などの固相技術を使用して実行されてもよい。この混合は、水性溶媒または有機溶媒の補助によって、粉末と溶媒とを組み合わせ、続いて得られた溶液を撹拌することによって実行されてもよい。任意で、そのような湿式混合手順の後、マグネシウム塩及びダイヤモンドイド化合物をそれらの化学反応に好適な条件下に置く前に、溶媒の一部または全部をデカントまたは濾過してもよい。

【0025】

アルカリ土類金属アダマンタン塩を調製するための方法は、アルカリ土類金属塩とダイヤモンドイド化合物との反応混合物を反応温度で反応時間にわたって水熱処理して、アルカリ土類金属アダマンタンカルボン酸塩を形成することをさらに含み得る。水熱処理は一般に、反応混合物に水などの水性溶媒を添加することと、反応混合物をオートクレーブなどの反応容器に封入することと、反応容器を反応温度まで加熱して、高圧環境においてマグネシウムアダマンタンカルボン酸塩の結晶化を発生させることとを含み得る。

【0026】

反応温度は、アルカリ土類金属アダマンタンカルボン酸塩の結晶化も可能としながら、アルカリ土類金属塩とダイヤモンドイド化合物との反応が反応容器内で進行するのに十分な熱力学的エネルギーを提供するように選択され得る。反応温度は、反応の進行を可能にするのに十分に高くあるべきであるが、アダマンタンカルボン酸塩の分解または微結晶の溶媒和を避けるために十分に低くもなければならない。いくつかの合成経路において、反応温度は１００℃〜２００℃（１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃など）、または１００℃〜２００℃の間の任意の他の温度であり得る。いくつかの合成経路において、反応温度は１００℃〜２００℃であり得るが、他の反応は１００℃より低い温度または２００℃より高い温度で最適に発生し得ることが企図される。他の合成経路において、反応温度は１００℃〜１５０℃または１１０℃〜１５０℃であり得る。一例において、アルカリ土類金属塩がＭｇ（ＯＨ）_２である場合、反応温度は１５０℃±１０℃であり得る。

【0027】

反応時間は、アルカリ土類金属アダマンタンカルボン酸塩がその反応温度で形成されるときに、結晶成長及び明確な形態が発生するのに十分な時間を提供するように選択され得る。いくつかの合成経路において、反応時間は１２時間より長く（例えば、１２時間〜７２時間、２４時間〜７２時間、１２時間〜４８時間、または２４時間〜４８時間）あり得る。いくつかの合成経路において、反応時間は１２時間より長くあり得るが、例えば、１５０℃より高い反応温度が選択される場合、反応時間が１２時間より短くあり得ることが企図される。

【0028】

アルカリ土類金属アダマンタンカルボン酸塩を調製するための方法は、反応容器を冷却または減圧する工程、反応混合物を反応容器から除去する工程、濾過または任意の他の好適な技術によって反応混合物から溶媒を除去する工程、アルカリ土類金属アダマンタンカルボン酸塩を溶解しない水性または有機溶媒でアルカリ土類金属アダマンタンカルボン酸塩を洗浄する工程、アルカリ土類金属アダマンタンカルボン酸塩を乾燥させる工程などの慣例的な単離工程、またはこれらの工程の任意の組み合わせをさらに含み得る。いくつかの合成において、アルカリ土類金属アダマンタンカルボン酸塩は、反応容器中に存在するあらゆる溶媒からも真空濾過され、水で洗浄され、好適な温度で好適な時間乾燥されてもよい。例えば、アルカリ土類金属アダマンタンカルボン酸塩を、６５℃で２４時間乾燥させて、水熱処理による残留溶媒を除去してもよい。

【0029】

油系掘削流体のいくつかの実施形態において、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、前述のように調製されたマグネシウムアダマンタンカルボン酸塩であり得る。その後、マグネシウム塩及びＡＣＡを使用して調製されたマグネシウムアダマンタンカルボン酸塩は、Ｍｇ（ｘ）−ＡＣという簡略表記によって記載され、式中、ｘは、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩を調製するために使用される反応混合物中のＭｇ^２＋対ＡＣＡの比であり、ＡＣは、ＡＣＡのアダマンタン部分に由来する炭素支持体を表す。例えば、Ｍｇ（０．５）−ＡＣは、０．５：１のＭｇ^２＋対ＡＣＡのモル比のＭｇ（ＯＨ）_２とＡＣＡとを反応させることによって調製される、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩を表す。同様に、Ｍｇ（１．０）−ＡＣは、１．０：１のＭｇ^２＋対ＡＣＡのモル比のＭｇ（ＯＨ）_２とＡＣＡとを反応させることによって調製される、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩を表す。

【0030】

Ｍｇ（０．５）−ＡＤなどのマグネシウムアダマンタン塩を調製するための例示的な方法において、反応混合物は、例えば、Ｍｇ（ＯＨ）_２などのマグネシウム塩とＡＣＡとを、０．５：１〜１．０：１の反応混合物中のＭｇ^２＋対ＡＣＡの量で混合することによって調製され得る。反応混合物中のＭｇ^２＋対ＡＣＡの具体的な比は、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩の全体的結晶形態を所望される形態へと影響を及ぼすように選択され得る。理論によって拘束されることを意図するものではないが、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩の結晶形態は、反応混合物中のＭｇ^２＋対ＡＣＡの比を増加または減少させることによって調整することができると考えられる。Ｍｇ^２＋対ＡＣＡの比は０．５：１〜１．０：１から選択され得るが、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩の結晶形態は、Ｍｇ^２＋対ＡＣＡの比を０．５：１未満に減少させることによって、またはＭｇ^２＋対ＡＣＡの比を１．０：１超に増加させることによってさらに調整することができることが企図される。それでもなお、飽和点が存在すると考えられ、それを超えて追加のマグネシウムイオンをマグネシウムアダマンタンカルボン酸塩に組み込むことはできない。

【0031】

一般に、Ｍｇ−ＡＣ化合物は、層状構造または形態を呈し得る。層状構造または形態のＭｇ−ＡＣ化合物は、端対面の接続を欠く複数の層として現れ得る。複数の層は、各々が５００よりも大きいか、または１０００よりも大きいアスペクト比を有する個々の層で構成され得る。すなわち、個々の層の各々は、同じ層の厚さ測定値の少なくとも５００倍または少なくとも１０００倍の長さ測定値を有し得る。例えば、層は、１０μｍ〜２０μｍの長さ及び１０ｎｍ〜２０ｎｍの厚さを有し得る。これらの非常に薄い層は、転じて、特に特定の溶媒の存在下で剥離を呈し得る。Ｍｇ−ＡＣ材料はまた、極性有機溶媒などの様々な溶媒中で安定した分散液またはゲルを形成し得る。例えば、Ｍｇ−ＡＣ層は、エタノール及びアセトンなどの有機溶媒中で剥離し得る。理論よって拘束されることを意図するものではないが、Ｍｇ−ＡＣにおいて剥離する高アスペクト比の層の存在は、Ｍｇ−ＡＣがレオロジー調整剤として使用される掘削流体の全体的な特性に有益であり得ると考えられる。

【0032】

油系連続相、水性不連続相、及びアルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物を含むレオロジー調整剤に加えて、油系掘削流体は、油系掘削流体の特性をそれが意図されている用途に調整する１つ以上の任意の成分を含み得る。任意の成分としては、例えば、乳化剤、湿潤剤、アルカリ性制御剤、流体損失制御剤、懸濁剤、重量調整剤、密度調整剤、またはこれらの組み合わせから選択される少なくとも１つの添加剤が挙げられる。いくつかの実施形態において、油系掘削流体は、少なくとも１つの乳化剤、少なくとも１つの湿潤剤、少なくとも１つのアルカリ性制御剤、少なくとも１つの流体損失制御剤、少なくとも１つの懸濁剤、及び少なくとも１つの密度調整剤を含有し得る。

【0033】

任意の乳化剤を油系掘削流体に添加して、エマルジョンの形成を容易にし、油系掘削流体の基油連続相と油系掘削流体の水性不連続相との間の界面張力を低減することができる。乳化剤の例としては、界面活性剤、洗剤、リグノスルフェート（ｌｉｇｎｏｓｕｌｆａｔｅ）、及び褐炭化合物が挙げられる。

【0034】

任意の湿潤剤を油系掘削流体に添加して、粘土及び頁岩などの材料が、球状化、ブーティングオフ、または泥のリングの形成などによって掘削装置に付着する傾向を低減することができる。湿潤剤の例としては、アニオン性界面活性剤及び非イオン性界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。湿潤剤が使用される場合、それらは、掘削流体の総重量に基づいて、油系掘削流体の約０．１重量％〜約１．０重量％を構成し得る。

【0035】

任意の流体損失制御剤を油系掘削流体に添加して、掘削流体から地下層内に失われる濾液の量を低減することができる。流体損失制御剤の例としては、親有機性（例えば、アミン処理された）褐炭、ベントナイト、製造されたポリマー、及びシンナーまたは解膠剤が挙げられる。流体損失制御剤が使用される場合、それらは、掘削流体の総重量に基づいて、油系掘削流体の約０．５重量％〜約１．５重量％を構成し得る。

【0036】

任意の懸濁剤を油系掘削流体に添加して、掘削流体の粘度を調節して、掘削流体構成成分の全てを懸濁させるのに十分に低い剪断速度で降伏点を有するようにしてもよく、これにより、掘削流体の構成成分の沈降を避けることができる。懸濁剤の例としては、脂肪酸及び繊維状材料が挙げられる。懸濁剤が使用される場合、それらは、掘削流体の総重量に基づいて、油系掘削流体の約０．０１重量％〜約１．０重量％を構成し得る。

【0037】

任意の重量調整剤または密度調整剤を油系掘削流体に添加して、油系掘削流体の重量、密度、またはその両方を増加させてもよい。重量調整剤を使用して、形成圧力を制御し、応力が与えられる領域で引き起こされ得る頁岩の剥離または隆起の効果に対抗するのを助けることができる。水より密度が高く、掘削流体の他の特性に悪影響を及ぼさない任意の物質を、増量材料として使用することができる。重量調整剤または密度調整剤の例としては、重晶石（ＢａＳＯ_４）_、方鉛鉱（ＰｂＳ）、赤鉄鉱（Ｆｅ_２Ｏ_３）、磁鉄鉱（Ｆｅ_３Ｏ_４）_、製造された酸化鉄、チタン鉄鉱（ＦｅＯ・ＴｉＯ_２）_、菱鉄鉱（ＦｅＣｏ_３）_、天青石（ｃｅｌｅｓｉｔｅ）（ＳＲＳＯ_４）、苦灰石（ＣａＣＯ_３・ＭｇＣＯ_３）、及び方解石（ＣａＣＯ_３）が挙げられる。重量調整剤または密度調整剤が使用される場合、それらは、掘削流体の総重量に基づいて、油系掘削流体の約６５重量％〜約７５重量％を構成し得る。

【0038】

したがって、いくつかの実施形態において、油系掘削流体は、１３重量％〜１７重量％の基油と、０重量％〜１．０重量％の乳化剤と、０重量％〜０．６重量％の湿潤剤と、０．３重量％〜０．８重量％のレオロジー調整剤と、０重量％〜１．５重量％の流体損失制御添加剤と、３．０重量％〜５．０重量％のブライン溶液と、０重量％〜７５重量％の増量添加剤とを含有し得る。油系掘削流体は一般に、０．９〜２．２の比重を有し得る。

【0039】

前述の様々な実施形態のいずれかに従う油系掘削流体は、油系掘削流体を掘削作業中に高圧高温（ＨＰＨＴ）条件下で使用するのに好適にする物理的特性を呈するすように配合され得る。掘削作業中のＨＰＨＴ条件は、１０，０００ｐｓｉを超える坑井圧力及び３００°Ｆ（１４９℃）を超える坑井温度を含み得る。例えば、アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物レオロジー調整剤を含む油系掘削流体は、油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、１００ｒｐｍでの熱間圧延前及び熱間圧延後の両方で、より低い粘度を有し得る。同様に、アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物レオロジー調整剤を含む油系掘削流体は、油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、３５０°Ｆ（１７７℃）及び５００ｐｓｉでより少ない熱間圧延後の流体損失を有し得る。アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物レオロジー調整剤を含む油系掘削流体は、油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、より高い電気的安定性を有し得る。

【0040】

様々な実施形態に従う油系掘削流体を前述したが、ここで、油系掘削流体を調製するための例示的な方法を説明する。油系掘削流体を調製するための方法は、標準混合技術を使用して、基油と、任意で少なくとも１つの乳化剤と、任意で少なくとも１つの湿潤剤とを混合して、第１の混合物を形成することを含み得る。第１の混合物の成分は、油系掘削流体の実施形態に関して前述した量を提供するように添加され得る。油系掘削流体を調製するための方法は、標準技術によって、少なくとも１つのレオロジー調整剤を第１の混合物に添加し、混合して、第２の混合物を形成することをさらに含み得、少なくとも１つのレオロジー調整剤は、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含む。繰り返すが、第２の混合物の成分は、油系掘削流体の実施形態に関して前述した量を提供するように添加され得る。レオロジー調整剤は、例えば、マグネシウムアダマンタンカルボキシレート化合物などの少なくとも１つのアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含む。少なくとも１つのアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、本明細書に従って記載される任意のアルカリ土類ダイヤモンドイド化合物であり得る。

【0041】

油系掘削流体を調製するための方法は、少なくとも１つの流体損失制御添加剤を第２の混合物に添加し、混合して、第３の混合物を形成することと、ブライン溶液を不連続相として第３の混合物に添加し、混合して、第４の混合物を形成することと、任意で、第４の混合物に増量添加剤を添加し、混合して、油系掘削流体を形成することとをさらに含み得る。

【0042】

前述のように調製されるか、または当業者によって理解される他の当該産業で許容される技術によって調製される油系掘削流体を含む、前述の油系掘削流体は、地下層の掘削作業、特に１０，０００ｐｓｉを超える坑井圧力及び３００°Ｆ（１４９℃）を超える坑井温度のＨＰＨＴ条件下で実行される掘削作業での使用に非常に適切であり得る。したがって、高圧高温条件下で地下層を掘削するための方法の実施形態は、地下層への坑井の掘削において、本明細書に記載される任意の実施形態に従う油系掘削流体、または本明細書に記載される任意の実施形態に従って調製された油系掘削流体を提供または使用することを含み得る。

【0043】

高圧高温条件下で地下層を掘削するための方法において、アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物レオロジー調整剤を含む油系掘削流体は、高圧高温条件下で、油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、より低い粘度を有し得る。同様に、アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物レオロジー調整剤を含む油系掘削流体は、高圧高温条件下で、油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、より少ない流体損失を有し得る。同様に、アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物レオロジー調整剤を含む油系掘削流体は、高圧高温条件下で、油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、アルカリ土類金属ダイヤモンドイド化合物レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、より高い電気的安定性を有し得る。

【実施例】

【0044】

本明細書に記載される実施形態は、以下の実施例によってさらに明らかになるであろう。以下の実施例は、本開示の範囲またはその特許請求の範囲をいかなる特定の実施形態にも限定することは意図されないことを理解されたい。

【0045】

実施例１
Ｍｇ（０．５）−アダマンタンカルボン酸塩の合成及び物理的特性評価
Ｍｇ（ＯＨ）_２及び１−アダマンタンカルボン酸（ＡＣＡ）を、１：２のモル比のＭｇ^２＋対ＡＣＡをもたらすように混合して、反応混合物を形成し、その後、反応混合物をＴｅｆｌｏｎ内張りのステンレス鋼製オートクレーブに移し、反応混合物を１５０℃で２４時間加熱することによって、Ｍｇ−アダマンタンカルボキシレート（Ｍｇ−ＡＣ）化合物を水熱合成した。磁性撹拌機で１時間撹拌することによって、反応体を混合した。得られた生成物であるＭｇ（０．５）−ＡＣ（式中、０．５は元のＭｇ^２＋対ＡＣＡ混合比を指し、「ＡＣ」はアダマンタンカルボキシレートを指す）を真空濾過し、多量の水で洗浄し、６５℃で２４時間乾燥させた。粉末Ｘ線回折（ＰＸＲＤ）、赤外線（ＩＲ）分光法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、熱重量分析（ＴＧＡ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、及び透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって、生成物を特性評価した。

【0046】

Ｍｇ（０．５）−ＡＣをＰＸＲＤによって分析した。図１のＰＸＲＤスペクトルはそれぞれ、１５．４１Å、１３．３Å、１１．０Å、９．６Å、及び７．７Åのｄ−間隔に対応して、５．７°、６．６°、８．０°、９．２°、及び１１．５°の２θ角度で一連の基底反射を呈した。強い反射は、１５°〜１７°の２θ角度を中心に発生し、２θ範囲３０°〜５０°でいくつかの低〜中強度の反射が現れた。加えて、２θ範囲５７°〜６０°で低強度の双晶反射が発生した。ＰＸＲＤパターンにおけるこれらの特徴の全ては、層状構造を有する材料の形成を示す。

【0047】

Ｍｇ（０．５）−ＡＣを、ＩＲ分光法でさらに特性評価した。図２のＩＲスペクトルは、１４１１ｃｍ^−１及び１５５０ｃｍ^−１でそれぞれ、ＣＯＯ⁻基の対称及び非対称伸縮振動を示す。２９００ｃｍ^−１及び２８４７ｃｍ^−１での振動は、アダマンタンカルボキシレートイオンのＣ−Ｈ結合から生じる。３２００ｃｍ^−１〜３４００ｃｍ^−１の範囲の広い振動は、水素結合ヒドロキシルイオンから生じる。約３６００ｃｍ^−１の小さな肩部は、非水素結合ヒドロキシルイオンから生じ、不純物として得られた生成物中の少量の前駆体Ｍｇ（ＯＨ）_２を示すと考えられる。１０００ｃｍ^−１未満の中強度の振動は、金属−酸素結合の屈曲及び伸縮から生じる。

【0048】

出発材料とＭｇ（０．５）−ＡＣとの比較を行って、不純物及び未反応出発物質の可能性を確認した。図３は、Ｍｇ（０．５）−ＡＣ、ＡＣＡ、及びＭｇ（ＯＨ）_２の積み重ねＰＸＲＤパターンを示す。Ｍｇ（０．５）−ＡＣは、ＩＲ分析によっても確認された、出発Ｍｇ（ＯＨ）_２から生じる３７．９°での低強度の反射を除いて、出発材料の反射に対応しない一連の反射を有する。１５°〜１７°の２θ範囲のＡＣＡの双晶ピーク（１００％強度）もまた、Ｍｇ（０．５）−ＡＣにある。ピーク位置及び半値全幅（ＦＷＨＭ）は、ピークがＭｇ（０．５）−ＡＣで１°を超えて移動し、広がっていることを示す。これは、出発ＡＣＡがＭｇ（０．５）−ＡＣに存在する可能性を排除する。

【0049】

１０℃／分の加熱速度、３０℃〜８００℃のヘリウムガス雰囲気中での熱重量分析（ＴＧＡ）によって、Ｍｇ（０．５）−ＡＣの熱分解挙動を研究した。Ｍｇ（０．５）−ＡＣは、図４のプロット（ｂ）に示されるように、２段階の質量損失を示す。６０℃付近の５重量％〜６重量％の質量損失は、吸着された水に起因し得る。ＴＧＡは、化合物が最大で４５０℃まで安定しており、４５０℃〜６００℃の範囲でその質量の約８５重量％が損失することを証明している。この範囲での質量損失は、アダマンタンカルボキシレート部分及びヒドロキシルイオンの損失に起因する。残渣はわずか約１０重量％であり、これは高度に多孔性のナノスケールＭｇＯの形成を示す。吸着された水の損失を除く、一段階の質量損失は、Ｍｇ（０．５）−ＡＣの単相性を確認する。対照的に、かつ図４のプロット（ａ）に示されるように、出発ＡＣＡは全く異なる熱挙動を示す。アダマンタンカルボン酸は最大で１００℃まで安定しており、１２０℃〜３００℃において一段階で完全に分解することが見出された。理論によって拘束されることを意図するものではないが、Ｍｇ（０．５）−ＡＣの異常に高い熱安定性は、Ｍｇ^２＋−アダマンタンカルボキシレートイオン結合の形成から生じ得ると考えられる。

【0050】

Ｍｇ（０．５）−ＡＣの形態及び性質をＳＥＭによってさらに特性評価した。図５Ａ〜５ＤのＭｇ（０．５）−ＡＣの様々な倍率でのＳＥＭ画像は、層状形態を証明している。層は、数ミクロンの長さの寸法及び数ナノメートルの厚さで、非常に大きなアスペクト比を有する。層は、上下に積み重ねられ、多くの種類の層状固体に共通する端対面の共有接続を有するようには見えない。Ｍｇ（０．５）−ＡＣにおける端対面の共有接続の欠如は、Ｍｇ（０．５）−ＡＣが容易に剥離され得ることを示し得る。

【0051】

実施例２
Ｍｇ（０．５）−アダマンタンカルボン酸塩の分散及び剥離
その物理的特性に基づいて、Ｍｇ（０．５）−ＡＣは、高アスペクト比及び高い熱安定性を有する層状構造であることが見出されている。したがって、Ｍｇ（０．５）−ＡＣは、掘削流体のレオロジー調整剤としてＭｇ（０．５）−ＡＣを使用するのに適切な品質を有すると考えられる。Ｍｇ（０．５）−ＡＣが様々なポリマーとブレンドする適合性、及び分散液を形成する能力を確認するために、様々な極性及び非極性溶媒を使用した。様々な物理的性質を有する６つの異なる溶媒を使用することによって、分散研究を実行した。１００ｍＬの様々な溶媒中の１００ｍｇのＭｇ（０．５）−ＡＣに、様々な溶媒中の生成物の分散研究を実行して、懸濁液を形成し、これを磁性撹拌機で２４時間撹拌した。この研究の結果を表１に提供する。

【表1】

【0052】

Ｍｇ（０．５）−ＡＣは、いかなる剥離も、または水によるいかなる種類の分散も示さず、これは、この化合物の疎水性を示す。エタノールなどの極性有機溶媒を使用した場合、Ｍｇ（０．５）−ＡＣは、３０分以内に分散液を形成した。Ｍｇ（０．５）−ＡＣは、１，４−ジオキサン中に分散し、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドで安定したゲルを形成した。Ｍｇ（０．５）−ＡＣは、広く使用されているテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で安定した分散体を形成することが見出された。これは、Ｍｇ（０．５）−ＡＣが極性有機溶媒との安定した分散液を形成する能力を有し、有機ポリマーを含む様々なナノ複合材料中で充填剤として使用できることを示す。一方、Ｍｇ（０．５）−ＡＣは、非極性ペンタンでいかなる剥離も示さなかった。

【0053】

剥離されたＭｇ（０．５）−ＡＣコロイド状懸濁液をＡＦＭによって特性評価して、剥離の程度を調べた。図６Ａは、Ｍｇ−ＡＣ粒子のコロイド状エタノール懸濁液から除去した、剥離されたＭｇ（０．５）−ＡＣ粒子の選択領域の位相幾何学的プロファイルを示す。図６Ｂは、同じ測定におけるピーク力誤差を示す。図６Ｃは、図６Ａに示される経路に沿って測定された粒子の高さプロファイルである。剥離された試料は、１０ｎｍ〜２０ｎｍの厚さ及び１０μｍを超える横方向寸法を有する層を示す。これらの寸法は、５００〜１０００のアスペクト比に相当する。

【0054】

実施例３
相形成及び形態に対するＭｇの過飽和の効果
初期反応混合物の過飽和は、いかなる材料の相形成においても重要な役割を果たす。実施例１で調整したＭｇ（０．５）−ＡＣは、１：２のＭｇ^２＋−ＡＣＡ比を有した。Ｍｇ−アダマンタン相形成に対するＭｇ^２＋−ＡＣＡ比の効果を特性評価するために、１：１のＭｇ^２＋−ＡＣＡ比をもたらすように初期反応体を混合したことを除いて、実施例１に記載されるものと同じ合成経路でマグネシウム（１．０）−ＡＣを調整した。したがって、Ｍｇ（１．０）−ＡＣは、実施例１のＭｇ（０．５）−ＡＣと比較して、より高いモル分率のＭｇ^２＋で調製した。

【0055】

図７のＭｇ（１．０）−ＡＣのＰＸＲＤパターンは、Ｍｇ（０．５）−ＡＣのＰＸＲＤと比較して、Ｍｇ−ＡＣに対応する全ての反射を保持する（図１）。加えて、Ｍｇ（１．０）−ＡＣ ＰＸＲＤスペクトルは、未反応のＭｇ（ＯＨ）_２から生じると考えられるいくつかの高強度反射（＊印で標識）を示す。Ｍｇ（１．０）−ＡＣ中の未反応出発材料の出現は、出発材料であるＭｇ（ＯＨ）_２及びＡＣＡの化学量論比が、得られるＭｇ−ＡＣ材料が単相材料であるかどうかに影響を与えることを示している。

【0056】

材料の形態に対するＭｇ^２＋／ＡＣＡの効果を確認するために、Ｍｇ（１．０）−ＡＣをＳＥＭでさらに特性評価した。図８Ａ〜８Ｄは、様々な倍率でのＭｇ（１．０）−ＡＣのＳＥＭ画像である。Ｍｇ（１．０）−ＡＣの形態は、Ｍｇ（０．５）−ＡＣの形態とは異なるようである。Ｍｇ（１．０）−ＡＣのＳＥＭは、Ｍｇ（０．５）−ＡＣのように大きな層を有する層状形態を示すが、Ｍｇ（１．０）−ＡＣの微結晶は、端対面の共有によって接続され、砂の花の形態を生じさせているように見える。したがって、出発反応混合物中のＭｇ^２＋及びＡＣＡの濃度を変更することによって、Ｍｇ−ＡＣに異なる形態及び配向を提供することが可能である。Ｍｇ−ＡＣ相に加えて、Ｍｇ（１．０）−ＡＣのＳＥＭはまた、未反応のＭｇ（ＯＨ）_２の凝集した特徴のない粒子も示す。

【0057】

実施例４
掘削流体の配合及び特性評価
マグネシウムアダマンタン化合物を含有する掘削流体の物理的及びレオロジー的特性と、粘土調整剤を含有する掘削流体の物理的及びレオロジー的特性とを比較するために、２つの掘削流体を調製した。２つの掘削流体は、３つの独自の乳化剤及び油系流体配合物に特化した流体損失制御剤を含む、Ｍ−Ｉ ＳＷＡＣＯ ＲＨＡＤＩＡＮＴ（商標）系に基づいた。レオロジー調整剤としてＢＥＮＴＯＮＥ（登録商標）４２を使用して、比較の基礎として理想的な掘削流体を調製した。ＢＥＮＴＯＮＥ（登録商標）４２は、合成基油系用に最適化されたヘクトライト有機粘土であり、Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手可能である。レオロジー調整剤として、比較掘削流体中のＢＥＮＴＯＮＥ（登録商標）４２を、実施例１に従って調製した等重量のＭｇ（０．５）−ＡＣで置き換えることによって、第２の掘削流体を調製した。

【0058】

２つの掘削流体を、以下の成分、Ｓｈｅｌｌ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能な合成油掘削基流体であるＳａｒａｌｉｎｅ１８５Ｖ、Ｍ−Ｉ ＳＷＡＣＯ，ＬＬＣ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能なアミドアミン界面活性剤であるＳＵＲＥＭＵＬ（登録商標）、Ｍ−Ｉ ＳＷＡＣＯ，ＬＬＣ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能な湿潤剤であるＳＵＲＥＷＥＴ（登録商標）、Ｍ−Ｉ ＳＷＡＣＯ，ＬＬＣ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能な非水性流体系での使用のための乳化剤であるＭＵＬ ＸＴ、Ｍ−Ｉ ＳＷＡＣＯ，ＬＬＣ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能な濾過ケーク形成及び濾過制御を補助するためのヘクトライト粘土増粘剤であるＶＥＲＳＡＧＥＬ ＨＴ、Ｍ−Ｉ ＳＷＡＣＯ，ＬＬＣ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能な油及び合成系掘削流体系での使用のために設計されたアミン処理タンニン濾過制御添加剤であるＯＮＥ−ＴＲＯＬ（商標）ＨＴ、Ｍ−Ｉ ＳＷＡＣＯ，ＬＬＣ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能な油及び合成系掘削流体系での使用のために設計された濾過制御添加剤ＥＣＯＴＲＯＬ ＲＤ、ならびにＭ−Ｉ ＳＷＡＣＯ，ＬＬＣ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から入手可能な重晶石（ＢａＳＯ_４）増量剤であるＭ−Ｉ ＢＡＲを使用して配合した。

【0059】

Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｂｅａｃｈ Ｍｉｘｅｒを使用して、７７２ｇ（３５１ｍＬ）の量で両方の掘削流体を調製した。両方の掘削流体の配合を表２に提供する。掘削流体を調製するために、基油、乳化剤、及び湿潤剤をまず段階１の間に５分間混合し、その後段階２の間に粘度調整剤及びレオロジー調整剤を添加し、さらに１０分間混合した。次に、段階３において、流体損失制御添加剤を添加し、１０分間混合し、続いて段階４においてブライン及び段階５において重晶石をそれぞれ１５分間及び２０分間混合した。使用された基油及びバライトの量は、比較掘削流体のそれぞれの特性と同一である２．２０の比重及び９０．０の油／水比を提供するために、Ｍｇ（０．５）−ＡＣ配合物ではわずかに異なった。

【表2】

【0060】

Ｆａｎｎ３５粘度計を使用して、ＯＢＭの粘度を試験した。掘削流体を、それらの調製後にＦａｎｎ３５加熱カップに入れ、流体が１２０°Ｆ（４９℃）の温度に達するまで毎分６００回転（ｒｐｍ）で撹拌した。６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ、及び３ｒｐｍの剪断速度で、熱間圧延前（ＢＨＲ）及び熱間圧延後（ＡＨＲ）の両方で粘度を測定した。熱間圧延は、エージングセルで３５０°Ｆ（１７７℃）及び１５０ｐｓｉで１６時間実行した。カップ内の掘削流体を６００ｒｐｍで毎回撹拌した後、２回の読み取りを行い、その後それぞれ（１）１０秒間及び（２）１０分間静止させることによって、掘削流体のＢＨＲ及びＡＨＲのゲル強度を測定した。

【0061】

各掘削流体を底部に開口部を有するステンレス鋼チャンバ内に置くことによって、濾過装置（ＡＰＩ加圧濾過器ＯＦＩＴＥ（登録商標）装置）を使用することによって、熱間圧延掘削流体に対して各掘削流体の流体損失（ＦＬ）試験を実行した。濾紙をチャンバの底部に置き、掘削流体を３５０°Ｆ（１７７℃）で５００ｐｓｉの圧力に３０分間曝露した。比較掘削流体の泥及びＭｇ（０．５）−ＡＣを含有する掘削流体の両方から回収した流体中に、水は存在しなかった。ＢＨＲとＡＨＲの両方で、電気的安定度計を使用して、両方の流体の電気的安定性（ＥＳ）を測定した。

【0062】

粘度試験、流体損失試験、及び電気的安定性試験の結果を表３に提供する。

【表3】

【0063】

粘度調整剤としてマグネシウムアダマンタンを含有する掘削流体は、レオロジー調整剤としてＢＥＮＴＯＮＥ４２を含有する比較掘削流体のそれよりも低い、１００ｒｐｍでのＢＨＲ及びＡＨＲの両方のその粘度のため、ＨＰＨＴ掘削流体として有望な結果を示した。１００ｒｐｍでの粘度値は、坑井の環状部内の掘削流体中の粘度を反映する。したがって、数がより小さいほど掘削流体の性能がより高いことを示す。Ｍｇ−ＡＤ掘削流体のレオロジーは、熱間圧延後の６ｒｐｍでの比較掘削流体のレオロジーと類似しており、比較流体中よりもＭｇ−ＡＤ流体中の熱分解が少ないことを示している。Ｍｇ−ＡＣ含有流体の３５０°Ｆ（１７７℃）及び５００ｐｓｉでのＡＨＲ流体損失（ＦＬ）は、ＡＨＲ比較流体のそれよりも低かった。Ｍｇ−ＡＣ掘削流体のＡＨＲ電気的安定性（ＥＳ）もまた、比較流体のそれよりも大きく、これは、熱間圧延後に保持されたＭｇ−ＡＣ掘削流体のより良好なエマルジョン安定性を示している。比較流体の塑性粘度とは異なり、Ｍｇ−ＡＣ掘削流体の塑性粘度はＡＨＲを減少させ、高温では粘稠にならなかった。Ｍｇ−ＡＣ掘削流体の塑性粘度の減少は、掘削作業中に余分な動力を必要とせずに掘削する能力を維持する。反対に、比較流体中のように、高温への曝露後のより高いＰＶは、粘性流体を循環させるのに必要な余分な動力を意味する。

【0064】

したがって、２つの掘削流体からのレオロジーデータは、同等量のＭｇ（０．５）−ＡＣでの比較流体中のＢＥＮＴＯＮＥ４２の置換が、許容される性能特徴だけでなく、改善された特徴も有する掘削流体配合物をもたらしたことを示す。したがって、マグネシウムアダマンタンカルボキシレート化合物は、とりわけ、ＨＰＨＴ掘削作業中に静的状態で掘削切削物を懸濁することができる掘削流体中で使用するのに高度に好適なレオロジー調整剤であると考えられる。

【0065】

ここで、油系掘削流体の様々な態様、その製造方法、及びそれを利用する高圧高温条件下での地下層への掘削方法が記載され、そのような態様は、他の様々な態様と組み合わせて利用され得ることを理解されたい。

【0066】

第１の態様において、本開示は、油系掘削流体を提供する。油系掘削流体は、基油連続相と、水性不連続相と、少なくとも１つのレオロジー調整剤とを含む。少なくとも１つのレオロジー調整剤は、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含む。

【0067】

第２の態様において、本開示は、第１の態様に記載の油系掘削流体を提供し、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、マグネシウムダイヤモンドイド化合物、カルシウムダイヤモンドイド化合物、ストロンチウムダイヤモンドイド化合物、バリウムダイヤモンドイド化合物、またはベリリウムダイヤモンドイド化合物から選択される。

【0068】

第３の態様において、本開示は、第１の態様に記載の油系掘削流体を提供し、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、マグネシウムアダマンタン化合物、カルシウムアダマンタン化合物、ストロンチウムアダマンタン化合物、バリウムアダマンタン化合物、またはベリリウムアダマンタン化合物から選択される。

【0069】

第４の態様において、本開示は、第１の態様に記載の油系掘削流体を提供し、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、マグネシウムアダマンタンカルボキシレート化合物である。

【0070】

第５の態様において、本開示は、第１の態様に記載の油系掘削流体を提供し、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、マグネシウム塩及び少なくとも１つのカルボン酸部分を有するダイヤモンドイド化合物を混合して、反応混合物を形成することと、この反応混合物を反応温度で反応時間にわたって水熱処理して、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩を形成することとによって調製される、マグネシウムアダマンタンカルボキシレート化合物である。

【0071】

第６の態様において、本開示は、第５の態様に記載の油系掘削流体を提供し、マグネシウム塩及びダイヤモンドイド化合物は、０．５：１〜１．０：１の反応混合物中のＭｇ^２＋対ダイヤモンドイド化合物の比を提供する量で混合される。

【0072】

第７の態様において、本開示は、第５または第６の態様に記載の油系掘削流体を提供し、マグネシウム塩は、Ｍｇ（ＯＨ）_２である。

【0073】

第８の態様において、本開示は、第５〜第７の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、ダイヤモンドイド化合物は、１−アダマンタンカルボン酸である。

【0074】

第９の態様において、本開示は、第５〜第８の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、反応温度は、１００℃〜１８０℃である。

【0075】

第１０の態様において、本開示は、第５〜第９の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、反応温度は、１４０℃〜１６０℃である。

【0076】

第１１の態様において、本開示は、第５〜第１０の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、反応時間は、少なくとも１２時間である。

【0077】

第１２の態様において、本開示は、第５〜第１１の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩は、層状形態を含む。

【0078】

第１３の態様において、本開示は、第１２の態様に記載の油系掘削流体を提供し、層状形態は、端対面の接続を欠く複数の層を含む。

【0079】

第１４の態様において、本開示は、第１２または第１３の態様に記載の油系掘削流体を提供し、層状形態は、各々が５００を超えるアスペクト比を有する複数の層を含む。

【0080】

第１５の態様において、本開示は、第１〜第１４の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、基油連続相は、エステルもしくはオレフィンを含む合成油、ディーゼル油、または鉱物油から選択される基油を含み、合成油、ディーゼル油、または鉱物油は、ｎ−パラフィン、イソパラフィン、環状アルカン、分枝アルカン、またはこれらの混合物から選択される炭化水素を含む。

【0081】

第１６の態様において、本開示は、第１〜第１５の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、油系掘削流体は、５０：５０〜９５：５の体積の油対水比を有する。

【0082】

第１７の態様において、本開示は、第１〜第１６の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、油系掘削流体は、乳化剤、湿潤剤、アルカリ性制御剤、流体損失制御剤、懸濁化剤、重量調整剤、密度調整剤、またはこれらの組み合わせから選択される少なくとも１つの添加剤をさらに含む。

【0083】

第１８の態様において、本開示は、第１〜第１６の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、油系掘削流体は、少なくとも１つの乳化剤、少なくとも１つの湿潤剤、少なくとも１つのアルカリ性制御剤、少なくとも１つの流体損失制御剤、少なくとも１つの懸濁化剤、及び少なくとも１つの密度調整剤をさらに含む。

【0084】

第１９の態様において、本開示は、第１〜第１８の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、水性不連続相は、塩化カルシウム、臭化カルシウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、及びこれらの組み合わせから選択されるブラインを含有する。

【0085】

第２０の態様において、本開示は、第１〜第１９の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、油系掘削流体は、油系掘削流体の総重量に基づいて、０．１重量％〜１．０重量％のレオロジー調整剤を含む。

【0086】

第２１の態様において、本開示は、第１〜第２０の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、油系掘削流体は、油系掘削流体の総重量に基づいて、
１０重量％〜１７重量％の基油と、
０．５重量％〜２．０重量％の乳化剤と、
０．２重量％〜０．６重量％の湿潤剤と、
０．２重量％〜１．０重量％のレオロジー調整剤と、
０．５重量％〜１．５重量％の流体損失制御添加剤と、
２．５重量％〜５．０重量％のブライン溶液と、
６５．０重量％〜７８．０重量％の増量添加剤と、を含む。

【0087】

第２２の態様において、本開示は、第１〜第２１の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、油系掘削流体は、掘削作業中の高圧高温条件下での油系掘削流体の使用に好適な物理的特徴を呈する。

【0088】

第２３の態様において、本開示は、第１〜第２２の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、掘削作業中の高圧高温条件は、１０，０００ｐｓｉを超える坑井圧力及び３００°Ｆを超える坑井温度を含む。

【0089】

第２４の態様において、本開示は、第１〜第２３の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、レオロジー調整剤を有する油系掘削流体は、油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、１００ｒｐｍでの熱間圧延前及び熱間圧延後の両方でより低い粘度を有する。

【0090】

第２５の態様において、本開示は、第１〜第２４の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、レオロジー調整剤を有する油系掘削流体は、油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、３５０°Ｆ（１７７℃）及び５００ｐｓｉでより少ない熱間圧延後の流体損失を有する。

【0091】

第２６の態様において、本開示は、第１〜第２５の態様のいずれかに記載の油系掘削流体を提供し、レオロジー調整剤を有する油系掘削流体は、油系掘削流体と同一の比重及び油対水比ならびに同一の比率で同一の成分を有するが、レオロジー調整剤を欠いている掘削流体と比較して、より高い電気的安定性を有する。

【0092】

第２７の態様において、本開示は、油系掘削流体を調製するための方法を提供する。この方法は、基油と、少なくとも１つの乳化剤と、少なくとも１つの湿潤剤とを混合して、第１の混合物を形成する工程と、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物を含む少なくとも１つのレオロジー調整剤を第１の混合物に添加し、混合して、第２の混合物を形成する工程と、少なくとも１つの流体損失制御添加剤を第２の混合物に添加し、混合して、第３の混合物を形成する工程と、ブライン溶液を第３の混合物に添加し、混合して、第４の混合物を形成する工程と、増量添加剤を第４の混合物に添加して、油系掘削流体を形成する工程とを含む。

【0093】

第２８の態様において、本開示は、第２７の態様に記載の方法を提供し、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、マグネシウムダイヤモンドイド化合物、カルシウムダイヤモンドイド化合物、ストロンチウムダイヤモンドイド化合物、バリウムダイヤモンドイド化合物、またはベリリウムダイヤモンドイド化合物から選択される。

【0094】

第２９の態様において、本開示は、第２７の態様に記載の方法を提供し、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、マグネシウムアダマンタン化合物、カルシウムアダマンタン化合物、ストロンチウムアダマンタン化合物、バリウムアダマンタン化合物、またはベリリウムアダマンタン化合物から選択される。

【0095】

第３０の態様において、本開示は、第２７の態様に記載の方法を提供し、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、マグネシウムアダマンタン化合物である。

【0096】

第３１の態様において、本発明は、第２７の態様に記載の方法を提供し、アルカリ土類ダイヤモンドイド化合物は、マグネシウム塩と、少なくとも１つのカルボン酸部分を有するダイヤモンドイド化合物とを混合して、反応混合物を形成することと、この反応混合物を反応温度で反応時間にわたって水熱処理して、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩を形成することとによって調製されるマグネシウムアダマンタンカルボキシレート化合物である。

【0097】

第３２の態様において、本開示は、第３１の態様に記載の方法を提供し、マグネシウム塩及びダイヤモンドイド化合物は、０．５：１〜１．０：１の反応混合物中のＭｇ^２＋対ダイヤモンドイド化合物の比を提供する量で混合される。

【0098】

第３３の態様において、本開示は、第３１または第３２の態様に記載の方法を提供し、マグネシウム塩は、Ｍｇ（ＯＨ）_２である。

【0099】

第３４の態様において、本開示は、第３１〜第３３の態様のいずれかに記載の方法を提供し、ダイヤモンドイド化合物は、１−アダマンタンカルボン酸である。

【0100】

第３５の態様において、本開示は、第３１〜第３４の態様のいずれかに記載の方法を提供し、反応温度は、１００℃〜１８０℃である。

【0101】

第３６の態様において、本開示は、第３１〜第３５の態様のいずれかに記載の方法を提供し、反応温度は、１４０℃〜１６０℃である。

【0102】

第３７の態様において、本開示は、第３１〜第３６の態様のいずれかに記載の方法を提供し、反応時間は、少なくとも１２時間である。

【0103】

第３８の態様において、本開示は、第３１〜第３７の態様のいずれかに記載の方法を提供し、マグネシウムアダマンタンカルボン酸塩は、層状形態を含む。

【0104】

第３９の態様において、本開示は、第３８の態様に記載の方法を提供し、層状形態は、端対面の接続を欠く複数の層を含む。

【0105】

第４０の態様において、本開示は、第３８または第３９の態様に記載の方法を提供し、層状形態は、各々５００を超えるアスペクト比を有する複数の層を含む。

【0106】

第４１の態様において、本開示は、第２７〜第４０の態様のいずれかに記載の方法を提供し、基油連続相は、エステルもしくはオレフィンを含む合成油、ディーゼル油、または鉱物油から選択される基油を含み、合成油、ディーゼル油、または鉱物油は、ｎ−パラフィン、イソパラフィン、環状アルカン、分枝アルカン、またはこれらの混合物から選択される炭化水素を含む。

【0107】

第４２の態様において、本開示は、第２７〜第４１の態様のいずれかに記載の方法を提供し、油系掘削流体は、５０：５０〜９５：５である。

【0108】

第４３の態様において、本開示は、第２７〜第４２の態様のいずれかに記載の方法を提供し、油系掘削流体は、油系掘削流体の総重量に基づいて、０．１重量％〜１．０重量％のレオロジー調整剤を含む。

【0109】

第４４の態様において、本開示は、第２７〜第４３の態様のいずれかに記載の方法を提供し、ブライン溶液は、塩化カルシウム、臭化カルシウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、及びこれらの組み合わせから選択される。

【0110】

第４５の態様において、本開示は、第２７〜第４４の態様のいずれかに記載の方法を提供し、油系掘削流体は、油系掘削流体の総重量に基づいて、
１３重量％〜１７重量％の基油と、
０．２重量％〜２．０重量％の乳化剤と、
０．１重量％〜１．０重量％の湿潤剤と、
０．２重量％〜１．０重量％のレオロジー調整剤と、
０．５重量％〜１．５重量％の流体損失制御添加剤と、
２．０重量％〜６．０重量％のブライン溶液と、
６５重量％〜７８重量％の増量添加剤と、を含む。

【0111】

第４６の態様において、本開示は、高圧高温条件下で地下層を掘削するための方法を提供する。この方法は、地下層への坑井の掘削において、第１〜第２６の態様のいずれか１つに従う油系掘削流体または第２７〜第４５の態様のいずれか１つに記載の方法に従って調製された油系掘削流体を提供または使用することを含む。

【0112】

当業者には、特許請求される主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態に対して様々な修正及び変更がなされ得ることが明らかであろう。したがって、本明細書は、本明細書に記載される様々な実施形態の修正及び変更を包含することが意図されるが、そのような修正及び変更が、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内に入ることを条件とする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】