エネルギーの探索が進むにつれ、過去数年間の掘削技術の進歩により、掘削深度が飛躍的に増加している。そのため、温度勾配の上昇や過酷な環境に遭遇することが以前にも増して増えている。温度が井戸の深さとともに増加すると同時に、熱安定性は鋭い液体のための重要な条件になった。そのような厳しい環境の安全、成功した、経済的な訓練を保障するためには、高温に晒されたときに安定した鋭い液体のレオロジーおよびろ過特性を維持することは必須である。一般的に、油性の掘削流体が第一選択となる。なぜなら、それらは広い温度範囲で安定したレオロジー特性と濾過特性を提供するからであり、最小限の処理と運転コストで一貫した予測可能な流体特性をもたらす。しかし、その高コストと厳しを増す環境規制のために、それらの広範な使用が制限されている。したがって、高温安定性を有する水性の掘削流体の探索が望まれている。
重要な特性の一つとして、水性掘削流体の高温環境下での濾過制御が注目されている。ほとんどの水性掘削流体は、バイオポリマーに依存しているため、300°F以下のボトムホール温度にしか耐えられない。これらのバイオポリマー、主に多糖類は、望まれるレオロジー特性と濾過制御を付与するために、水性掘削流体に頻繁に使用されている。
本研究では、掘削流体の濾過特性を改善するための潜在的な候補として、β-CDポリマーマイクロスフィア（β-CDPM）を使用することの実現可能性を研究した。まず、逆エマルジョン合成法によるβ-CDPMsの調製ルートを説明し、次に、フーリエ変換赤外(FTIR)スペクトル、走査型電子顕微鏡(SEM)スペクトル、熱重量分析(TGA)を用いて、構造、形態、熱安定性をそれぞれ評価した。次に、様々なエージング温度での熱エージング前後におけるベントナイト系掘削流体上でのβ-CDPMのろ過制御能力を調べた。最後に、β-CDPMのろ過制御機構を詳細に明らかにした。
Zhong et al. (2020) Insight into β-cyclodextrin polymer microsphere as a potential filtration reducer in water-based drilling fluids for high temperature application. Carbohydrate Polymers 249, 116833. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116833
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