反相乳液中提高的懸浮特性的製作方法

2023-10-08 03:33:09

專利名稱：反相乳液中提高的懸浮特性的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及用於處理地層中的井眼的方法和組合物，且更特別地，涉及用於提高它們的懸浮特性的適合於這種流體的油基鑽孔流體和添加劑。
背景技術：
鑽孔流體，或者鑽孔流體也經常稱作的「泥漿」是特別設計的流體，當對井眼進行鑽孔時其在井眼中循環以促進鑽孔操作。鑽孔流體的各種功能包括從井眼中除去鑽屑，將鑽頭冷卻並潤滑，幫助支持鑽管和鑽頭，以及提供靜壓頭以保持井眼壁的完整性並防止井噴出。根據特定的地質構造的特性選擇特定的鑽孔流體體系以優化鑽孔操作。鑽孔流體典型地包含水和/或油、合成油或者其他合成材料或流體作為基礎流體，並在其中懸浮固體。非水性基鑽孔流體典型地包含油或合成流體作為連續相且可還包含通過乳化而分散在連續相中的水，從而使得在流體中沒有明確的水層。通常將油中的這種分散水稱為反相乳液或油包水乳液。在這種油基鑽孔流體和反相乳液中可包含大量添加劑以提高流體的特定性能。這種添加劑可包括例如乳化劑、增重劑、流體損失添加劑或流體損失控制劑、增粘劑或粘度控制劑和鹼。用於評估作為鑽孔流體或作為修井流體(well service fluid)的流體的功用的必要標準可包括流體的流變參數，特別是在模擬鑽孔和井眼條件下的流變參數。對於用作鑽孔流體或者用於維修井的流體，流體通常應該能夠保持適合於鑽孔和井眼中的循環的特定粘度。優選地，鑽孔流體足夠粘而能夠支持並攜帶井鑽屑到表面，而又不如此粘性以幹擾鑽孔操作。而且，鑽孔流體必須足夠粘性而能夠懸浮重晶石和其他增重劑。然而，提高的粘度能夠導致鑽柱的有問題粘著，且提高的循環壓力能夠促進循環漏失問題。通常，在鑽孔流體中包含添加劑以提高流體的粘度或攜帶容量。這些添加劑可包括固體，所述固體包括微細固體或膠態固體，其可以對流體的重量添加密度，而同時提高其粘度。然而，固體的添加可能是有害的，因為流體在乾淨的狀態下可顯示更好的流變性能。 在一些情況下，通過使用低固體或無固體的流體也可以獲得更快的鑽孔速率。當對產生多孔烴的地層進行鑽孔時，可以調整懸浮固體的尺寸和組成以提供最佳的橋接和最小的侵入。在這些情形中可以使用碳酸鈣，因為其通常可以為酸溶性的，且由此提供了可除去的濾餅。通常用於鑽孔流體的其他粘土基固體可能是較不期望的，因為它們不提供相同的優勢。通常可以將親有機粘土用作油基泥漿中的粘度增加劑。這些通常包括胺處理的膨潤土或鋰皂石粘土，其在流體中可典型地需要強烈攪拌以達到完全活性狀態並提供粘度的增加。時間壓力可能需要快速製備流體以裝運到鑽孔操作。結果，當使用親有機粘土時可能發生不充分的剪切和過處理。另外，固體物質的小顆粒可能最終太小而在井眼完成期間和之後不能通過表面處理設備有效地從體系中除去。結果，不含親有機粘土的流體可以在鑽孔的幾個方面中提供優勢。

發明內容
本發明通常涉及用於處理地層中的井眼的方法和組合物，且更特別地涉及用於提高它們的懸浮特性的油基鑽孔流體和添加劑。根據本發明的一個方面，提供了利用反相乳液流體(invert emulsion fluid) 對地下井進行鑽孔(鑽井，drilling)的方法，所述方法包括提供通過合併(組合，結合，combine)成分而形成的反相乳液流體，所述反相乳液流體包含油基連續相(基於油的連續相，oil-based continuous phase)、水性不連續相(含水不連續相，aqueous discontinuous phase)、以及包含極性疏水物的極性疏水添加劑，其中相對於不含極性疏水添加劑的流體，所述極性疏水添加劑充分地提高了反相乳液流體的屈服點、低剪切屈服點或兩者，同時將塑性粘度的變化限制為不超過具有最大增加的性能變化的約35% ；以及將所述反相乳液流體放置在地層中。根據本發明的另一個方面，提供了一種方法，所述方法包括提供反相乳液流體， 所述反相乳液流體包含油基連續相、水性不連續相、以及包含極性疏水物的極性疏水添加齊IJ，其中所述極性疏水添加劑包含具有選自由下述組成的組的結構的化合物
權利要求
1.一種反相乳液流體，包含油基連續相，水性不連續相，以及包含極性疏水物的極性疏水添加劑，其中，相對於不含極性疏水添加劑的流體，所述極性疏水添加劑可充分地提高所述反相乳液流體的屈服點、低剪切屈服點或兩者，同時將塑性粘度的變化限制為不超過具有最大增加的性能變化的約35%。
2.根據權利要求1所述的反相乳液流體，其中，所述油基連續相包含大於全部流體體積的約30%。
3.根據權利要求1或2所述的反相乳液流體，其中，所述極性疏水物包含至少四個酯基團，其中所述酯基團包含選自由下述組成的組中的至少一種酯多元醇酯、脂肪醇酯、多元醇酯、蔗糖基多元醇酯、脫水山梨糖醇酯、甘油類酯、二醇酯、它們的組合以及它們的衍生物。
4.根據權利要求1、2或3所述的反相乳液流體，其中，所述極性疏水物包含選自由下述組成的組中的至少一種化合物季戊四醇四硬脂酸酯、三羥甲基丙烷三油酸酯、季戊四醇四油酸酯、油酸新戊二醇酯、鯨蠟硬脂酸酯、棕櫚酸十六烷基酯、硬脂酸鯨蠟十八酯、硬脂酸十八酯、環氧化物的脂肪酸、聚碳酸酯的脂肪酸、環氧化物的脂肪酸聚合物、聚碳酸酯的脂肪酸聚合物、它們的組合以及它們的衍生物。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的反相乳液流體，其中，所述反相乳液流體包含約 0. 25磅/桶(0. 71kg/m3)至約18磅/桶(51kg/m3)的所述極性疏水添加劑。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的反相乳液流體，其中，所述反相乳液流體包含選自由下述組成的組中的至少一種添加劑固體、增重劑、惰性固體、流體損失控制劑、乳化齊U、鹽、分散助劑、腐蝕抑制劑、乳液稀釋劑、乳液增稠劑、增粘劑、它們的組合以及它們的衍生物。
7.根據任一前述權利要求所述的反相乳液流體，其中，所述反相乳液流體具有小於約 600磅/桶(1710kg/m3)的固體含量。
8.根據任一前述權利要求所述的反相乳液流體，其中，所述油基連續相包含選自由下述組成的組中的至少一種油石蠟油、礦物油、合成油、柴油、它們的組合以及它們的衍生物。
9.一種利用反相乳液流體對地下井進行鑽孔的方法，包括提供根據任一前述權利要求所述的反相乳液；以及將所述反相乳液流體放置在地層中。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述反相乳液通過合併基礎油、水性流體和極性疏水添加劑而形成。
11.一種製備反相乳液流體的方法，包括提供基礎油；提供水性流體；提供極性疏水添加劑；以及將所述基礎油、所述水性流體和所述極性疏水添加劑合併以形成根據權利要求1至8 中任一項所述的反相乳液流體，其中，所述基礎油包含所述反相乳液流體的連續相，而所述水性流體包含所述反相乳液流體的不連續相。
12.一種方法，包括提供反相乳液流體，所述反相乳液流體包含 油基連續相， 水性不連續相，包含極性疏水物的極性疏水添加劑，其中，所述極性疏水添加劑包含具有選自由下述組成的組的結構的化合物
13.根據權利要求12所述的方法，其中，R2包含具有四個以上碳原子的化合物。
14.根據權利要求12或13所述的方法，其中，X包括選自由下述組成的組中的親水基團滷素、滷代甲醯基、羥基、芳基、羰基、醛基、碳酸酯基、羧酸酯基、羧基、醚基、氫過氧基、 過氧基、甲醯胺基、胺基、氰酸酯基、硝酸酯基、腈基、磷酸酯基、膦酸酯基、磺醯基、磺酸酯基、硫酸酯基、它們的組合以及它們的衍生物。
15.根據權利要求12、13或14所述的方法，其中，X包含酯基，並且其中所述極性疏水添加劑包含至少四個X基團。
16.根據權利要求12至15中任一項所述的方法，其中，所述反相乳液流體在權利要求 1至8中任一項中所限定。
全文摘要
在所述方法中，提供了利用反相乳液流體對地下井進行鑽孔的方法，所述方法包括提供通過合併組分而形成的反相乳液流體，所述反相乳液流體包含油基連續相、水性不連續相以及包含極性疏水物的極性疏水添加劑，其中相對於不含極性疏水添加劑的流體，所述極性疏水添加劑可以充分提高反相乳液流體的屈服點、低剪切屈服點或兩者，同時將塑性粘度的變化限制為不超過具有最大增加的性能變化的約35％；以及將所述反相乳液流體放置在地層中。
文檔編號C09K8/36GK102575149SQ201080045882
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月1日 優先權日2009年9月1日
發明者威廉·W·沙姆韋, 傑弗裡·J·米勒, 沙德阿博·賽義德·馬格拉比, 維克蘭特·巴伐尼尚卡爾·韋格爾 申請人:哈裡伯頓能源服務公司