逆乳液基的完井和置換流體及應用方法
2024-02-26 17:09:15 5
專利名稱：逆乳液基的完井和置換流體及應用方法
背景技術：
在35 U.S.C.§119下，本申請要求於2005年4月5日提交的美國申請系列60/668,485的優先權。該申請通過引用將其整體結合於此。
發明領域 實施方案一般涉及井筒流體。更具體地，實施方案涉及置換和化學破乳劑流體。
背景技術：
在井筒鑽井過程中，典型地將各種流體用於井中作各種功用。所述流體可以通過鑽杆和鑽頭循環流到井筒中，然後接著可以通過井筒向上流到地面。在這一循環中，鑽井流體可能起的作用有將鑽井切屑從孔底移除到地面；當循環被阻斷時使切屑和加重材料(weighting material)懸浮；控制地下壓力；保持井筒的完整性，一直到井斷面被下套管(cased)並用水泥粘合；通過提供充分的流體靜壓力將流體與地層(formation)分離，從而防止地層流體流入到井筒中；冷卻並且潤滑鑽柱和鑽頭；和/或使滲透速率最大。
在大多數旋轉鑽井過程中，鑽井流體採用「泥漿」形式，即，固體混懸在其中的液體。該固體起的作用是賦予鑽井流體理想的流變學特徵，並且還增加其密度，以在井底提供適當的流體靜壓力。鑽井泥漿可以是水基的或油基的泥漿。
鑽井泥漿可以由添加到水基流體中以獲得需要的粘度和過濾性質的聚合物、生物聚合物、粘土和有機膠體組成。可以加入重礦物，諸如重晶石或碳酸鈣，以增加密度。來自地層的固體合併到泥漿中，並且由於鑽井的原因通常變成分散在泥漿中。此外，鑽井泥漿可以含有一種或多種天然的和/或合成的聚合物添加劑，包括增加鑽井泥漿的流變性質(例如，塑粘度、屈服點值、凝膠強度)的聚合物添加劑、以及聚合物稀釋劑和絮凝劑。
包含在鑽井流體中的聚合物添加劑可以作用為流體損失控制劑。流體損失控制劑，諸如澱粉，通過減少形成在新暴露的巖石表面上的濾餅的滲透性而防止流體向周圍地層的流失。另外，聚合物添加劑用來賦予泥漿充分的承載能力和觸變性，以使得泥漿能夠將切屑向上運到地面，並且當循環阻斷時防止切屑從泥漿中沉澱出來。
可以將許多鑽井流體設計成形成薄的、低滲透性的濾餅，以密封被鑽頭穿過的可滲透性地層。濾餅對於防止或減少流體向地層流失以及在地層中存在的流體的流入很重要。當鑽井完成時，在隨後的完井(completion)操作中，諸如井筒中的礫石充填的放置，濾餅可以穩定井筒。濾餅一般包含橋連顆粒、由鑽井過程產生的切屑、聚合物添加劑和沉澱物。鑽井流體的一個特徵是將這些固體和半固體顆粒保持為穩定的混懸液，在鑽井操作的時間量程中沒有顯著的沉澱。
用於鑽井應用中的鑽井流體類型的選擇涉及鑽井流體在具體應用中好的和壞的特徵與要鑽的井的類型這兩者的認真平衡。選擇油基鑽井流體(也叫作油基泥漿)的主要益處包括優越的孔穩定性，特別是在頁巖地層中，形成比用水基泥漿獲得的濾餅更薄的濾餅，鑽柱和向下鑽井的工具的潤滑極好，並且穿透鹽床而不使孔坍塌或者使孔擴大，以及本領域的技術人員應該知道的其它益處。
油基泥漿的一個特別有益的特徵是它們極好的潤滑性質。這些潤滑特徵允許鑽成具有顯著垂向偏差的井，這是不在陸地上或深水鑽井操作或者當需要水平井時所特有的。在這樣高度傾斜的孔中，鑽柱的扭矩和牽引(drag)成為顯著的問題，原因在於鑽杆位於孔的下側，並且當使用水基泥漿時，管道粘附的風險高。相反，油基泥漿提供了幫助防止管道粘附的薄的、光滑的濾餅，因此，油基泥漿的使用是合理的。
儘管使用油基泥漿具有許多益處，但是它們也具有缺點。一般而言，油基鑽井流體和泥漿的使用具有很高的啟動和運作成本。這些成本可能顯著地取決於要鑽的孔的深度。然而，如果油基鑽井流體防止塌陷或者孔的擴大，這些可能極大地增加鑽井時間和成本，那麼更高的成本通常是合理的。
油塗布的切屑的處理是另一個主要問題，特別是對於不在陸地上或深水鑽井操作。在後面的這些情形中，切屑必須用去汙劑溶液將油清洗乾淨，去汙劑溶液也必須進行處理，或者切屑必須裝運返回到岸上進行環境安全方式的處理。必須要考慮的另一個因素是當地政府的規定，其可能出於環境原因而限制油基鑽井流體和泥漿的應用。
油基泥漿典型地包含一些水，其來自鑽井流體配方自身，或者水可以是為改變鑽井流體或泥漿的性質而有意添加的。在這樣的油包水型的乳液(也叫作逆乳液)中，使用乳化劑來穩定所述乳液。一般而言，逆乳液可能包含水溶性和油溶性的乳化劑。這樣的乳化劑的典型實例包括多價金屬皂類、脂肪酸類和脂肪酸皂類、以及本領域的普通技術人員應該知道的其它類似的合適的化合物。
在任何完井操作完成後，去除保留在井筒側壁上的濾餅可能是必要的。儘管濾餅形成是鑽井操作必須的，但是，例如，如果巖層被濾餅塞緊了，那麼濾餅可能成為從井中生產烴或其它流體的阻礙。由於濾餅是緊密的，它通常牢固地粘附在地層上，並且可能不容易地或完全地通過單獨的流體作用從地層上衝刷下來。
濾餅的去除已經常規地使用水基處理而實現了，所述水基處理包括具有氧化劑(諸如過硫酸鹽)的水溶液，鹽酸溶液，有機酸(醋酸、甲酸)，酸和氧化劑的組合，以及含有酶的水溶液。例如，美國專利No.4,169,818中公開了應用酶去除濾餅。螯合劑(例如，EDTA)也已經被用來促進碳酸鈣的溶解。按照傳統教導，氧化劑和酶進攻濾餅的聚合物部分，並且酸典型地進行碳酸鹽部分(以及其它礦物質)。一般地，氧化劑和酶對破壞碳酸鹽部分無效，而酸對聚合物部分無效。
對於濾餅去除的一個最難以解決的問題包括清潔溶液的放置。由於濾餅中最常見的成分之一是碳酸鈣，所以清潔溶液應該理想地包含鹽酸，鹽酸與碳酸鈣非常迅速地反應。然而，儘管有效地靶向碳酸鈣，但是這樣的強酸還與地層中的任何碳酸鈣(例如石灰石)反應，並且可以滲透到地層內。
常規乳化劑和表面活性劑在形成濾餅的逆鑽井流體系統中的應用還可能使得開孔完井操作中的清潔過程進一步複雜化。具體地，使用常規表面活性劑和乳化劑物質的流體可能需要使用溶劑和其它表面活性劑洗滌劑以滲透濾餅，並且使濾餅顆粒的潤溼性逆轉。表現出酸誘導相變反應的逆乳液鑽井流體早先已經在美國專利6,218,342，6,790,811，和6,806,233以及美國專利公布2004/0147404中有描述，它們的內容通過引用完全結合於此。在這些參考文獻中公開的流體全部都包含一種形式或另一種形式的乙氧基化叔胺化合物，所述乙氧基化叔胺化合物沒有質子化時，其穩定逆乳液。當所述胺化合物被質子化時，逆乳液反轉，並且變成常規乳液。在大多數情形中，所述胺化合物的去質子化可以使逆乳液重新形成。用這種逆乳液鑽井流體鑽的井的清潔可以通過使用洗滌流體而簡化，所述洗滌流體以充分將鑽井流體中的胺表面活性劑質子化的濃度包含酸(並且濾餅也同樣)。因此，胺表面活性劑在這種鑽井流體中的存在可以控制井中流體的相態(即，相對於常規乳液的轉化)。類似地，美國專利5,888,944描述了穩定鑽井流體中的逆乳液的酸敏感表面活性劑的應用。例如，在洗滌流體中一旦加入酸，所述表面活性劑就立即質子化，從而將逆乳液破乳或者轉化成水包油型的乳液。
有效的井清潔、增產措施(stimulation)和完井(completion)在所有的井中都是顯著的問題，並且特別是在開孔水平完井(well completion)中。井的生產率在某種程度上取決於有效地和有效率地移除濾餅，同時水將鎖住、堵住或者其它破壞地層的天然流道的可能以及完井組件的鎖住、堵住或者其它破壞的可能最小化。因此，對於這樣的流體存在持續的需求，即這樣的流體有效地清潔井筒，並且一旦井開始生產就不抑制地層生成油或氣的能力。
因此，需求這樣的置換和化學破乳劑溶液，該溶液將去除逆乳液濾餅而不會破壞地層，同時可以使所述溶液在井筒中的容易放置並且控制鑽井流體在井中的相態。
發明概述 一方面，本發明涉及在生產油或氣之前清潔井筒的方法，其中所述井筒用形成逆乳液濾餅的逆乳液鑽井泥漿鑽成。所述方法可以包括將破乳劑流體循環到井筒中，其中破乳劑流體包含非油質內相和油質外相，其中所述非油質相包含水溶性極性有機溶劑、可水解的羧酸酯和增重劑，而油質外相包含油質流體和乳化劑，其中選擇可水解酯，使得水解時釋放有機酸並且濾餅的逆乳液破乳。
另一方面，本發明涉及從地層生產烴的方法。所述方法可以包括下列步驟用逆乳液鑽井泥漿對地層鑽井；在井筒中進行至少一個完井操作；在井筒中安放破乳劑流體，其中所述破乳劑流體包含非油質內相和油質外相，其中所述非油質相包含水溶性極性有機溶劑、可水解的羧酸酯和增重劑，所述油質外相包含油質流體和乳化劑；以及將井關閉預先確定的時間以使酯水解和逆乳液濾餅破乳。
在另一方面，本發明涉及包含非油質內相和油質外相的溶液，其中所述非油質相包含水溶性極性有機溶劑、可水解的羧酸酯和增重劑，所述油質外相包含油質流體和乳化劑。
本發明的其它方面和優點將通過下面描述和後附的權利要求而明顯。詳述 一方面，此處公開的實施方案通常是涉及有利於地下井尤其是油井和氣井的鑽井、完井和施工的化學破乳劑流體和置換流體。所述置換和完井流體可以選自水基流體和逆乳液流體。此處公開的流體的有用性不取決於乙氧基化叔胺在用於鑽井的流體中的應用。因此，此處公開的流體的廣泛適用性和有用性得到極大地提高。本發明的水基和逆乳液置換以及完井流體在使用逆乳液鑽井流體鑽的井內是特別有用的，所述逆乳液鑽井流體在井中形成逆乳液濾餅。
在一個實施方案中，所述破乳劑流體可以是逆乳液流體，所述逆乳液流體可以包含非油質內相和油質外相。所述非油質內相可以包含水溶性極性有機溶劑、可水解的羧酸酯；以及任選的增重劑，諸如高密度鹽水溶液。所述油質外相可以包含油質流體諸如柴油或其它適當的烴或合成油，以及乳化劑。任選地其它成分可以包括增粘劑、溼潤劑和清潔劑。
用於配製在實施本發明中所用的逆乳液流體的油質流體是液體，並且更優選地是天然的或合成的油，並且更優選地，所述油質流體選自包括下列各項的組中柴油、礦物油如聚烯烴、聚二有機基矽氧烷、矽氧烷或有機基矽氧烷、以及它們的混合物。油質流體的濃度應該足以形成逆乳液並且可以少於約99體積％的逆乳液。然而，一般地，當用作連續相時，油質流體的量必須足以形成穩定的乳液。在不同的實施方案中，油質流體的量至少約為全部流體體積的30％，優選地至少約40％，並且更優選地至少約50％。在一個實施方案中，油質流體的量為約30到約95體積％、更優選地為約40％到約90體積％的逆乳液流體。
還用於配製逆乳液流體的非油質流體是液體，並且優選地是水性液體。更優選地，非油質流體可以選自包括下列各項的組中海水，含有有機和/或無機溶解鹽的鹽水，含有水易混合的有機化合物的液體，及其它們的組合。非油質流體的量典型地低於形成逆乳液所需的理論界限。在不同的實施方案中，非油質流體的量至少約為全部流體體積的1％，優選地至少約5％，並且更優選地大於約10％。因此，非油質流體的量應該不會大到使它不能分散在油相中。因此，在一個實施方案中，非油質流體的量低於約70體積％，並且優選地從約1體積％到約70體積％。在另一個實施方案中，非油質流體優選地從約為逆乳液流體體積的10％到約60％。
在另一個實施方案中，破乳劑流體可以是可以包含水性流體的水基流體。另外，水基流體可以包含水溶性極性有機溶劑、可水解的羧酸酯；以及任選的增重劑，諸如高密度鹽水溶液。用於水基流體的水性流體可以選自包含下列各項的組中海水，包含有機和/或無機溶解鹽的鹽水，包含水易混合的有機化合物的液體，及它們的組合。
所述水溶性極性有機溶劑應該至少部分溶於油質流體中，但是還應該在水性流體中具有部分可溶性。本發明的極性有機溶劑成分可以是一元、二元或多元醇或者具有多官能團的一元、二元或多元醇。這樣的化合物的實例包括脂肪族二醇(即，乙二醇，1，3-二醇，1，4-二醇等)，脂肪族多元醇(即，三元醇，四元醇等)，聚乙二醇(即，聚亞乙基丙二醇，聚丙二醇，聚乙二醇等)，二醇醚(即，二甘醇醚，三甘醇醚，多甘醇醚等)，以及可以發現有利於實施本發明的其它這樣的類似化合物。在一個優選實施方案中，所述水溶性有機溶劑是二醇或二醇醚，諸如乙二醇單丁基醚(EGMBE)。其它的二醇或二醇醚可以用於本發明，條件是它們至少部分與水易混合。
可水解酯應該被選擇，使得完成水解的時間根據已知的向下鑽井條件諸如溫度而預先確定。本領域內公知的是，溫度以及氫氧離子源的存在對於酯的水解速率具有實質性的影響。對於給定的酸，例如甲酸，本領域的技術人員可以進行簡單的研究而確定在給定溫度的水解時間。當酯的醇部分長度增加時，水解速率下降，這也是公知的。因此，通過系統地改變酯的醇部分的長度和支化，甲酸的釋放速率可以得到控制，並且因此可以預先確定逆乳液濾餅的乳液的破乳。在一個優選的實施方案中，可水解的羧酸酯是C4到C30醇的甲酸酯。在一個實施方案中，可水解的羧酸酯佔水基破乳劑流體的約5-50體積％，並且優選地約20-40體積％。在另一個實施方案中，可水解的羧酸酯佔逆乳液基破乳劑流體的約20-約60體積％，優選地大於30體積％。可水解的羧酸酯的一個適宜實例可以從ShrieveChemical Group(The Woodlands，Texas)獲得，名字為Break-910。
在本發明示例性實施方案中，所述增重劑優選地是含有鹼和鹼土金屬的鹽的高密度鹽水。例如，用高濃度滷化物、甲酸、乙酸、硝酸等的鈉鉀或鈣鹽；甲酸、乙酸、硝酸等的銫鹽，以及本領域的技術人員應該熟知的其它化合物配製而成的鹽水可以用作無固體物的增重劑。增重劑的選擇可以部分取決於破乳劑流體需要的密度，這正如本領域的普通技術人員已知的那樣。
用於逆乳液破乳劑流體的乳化劑應該這樣選擇，以形成隨著時間破乳和/或當酯水解時破乳的穩定的逆乳液。也就是說，當逆乳液的非油質相的pH值改變時，乳化劑的親水-親脂平衡(HLB)值充分移動至破壞逆乳液的穩定性。HLB值表明分子極性在1-40範圍內，其隨著乳化劑增加的親水性而增加。假定逆乳液乳化劑可以獲得大的變化，那麼本領域的普通技術人員只需要進行乳化劑的常規篩選，通過形成逆乳液並且加入少量甲酸以觀察乳液是否破乳而進行。優選的乳化劑可以包括VERSAWETM和VERSACOATTM，其從M-I L.L.C.，Houston，Texas商購。備選地，可以使用基於胺的酸敏感乳化劑，諸如在美國專利No.6,218,342，6,790,811，和6,806,233中所述的那些，這些專利的內容通過引用結合於此。
本發明的逆乳液流體和水基流體這兩者還可以包含其它的化學物質，這取決於所述流體的最終應用，條件是它們不妨礙此處所述的流體的(當使用逆乳液置換流體時特別是乳液)功能性。例如，可以將溼潤劑、親有機粘土、增粘劑、流體損失控制劑、表面活性劑、分散劑、界面張力減小劑、pH值緩衝液、互溶劑、稀釋劑、降粘劑和清潔劑加入到本發明的流體組合物中用於其它功能特性。這些試劑的添加應該是配製鑽井流體和泥漿領域中的普通技術人員所公知的。
可以適用於本發明的溼潤劑包括粗妥爾油、粗妥爾油、表面活性劑、有機磷酸酯、改性咪唑啉和醯胺基胺、芳族硫酸烷基酯和芳族磺酸烷基酯，等等，以及這些的組合或衍生物。然而，當與逆乳液流體一起使用時，脂肪酸溼潤劑的使用應該最小化至不會對此處公開的逆乳液的可逆性產生不利影響。Faze-WetTM，VersaCoatTM，SureWetTM，VersawetTM和VersawetTMNS是由M-I L.L.C.製備和供銷的並且可以用於此處公開的流體中的商購溼潤劑的實例。Silwet L-77，L-7001，L7605和L-7622是由General ElectricCompany(Wilton，CT)製備和供銷的商購表面活性劑和溼潤劑的實例。
親有機粘土，通常是胺處理的粘土，它可以有利於用作在本發明的流體組合物中的增粘劑和/或乳化劑穩定劑。還可以使用其它增粘劑，諸如油可溶性聚合物、聚醯胺樹脂、聚羧酸和皂。用於所述組合物的增粘劑的量可以根據組合物的最終用途而不同。然而，對於大多數應用，通常約0.1重量％-6重量％範圍是足夠的。VG-69TM和VG-PLUSTM是由M-I，L.L.C.，Houston，Texas供銷的有機粘土物質，Versa-HRPTM是由M-I，L.L.C.製備和供銷的聚醯胺樹脂材料，它們可以用於本發明。在一些實施方案中，置換流體的粘性足夠高，因而置換流體可以在井中作為其自身的置換小段塞(displacement pill)。
可以用於此處公開的破乳劑流體中的適宜的稀釋劑包括，例如，磺化油、改性磺化油、多磷酸鹽、鞣酸類以及低分子量聚丙烯酸酯。典型地將稀釋劑添加到鑽井流體中，以減少流動阻力並且控制凝膠化趨勢。稀釋劑履行的其它功能包括減少過濾和濾餅厚度，抵消鹽的作用，使水對鑽過的地層的影響最小化，將油乳化在水中，並且在溫度升高時穩定泥漿性質。
在此處公開的流體中包含清潔劑應該是本領域的技術人員公知的。可以使用廣泛的合成和天然產物來源的清潔劑。例如，常見的天然產物來源的清潔劑是d-薴烯。d-薴烯在井鑽井應用中的清潔能力在美國專利4,533,487中有公開，並且在美國專利5,458,197中與各種專用表面活性劑組合，這些專利的內容結合於此。
用於製備本公開方法所用的水基和逆乳液破乳劑流體的方法並不是決定性的(critical)。具體地，關於逆乳液流體，可以應用常規方法以同通常用於製備油基鑽井流體的那些方式類似的方式來製備逆乳液流體。在一個典型的過程中，將需要量的油質流體諸如柴油與所選擇的乳化劑、增粘劑和溼潤劑混合。內部非油質相通過將極性有機共溶劑和可水解酯通過連續的攪拌結合到所選的鹽水中而製備。本發明的逆乳液通過有力地攪動、混合或者剪切油質流體和非油質流體而形成。
此處公開的破乳劑流體還可以在不同實施方案中用作置換流體和/或洗滌流體。如此處使用的，置換流體典型地用於將另一種流體物理地推出井筒，而洗滌流體典型地包含表面活性劑，並且可以用來物理地和化學地移除向下打孔的管中的鑽井流體殘餘。
在一個實施方案中，破乳劑流體可以用在清洗井筒的方法中，所述井筒用逆乳液鑽井泥漿鑽成並且因此在其上形成有逆乳液濾餅。破乳劑流體可以循環到井筒中，接觸逆乳液濾餅。包含在破乳劑流體內的可水解酯可以水解釋放有機酸，並且破壞濾餅的逆乳液。破乳劑流體可以在沒有產生任何烴的井筒中循環。備選地，如果認為已經開始產生烴的井筒被在鑽井操作後遺留在井中的任何殘留濾餅破壞，那麼本發明的破乳劑流體可以用來清潔井筒。
在另一個實施方案中，水基破乳劑流體和/或逆乳液破乳劑流體還可以用作置換流體，以將流體推出井筒之外。逆乳液破乳劑流體可以作為推動小段塞或置換流體，以有效地置換逆乳液鑽井泥漿。水基破乳劑流體可以作為置換流體，以有效地置換來自井筒的鹽水。
在又一個實施方案中，水基破乳劑流體和/或逆乳液破乳劑流體還可以用作洗滌流體，以便當濾餅被所述破乳劑劑系統解聚時物理地和/或化學地去除逆乳液濾餅。
在另一個實施方案中，此處公開的破乳劑流體(水基的或逆乳液流體)可以用於從地層中生產烴。在用逆乳液鑽井泥漿對地層鑽井之後，在井上可以進行至少一次完井操作。然後可以將破乳劑流體在井中循環，並且井可以關閉預先確定的時間，以使酯水解，並且使由鑽井泥漿形成的濾餅的逆乳液破乳。在另一個實施方案中，然後地層流體可以進入井中，並且可以隨之發生地層流體的產生。
在一些實施方案中，在進行至少一次完井操作過程中或者之後，可以將破乳劑流體在井筒中循環。在其它實施方案中，破乳劑流體可以在完井操作之後或者在地層流體生產開始之後循環，以破壞殘留在套管(casing)或襯墊中的殘餘的常規或可逆逆乳液的完整性並且清洗掉。
一般地，井通常「完成」以使烴流出地層並且到達地面。如此處使用的，完成步驟可以包括下列面步驟中的一個或多個以確保烴有效地從井中流出，或者在噴射井的情形中，允許氣體或水的噴射用套管加固井孔、評估地層壓力和溫度、並且安裝適當的完成設備。
在一個實施方案中，此處公開的破乳劑流體可以用於下套管孔，以去除在任何鑽井和/或置換處理過程中遺留在孔中的任何殘留油基泥漿。井套管可以由安裝在新鑽的孔中的一系列金屬管組成。套管作用是加固井孔的側面，確保當油或天然氣被引到地面時，沒有油或天然氣從井洞中滲漏，並且防止其它流體或氣體通過井滲漏到地層中。
如此處使用的，完井操作可以特別包括開孔完成，常規鑿孔完成，排除沙子完成，永久完成，多區域完成，和排出孔完成，這些都是本領域已知的。完成的井筒可以包含開槽襯墊、預先鑽孔的襯墊、絲線纏繞篩、可擴大篩(exapandable screen)、砂篩過濾器、裸眼井礫石充填物或套管中的至少一種。
本發明的另一個實施方案包括清潔用上述逆乳液鑽井流體鑽成的井筒的方法。在一個這樣的示例性實施方案中，所述方法包括將此處公開的破乳劑流體在井筒內循環，所述井筒已經用逆乳液鑽井泥漿鑽到更大的尺寸(即，底下擴孔(under-reamed))，然後將井關閉預先確定的時間量以使酯的水解發生。當酯水解時，逆乳液破乳，因此形成兩相，即油相和水相。當生產開始時，這兩相可以容易地從井筒產生，並且因此殘留的鑽井流體容易從井筒洗滌出來。
此處公開的流體還可以用於其中在孔下適當地方放置有篩的井筒。在孔被底下擴孔以加寬孔的直徑後，鑽柱可以移出，並且用具有理想的沙篩的生產管道代替。備選地，可擴大的管狀沙篩可以在適當的位置擴大，或者可以將砂礫充填物放置在井中。然後將破乳劑流體置於井中，並且然後將井關閉以使酯的水解發生。當酯水解時，逆乳液破乳，由此形成兩相，即油相和水相。當生產開始時，這兩個相可以容易地從井筒產生，並且因此殘留的鑽井流體容易從井筒洗滌出來。
在當將按照本發明的破乳劑流體引入到用逆乳液鑽井流體鑽成的井中時的時間和當可水解的羧酸酯水解，釋放酸釋使逆乳液濾餅破乳時的時間之間的延遲量可能取決於一些變量。可水解酯的水解速率可能取決於孔下溫度、濃度、pH值、可用水的量、濾餅組成等等。在一個實施方案中，對於本發明的置換流體在給定井中的可適用性，可能優選低於270的孔下溫度。
然而，取決於孔下條件，破乳劑流體配方和由此所述流體的化學特性可以變化，以在用於具體應用的逆乳液濾餅破乳之前允許適宜的和可控制量的延遲。在一個實施方案中，對於用按照本發明的水基置換流體破壞的逆乳液濾餅的延遲量可以大於1小時。在不同的其它實施方案中，對於用按照本發明的水基置換流體破乳的逆乳液濾餅的延遲量可以大於3小時、5小時或10小時。
在另一個實施方案中，對於用逆乳液置換流體破乳的逆乳液濾餅的延遲量可以大於15小時。在各種其它實施方案中，對於用逆乳液置換流體破乳的逆乳液濾餅的延遲量可以大於24小時、48小時或72小時。
提供下述實施例以進一步舉例說明本發明的方法和組合物的應用和用途。
實施例 下述實施例用來檢驗此處公開的置換和清潔溶液的效果 實施例1 配製具有下列成分的逆乳液鑽井泥漿，所有這些成分都是商購的，如下表1所示。
表1 通過在196熱旋轉16小時將上述逆乳液鑽井流體加熱老化，其表現出表2所示的性質。所述性質在表2列出。
表2加熱老化@196-16hrs-流變學@120 在20psig使用200ml柴油測定熔結的氧化鋁濾盤(35微米)的初始流動。然後，通過在壓力500psig和196下應用上述流體4小時而將濾餅構建在濾盤上。將多餘的鑽井流體潷析。輕輕塗敷大約40ml破乳劑流體，以便不擾動濾餅。施加500psig壓力，收集流出物(如果有一些的話)並且返回到元件(cell)中。在196和100psig浸泡時間16小時，之後將剩餘的破乳劑潷析。在20psig使用200ml柴油測定熔結的氧化鋁濾盤(35微米)的回流。相對於所測定的初始流動速率確定回流速率的百分比。
配製本公開示例的逆乳液破乳劑流體，並與柴油和10％HCl含水酸進行比較。所述破乳劑流體按下面表3所示進行配製。
表3 上述比較測試的代表性結果在表4中提供，顯示如下。
表4 當回顧上述內容時，本領域的技術人員應該理解按照本發明配製的破乳劑獲得比直接的酸洗滌(10％HCl)或柴油洗滌大得多的回流。使用上文公開的胺基表面活性劑可以獲得相似或更好的結果。
實施例2 配製可逆的逆乳液鑽井泥漿，其具有下列成分，所有的成分都是商購的，如下表5所示。
表5 通過在150熱旋轉16小時將上述可逆的逆乳液鑽井流體加熱老化，其表現出下述性質，如下表6所示。
表6加熱老化@150-16hrs-流變學@120 將由上述可逆的逆乳液鑽井流體構建的濾餅進行改進的高溫高壓(HTHP)過濾測試。HTHP過濾測試使用配有熔結盤的HTHP元件，所述熔結盤作為在其上構建濾餅的多孔介質。在本實施例中，所述濾餅構建在35微米盤上。當在128對濾餅盤施加500psi時，收集流出物，如表7所示。
表7 配製逆乳液置換/破乳劑流體，其具有下列成分，所有的成分都是商購的，如下表8所示。
表8 將按表8所示配製的置換流體1和2添加到按表5所示配製的濾餅盤1和2中，並且進行改進的HTHP過濾測試。對於表8的流體2，在將所述流體加入到濾餅中之前立即將碳酸鈣加入到流體中。當在128對置換流體1和2傾倒在其上的盤1和2施加500psi時，收集流出物，如下表9所示。當流經盤獲得穩定的流出物流時，加入新鮮的置換流體。從表9可以觀察到，在29.5和43.5小時之間收集之後，流體1實現濾出液的完全穿透。
表9 實施例3 配製逆乳液鑽井泥漿，其具有下列成分，所有的成分都是商購的，如下表10所示。
表10 通過在150熱旋轉16小時將上述逆乳液鑽井流體加熱老化，其表現出下述性質，如下表11所示。
表11加熱老化@150-16hrs-流變學@120 將由按表10所示配製的逆乳液鑽井流體構建的濾餅堆積在盤(3a-3c)上，並且進行改進的HTHP過濾測試。還將由FazeproTM(一種可逆的逆乳液鑽井流體，從M-I，L.L.C.(Houston，Texas)商購)構建的濾餅堆積在盤(4a-4c)上，並且進行改進的HTHP過濾測試。當在不同溫度對濾餅盤施加400psi時，收集流出物，如表12所示。
表12 配製逆乳液置換/破乳劑流體，其具有下列成分，所有成分都是商購的，如下表13所示。
表13 將按表13所示配製的置換破乳劑流體3和4加入到按表10所示配製的濾餅盤3a-3c和4a-4c，並且進行改進的HTHP過濾測試。當在不同溫度對其上倒入置換流體3和4的濾餅盤施加400psi時，收集流出物，如下表14所示。當施加400psi 40分鐘時，將施加的壓力下降到50psi。當通過所述盤獲得穩定的流出物流時，測試結束。
表14 此外，儘管對於本發明的置換和完井流體的具體應用已經進行了論及，但是顯然，在本發明範圍之內，這些流體可以用於各種井應用中。具體地，本發明的流體可以用於生產井和注入井，並且可以在井的修補清潔中有進一步的應用。
有利地，本發明提供井筒流體，所述井筒流體可以破壞逆乳液濾餅的乳液，並且有效地去除這樣的逆乳液濾餅，而對周圍地層沒有造成損傷。按照本發明的置換和完井流體可以表現出高粘性指數，以便它們可以在井完井處理中作為高粘度小段塞。而且，溶解濾餅的延遲可以通過控制化學破乳劑的效力和反應性而獲得。此處公開的置換和破乳劑流體的化學特性可以允許逆乳液濾餅的乳液降解以及濾餅中酸溶性橋連物質的溶解。另外，此處公開的置換和破乳劑流體可以有效地與常規逆乳液或可逆的逆乳液鑽井流體濾餅一起使用。
儘管已經相對於有限數量的實施方案對本發明進行了描述，但是受益於本公開的本領域技術人員應該理解可以設計不背離此處公開的本發明範圍的其它實施方案。因此，本發明的範圍應該僅由後附的權利要求所限制。
權利要求
1.一種清潔井筒的方法，其中所述井筒用形成逆乳液濾餅的逆乳液鑽井泥漿鑽成，所述方法包括
將破乳劑流體循環到井筒中，所述破乳劑流體包含
非油質內相；和
油質外相，
其中所述非油質相包含
水溶性極性有機溶劑；
可水解的羧酸酯；和
增重劑；並且
其中所述油質外相包含
油質流體；和
乳化劑；
其中選擇所述可水解酯，使得水解時，釋放有機酸，並且濾餅的逆乳液破乳。
2.權利要求1的方法，其中所述水溶性極性有機溶劑是二醇或二醇醚。
3.權利要求2的方法，其中所述水溶性極性有機溶劑是乙二醇單丁基醚。
4.權利要求1的方法，其中所述可水解的羧酸酯是C4到C30醇的甲酸酯。
5.權利要求1的方法，還包括
置換被破乳的逆乳液濾餅。
6.權利要求1的方法，還包括
從井筒中移除被破乳的逆乳液濾餅。
7.一種從地層生產烴的方法，所述方法包括
用逆乳液鑽井泥漿對地層鑽井；
在井筒中進行至少一次完井操作；
在所述井筒中放入破乳劑流體，所述破乳劑流體包含
非油質內相；和
油質外相，
其中所述非油質相包含
水溶性極性有機溶劑；
可水解的羧酸酯；和
增重劑；並且
其中所述油質外相包含
油質流體；和
乳化劑；以及
將井關閉預先確定的時間，以使酯水解和濾餅逆乳液破乳。
8.權利要求7的方法，還包括
使地層流體進入井中；和
由井生產流體。
9.權利要求8的方法，其中所述安放破乳劑流體在由井生產流體之後發生。
10.權利要求7的方法，其中所述安放破乳劑流體與進行所述至少一次完井操作同時發生。
11.權利要求7的方法，其中所述安放破乳劑流體在進行所述至少一次完井操作之後發生。
12.權利要求7的方法，其中所述完成的井筒包含開槽襯墊、預先鑽孔的襯墊、絲線纏繞篩、可擴大篩、砂篩過濾器、裸眼井礫石充填物或套管中的至少一種。
13.權利要求7的方法，其中所述水溶性極性有機溶劑是二醇或二醇醚。
14.權利要求13的方法，其中所述水溶性極性有機溶劑是乙二醇單丁基醚。
15.權利要求7的方法，其中所述可水解的羧酸酯是C4到C30醇的甲酸酯。
16.一種溶液，包含
非油質內相；和
油質外相，
其中所述非油質相包含
水溶性極性有機溶劑；
可水解的羧酸酯；和
增重劑；並且
其中所述油質外相包含
油質流體；和
乳化劑。
17.權利要求16的溶液，其中所述水溶性極性有機溶劑是二醇或二醇醚。
18.權利要求17的溶液，其中所述水溶性極性有機溶劑是乙二醇單丁基醚。
19.權利要求16的溶液，其中所述可水解的羧酸酯是C4到C30醇的甲酸酯。
20.權利要求16的溶液，還包含
選自溼潤劑、清潔劑、稀釋劑和增粘劑中的至少一種。
21.權利要求16的溶液，其中所述增重劑是包括淡水或海水的鹽水，所述鹽水包含鹼和鹼土金屬的氯化物或甲酸鹽。
22.權利要求21的溶液，其中所述清潔劑是d-薴烯。
23.權利要求16的溶液，其中所述可水解的羧酸酯佔所述溶液的約20到約60體積％。
全文摘要
本發明公開一種在生產油或氣之前清潔井筒的方法，其中所述井筒用形成逆乳液濾餅的逆乳液鑽井泥漿鑽成。所述方法可以包括將破乳劑流體循環到井筒中，其中所述破乳劑流體包含非油質內相和油質外相，其中所述非油質相包含水溶性極性有機溶劑、可水解的羧酸酯和增重劑，而所述油質外相包含油質流體和乳化劑，並且其中選擇所述可水解酯，使得水解時，釋放有機酸，並且濾餅的逆乳液破乳。
文檔編號E21B21/06GK101180447SQ200680017830
公開日2008年5月14日 申請日期2006年4月5日 優先權日2005年4月5日
發明者查爾斯·斯沃博達, 雷蒙德·D·拉維茨, 馬克·盧伊斯特 申請人:M-I有限公司