濾餅的破壞方法
2023-06-09 12:48:56 1
專利名稱：濾餅的破壞方法
技術領域：
本發明的方法主要適用於含烴和水的地下地層的鑽井，烴或水隨後可從地下地層生產出來。
在常規的地下地層鑽井中，通常使用鑽井液。一般將鑽井液(也稱鑽井泥漿或鑽井完井液(drill-in fluid))配製成使其向地層的濾失減至最低。這一般是通過向鑽井液中摻入有助於濾餅形成的合適材料來實現。水基鑽井液通常含有橋鍵形成劑(bridging agent)和填充劑(weightingagent)、至少一種作為增黏劑和降濾失添加劑(fluid loss additive)的聚合物如澱粉。合適的橋鍵形成劑包括但不限於重晶石、碳酸鈣和白雲石，它們也起到填充劑的作用。施膠鹽也可與飽和鹽溶液一起用作橋鍵形成劑(US 4,175,042)。通常，將一種或多種橋鍵形成劑與增黏劑如合適的生物聚合物組合使用。這和鑽井過程中所產生的地層巖屑一起，導致在井筒的內面上形成濾餅。在濾餅的形成過程中，有鑽井液向地層濾失，通常稱為鑽井液瞬時濾失(fluid spurt loss)。
在鑽井後，可將井筒下套管和射孔，在這種情況下濾餅可被疏通。但是，有許多井，特別是水平井，尤其是長水平井保留為裸井，在生產區間中沒有下套管和射孔。這種井在鑽井後有濾餅襯著井筒的內面。鑽井過程中產生的濾餅是一種地層損害，它雖然在鑽井過程中是需要的，但會顯著限制這種井的烴或水生產率，或者限制注入井的注入率。因此必須除去濾餅，以使生產或注入率最大化。
如果地層是高滲透地層，濾餅可通過高壓力差(high drawdown)充分除去。但往往是，在低滲透地層或低壓力差(low drawdown)地層中，必須應用能幫助除去濾餅的方法，以確保濾餅被除去。通常有必要應用化學處理來除去濾餅。用以除去濾餅的常規處理法包括使用氧化劑水溶液、鹽酸溶液、有機酸溶液(包括甲酸或乙酸)、酸和氧化劑的組合以及酶水溶液。
對能在礫石充填後有效破壞濾餅的方法有特別的需求。成功的裸井礫石充填(「外部礫石充填」)要求完整濾餅的存在。但是，為得到可接受的生產率，在放置礫石後要求或需要有效地清除掉濾餅。
在其他類型的防砂完井中，例如在放置預填充篩網時，也需要有完整的濾餅，以防止鑽井液濾失。同樣，在放置篩網後也要求或需要有效地破壞掉濾餅，以得到可接受的生產率。
US 6,140,277和PCT/GB00/01032詳述了會對常規的濾餅去除技術造成影響的問題。反應性液體如鹽酸的有效放置非常困難，通常導致沿著井筒或其他目標地帶進行的處理的效果相差很大。放置問題已通過能原位產生酸的方法而得到解決(US 5,678,632；PCT/GB00/01032)。
另一個問題是，濾餅常常由幾種成分組成，通常不能通過單一的處理除去。例如，一些鑽井泥漿或鑽井完井液含有碳酸鈣或白雲石及與之組合的一種或多種能提供合適的流變學性能的聚合物。碳酸鹽和聚合物都有助於濾餅的形成。在地層巖石的鑽探過程中產生的巖屑也可能存在於濾餅中。
酸可用來溶解這種濾餅的碳酸鹽成分，合適的聚合物破壞劑(breaker)如氧化劑或酶可用來分解濾餅中的聚合物。這些物質通常作為單獨的處理手段來應用，因為酸和聚合物破壞劑常常不相容(參見US 6,140,277；PCT/GB00/01032)。
US 6,140,277教導了使用包含粘彈性表面活性劑、螯合劑和酶的配方來分解濾餅。
PCT/GB00/01032教導了使用包含能發生水解(任選使用酯水解酶)而原位產生有機酸的酯與氧化劑或酶聚合物破壞劑組合的配方，來處理包括濾餅在內的地層損害。
US 6,140,277和PCT/GB00/01032都涉及濾餅的單級處理，該處理能使碳酸鹽溶解和使聚合物水解。這兩種類型的處理均能獲得非常好的區域覆蓋度。
如果能獲得這樣的鑽井液配方，其中濾餅在合理的一段時間(數天到數周)內基本降解，無須進行清除處理，這將避免需要進行單獨的井清除處理工作。這還將克服這種處理中與放置反應性處理液體和獲得良好區域覆蓋度伴隨產生的問題。這種濾餅可認為是自清除濾餅。
本發明的目標是提供這樣的鑽井液配方，即其產生的濾餅在鑽井之後能完全或部分自清除。因此，本發明提供在地下地層中產生自破壞濾餅的方法，所述方法包括(a)將能夠被水解轉化成一種或多種有機酸的固體聚合物摻入到鑽井液中；(b)使用所述鑽井液向地下地層鑽井筒，使得鑽井液中的所述固體聚合物參與濾餅的形成；(c)讓所述固體聚合物在水存在下發生水解，以破壞濾餅的完整性。
在本發明的方法中，將用以鑽進會生產出烴和水的地層部分的鑽井液(通常稱為鑽井完井液)配製成能獲得可接受的鑽井性能。用以鑽井的液體其性能必需與其所需的功能一致。鑽井液、鑽井泥漿或鑽井完井液的所需功能包括控制地層壓力；潤滑鑽柱；冷卻鑽頭；在靜態條件下使固形物懸浮；和將鑽屑清除出井洞。
在本發明的方法中，還將鑽井液組合物配製成包含選定的固體聚合物材料，其充當橋鍵形成劑並參與濾餅的積聚。
鑽井液通常是水基鑽井液，但也可以是油基鑽井液，或者是基於合成化合物如液態酯的鑽井液。這種鑽井液是本領域技術人員公知的。
在本發明最基本的實施方案中，選擇能在儲油層溫度下慢慢水解和分解的固體聚合物顆粒，將其摻入到用以鑽進生產出烴和水的地層部分的鑽井液中。在井的鑽探過程中，聚合物顆粒與地層巖屑、增黏劑(包括生物聚合物，如果存在的話)和作為橋鍵形成劑或降濾失劑摻入到鑽井液中的其他顆粒狀材料一起，參與濾餅的生成。使用本發明方法的鑽井作業包括本領域技術人員認為是鑽井作業的所有方法，包括擴孔(under-reaming)。隨後所述聚合物在水的存在下水解成水溶性單體或低聚物。通常聚合物會溶解產生一種或多種有機酸。聚合物的水解通過除去濾餅中至少一部分顆粒狀物質，從而破壞濾餅的完整性。另外，如果濾餅含有酸溶性物質，如碳酸鹽橋鍵形成劑和/或地層巖屑，聚合物水解所產生的酸將與至少一部分酸溶性物質發生反應，從而進一步破壞濾餅的完整性。如果地層是碳酸巖地層，聚合物水解所產生的酸也會與靠近濾餅的地層發生反應，幫助破壞濾餅。
固體聚合物水解的時間通常比鑽進會生產出烴和水的地層部分所需的時間要長。通常這至少是數天時間，優選4天或更多天，儘管取決於鑽井和完井所花費的時間，聚合物的水解花費更短或更長的時間也可能是合乎需要的。一般來說，濾餅在鑽井結束前宜保持完整。在鑽井結束時鑽井液往往被頂替成無固相液(solids free fluid)，通常是含水液體。濾餅的完整性宜在鑽井液被頂替成無固相液之後才被大量破壞，使得鑽井液向地層的濾失減至最低。
用於本發明方法中的聚合物是能在水的存在下水解產生一種或多種有機酸的任何固體聚合物。優選所述聚合物是聚酯，特別是脂肪族聚酯。最優選所述聚酯選自能通過本領域技術人員公知的合適方法合成的聚酯，所述合適方法包括丙交酯(乳酸環二聚體)、乙交酯(乙醇酸環二聚體)和己內酯的開環熔體縮合。合適的聚合物包括摻入了丙交酯、乙交酯或己內酯(還摻入或不摻入其他單體)的聚合物。具體的實例包括聚丙交酯(聚乳酸)、聚乙交酯(聚乙醇酸)、丙交酯-乙交酯共聚物、丙交酯-己內酯共聚物、乙交酯-己內酯共聚物和丙交酯-乙交酯-己內酯共聚物。合適的聚合物還包括乳酸和羥基乙酸(乙醇酸)的均聚物或共聚物，以及乳酸和/或乙醇酸與一種或多種含有羥基、羧酸或羥基羧酸部分的其他化合物的共聚物。US 4,986,353提供了可與乳酸或乙醇酸縮合的合適單體的實例。合適的單體包括但不限於三元酸如檸檬酸、二元酸如己二酸、以及二醇如乙二醇和多元醇。它們還包括雙官能分子如2，2-(二羥基甲基)丙酸。根據US 4,986,353的方法的優選共縮合分子是檸檬酸、2，2-(二羥基甲基)丙酸、三羥甲基乙烷和己二酸。
這些單體或其他任何單體也可摻入到根據本發明方法的聚合物中，只要固體聚合物能在水的存在下發生水解產生一種或多種有機酸。酸的產生是由於聚酯中的酯鍵發生簡單水解。
優選能水解產生乳酸和/或乙醇酸的聚合物。特別優選的聚合物選自能通過乳酸、乙醇酸、丙交酯(乳酸的二聚體)、乙交酯(乙醇酸的二聚體)和己內酯的縮合合成的脂肪族聚酯。其中通過縮合摻入了乳酸的聚合物水解時產生乳酸，其中通過縮合摻入了乙醇酸的聚合物水解時產生乙醇酸。
聚合物或共聚物的組成是聚合物水解速度的主要決定因素。通常選擇能在被處理地層的溫度條件下產生所需水解速度的組成。在鑽出了井並將鑽井液頂替成無固相液之後，通常將井關閉一段時間，這段時間足以讓聚合物發生水解而破壞濾餅的完整性。然後再將井投入生產(或者在注入井的情況下投入注入作業)。
聚合物的水解是通過整體浸蝕(bulk erosion)進行的(BiodegradablePolymers as Drug Delivery Systems，Mark Chasin和Robert Langer(編輯).Marcel Dekker Inc.，New York，Basel and Hong Kong，1990)。
水解速度主要受四個關鍵變量的影響單體的立體化學組成(D型或L型)、共聚單體的比例、聚合物鏈的線性度和聚合物的分子量。水解是在聚合物的表面上發生的，因此對於特定的聚合物組成，聚合物的顆粒大小也是水解和酸生成速度的主要決定因素。
特定組成的聚合物顆粒越小，在特定溫度下每單位重量的表面積就越大，因此生成酸的速度越快。一般來說，聚乳酸和其他富含乳酸的聚合物的降解速度比聚乙醇酸和其他富含乙醇酸的聚合物要慢，通常優選用於本發明方法中。
如果需要，將己內酯摻入到聚合物中能提高聚合物的水解速度。聚合物的水解速度還可能受共聚物中嵌段或無規結構的程度、聚合物端基的化學修飾或者聚合物中支化的引入(例如通過將多元醇摻入到聚合物中)的影響。
解聚速度也可能通過向聚酯中摻入特定的化學品如季銨化合物來提高(US 5,278,256)。
水解相對較快的聚合物組合物包括聚乙醇酸和聚合物組成單體中乙醇酸佔50％以上直至100％的聚合物。水解相對較慢的聚合物組合物包括聚乳酸和聚合物組成單體中乳酸佔50％以上直至100％的聚合物。在低溫下，例如20℃-100℃下，往往將富含乙醇酸(即含量50％以上)的聚合物用於本發明方法中。在較高溫度下，例如約80°-170℃下，則往往使用富含乳酸(即含量50％以上)的聚合物。
通過選擇適當的聚合物組成和固體聚合物呈現形式(固體的大小和形狀)，可確定有機酸的類型、所釋放的酸量和特定溫度下酸生成的速度。
聚合物水解所產生的酸可與濾餅或鄰近地層中存在的酸溶性物質如碳酸鈣或白雲石反應。優選地，聚合物水解所產生的有機酸與碳酸鈣反應形成鈣鹽，其在地層溫度下水溶解度達至少幾個百分比。乳酸和乙醇酸是合適的酸。
由於酸的產生要經過一段時間，因此可在產生出大部分的酸之前將固體聚合物摻入到濾餅中。聚合物通常存在於用以鑽穿生產區間的全部鑽井液中，因此將存在於濾餅的整體中。
聚合物可以以任何固體形狀來使用，包括但不限於球體、圓柱體、長方體、纖維、粉末、珠粒或者其他任何能被引入到地層中的形狀。它優選以顆粒形狀使用，大小範圍在1微米至2mm，最優選5微米至100微米。
所需大小和形狀的聚合物可通過本領域技術人員公知的任何合適方法製備，包括但不限於聚合物熔體的高剪切分散、乳化後再溶劑蒸發、去溶劑化、噴霧乾燥或研磨。一些用以生產微顆粒、微球體、微膠囊、成形顆粒(shaped particle)和纖維的合適方法在Chasin，M和Langer，R.(編輯).Biodegradable Polymers as Drug Delivery Systems.Marcel Dekker Inc.，New York，(1990)中有綜述。US 4,986,355教導了製備適當施膠的聚酯顆粒的方法，所述聚酯顆粒在地下地層中用作降濾失添加劑或凝膠破壞劑。
一般來說，在基於溶劑的用以生產所需大小和形狀的顆粒的方法中宜避免使用氯化溶劑。例如，二氯甲烷已被用於生產供在藥物遞送應用中使用的聚酯(如聚丙交酯)的微顆粒，但微顆粒即使在乾燥後也可能仍有大量的二氯甲烷存在。氯化溶劑的存在會降低聚酯本應優越的環境可接受性。聚酯在非氯化溶劑中的溶解度通常有限。
在本發明的其他實施方案中，還可任選將聚合物破壞劑引入到井筒中，以通過攻擊濾餅中存在的任何生物聚合物或其他增黏或防濾失聚合物來幫助破壞濾餅。可將聚合物破壞劑引入到鑽井液中和/或引入到固體聚合物本身中，但優選引入到無固相液(其被引入到井筒中以頂替鑽井液)中。如本領域技術人員所公知，聚合物破壞劑可溶解於或分散於鑽井液、固體聚合物或無固相液中，或者可以以任何緩釋或控釋配方的形式存在，包括聚合物破壞劑的包囊化形式。
本發明的優選聚合物破壞劑是氧化性破壞劑(氧化劑)和酶破壞劑，不過也可使用其他任何能夠至少部分降解增黏或防濾失聚合物的破壞劑。
用於本發明方法中的氧化性破壞劑可以是本領域技術人員公知的任何一種氧化性破壞劑，其用於與增黏或防濾失聚合物(在了大多數情況下是多糖生物聚合物)反應，以降低含聚合物的組合物的粘度或者破壞含聚合物的濾餅。氧化性破壞劑可存在於溶液中，或者作為分散體存在。合適的化合物包括過氧化物、過硫酸鹽、過硼酸鹽、過碳酸鹽、過磷酸鹽、次氯酸鹽、過矽酸鹽和過氧化氫加合物如脲過氧化氫和過氧化鎂。它們通常至少以本領域技術人員公知有效的濃度使用。
優選的摻入到鑽井液中、摻入到被引入到井筒中以頂替鑽井液的液體(包括無固相液)中或者摻入到根據本發明方法的固體聚合物中的氧化性破壞劑，是能分解產生過氧化氫的過氧化物。在氧化性破壞劑當中最優選的是過碳酸鹽和過硼酸鹽，尤其是過碳酸鈉和過硼酸鈉。
優選用於本發明方法中的酶破壞劑包括本領域公知可用於水解增黏或防濾失聚合物，從而降低降低含聚合物的組合物的粘度或者破壞含聚合物的濾餅的酶類。酶破壞劑要根據它們已知的水解增黏聚合物的能力來選擇。增黏聚合物通常是多糖，因此酶破壞劑要根據它們已知的水解濾餅中多糖成分的能力來選擇。可用來分解多糖的合適酶類的實例包括能水解澱粉、黃原膠、纖維素、瓜爾膠、小核菌葡聚糖、琥珀醯聚糖或者這些聚合物的衍生物的酶類。
在本發明的一些實施方案中，摻入的氧化性破壞劑的有效性可通過產生更多的反應性氧化劑來增強。在某些情況下，例如當引入了過氧化物時，在有機酸存在下過氧化氫的產生可導致形成過酸，這是比過氧化氫更為有效的氧化劑。酯在過氧化氫存在下的水解也可能導致產生過酸。已知酯在過氧化氫或其他過氧化物存在下能被水解酶(EC 3)如脂肪酶(EC 3.1.1.3)、酯酶(EC 3.1.1.1)或蛋白酶(EC 3.4)水解形成過酸(US 3,974,082；US 5,108,457；US 5,296,161；US 5,338,474；US5,352,594；US 5,364,554)。這種酶所原位產生的過酸已被用於漂白應用中。過酸是比過氧化物更為有效的氧化劑，特別是在25-80℃的溫度下。因此，可將酯、酯水解酶、過氧化氫或產過氧化氫化合物摻入到鑽井液中，摻入到被引入到井筒中以頂替鑽井液的無固相液中，或者摻入到本發明的固體聚合物中。聚酯在過氧化氫存在下的水解也預期能產生過酸。
在本發明的一些實施方案中，宜使用不只一種類型的聚合物破壞劑，例如在有兩種多糖存在、但只有一種多糖易受酶攻擊的情況下，可將氧化劑與酶破壞劑組合使用。
如果需要，固體聚合物可通過溶解、分散或包囊化而包含其他物質。所述其他物質可包括聚合物破壞劑。固體聚合物的水解會釋放出聚合物破壞劑或其他加入的物質。在聚合物破壞劑包囊在聚合物中的情況下，其釋放通常是在固體聚合物的水解和酸的產生之後發生，而對於溶解或分散的物質，其釋放與酸的產生同時發生。加入的物質的一個功能是將固體聚合物的比重調整至為摻入到鑽井液中所需的比重值。用以調整比重的優選物質包括水溶性鹼金屬鹽和其他另外用於調整油田鹽水比重的鹽。所述其他物質還可包括過氧化鈣和氟化氫銨。在所述其他物質為水溶性物質的情況下，這些水溶性的其他物質的分解與固體聚合物水解一致，將在相對於水溶性物質來說欠飽和鹽水的存在下出現。這會導致濾餅進一步被破壞。
由於固體聚合物的水解產生了酸，可便利地將能與酸反應產生合乎需要的氧化劑的化學品或者用以處理地下地層的其他化學品，摻入到一種或多種鑽井液中、摻入到被引入到井筒中以頂替鑽井液的液體中，或者摻入到根據本發明方法的固體聚合物中。合適化學品的實例是過氧化鈣和氟化氫銨。過氧化鈣在酸的存在下分解形成過氧化氫，氟化氫銨在酸的存在下則分解形成氟化氫。過氧化氫或氟化氫的原位產生可進一步幫助破壞濾餅。氟化氫的產生使難溶於有機酸溶液的物質，如鑽井過程中產生的矽酸鹽或粘土細屑、鑽井泥漿中存在的矽酸鹽或粘土(例如膨潤土或蒙脫石)或者地層(例如靠近井筒的砂巖地層)中存在的矽酸鹽或粘土得以溶解。在本發明的方法中氟化氫的產生可幫助破壞含有可被氟化氫溶解的物質的濾餅，或者破壞靠近含有可被氟化氫溶解的物質的地層的濾餅。
乙醇酸可溶解硫酸鈣。固體聚合物水解所產生的乙醇酸，或者直接引入到井筒中的乙醇酸，能有效除去硫酸鈣，以便如果需要的話將硫酸鈣用作鑽井液中的橋鍵形成劑。固體聚合物水解所產生的乙醇酸也可有效溶解鑽井液與地層液體之間的反應所產生的任何硫酸鈣。固體聚合物水解所能產生且可溶解其他礦物橋鍵形成劑或結垢的其他螯合酸，對於本領域技術人員來說是顯而易見的。
可將不只一種固體聚合物與或不與包囊化、溶解或分散的聚合物破壞劑一起同時引入到地層中。固體聚合物的最終完全溶解獲得理想的清除性能。
本發明方法所需的所有化學品通常屬工業級，以降低此方法的成本。
在根據本發明方法將酶用作聚合物破壞劑的情況下，有必要選擇這樣的酶，即其在儲油層條件下和在處理液體中保持活性的時間至少與催化活性所需要的時間一樣長。
酶通常是水溶性酶。儘管酶在低水活度環境或兩相體系(如乳狀液或分散體)中也可有活性和加以使用，但酶易溶於水通常是有利的。通常使用分離的酶。酶可從植物、動物、細菌或真菌來源分離。酶可從野生型的、常規培育的、突變的或遺傳工程改造的生物體生產。酶還任選進行化學修飾，只要它們保持或擁有所需的催化能力。優選酶是能從商業來源大量獲得的工業用酶。
雖然大部分的酸是在濾餅形成之後由固體聚合物的水解生成的，但鑽井液中存在的由鑽井過程中固體聚合物水解產生的痕量酸可能會潛在地導致濾餅的酸溶性部分過早溶解。這種情況可通過向本發明的鑽井液中摻入合適量的鹼或緩衝液來避免，所述鹼或緩衝液能將pH保持在高於濾餅會發生腐蝕的pH水平，持續至少在有烴或水的地層中鑽井筒所需的一段時間。
類似地，由於聚合物破壞劑攻擊濾餅而造成的濾餅過早溶解問題，也可通過使用如本領域技術人員所公知的聚合物破壞劑控釋製品來解決，所述製品包括但不限於其中聚合物破壞劑通過包囊化、溶解或分散摻入到固體聚合物中的製品。但通常來說，聚合物破壞劑不存在於鑽井液中，因為它們否則會使粘度降低至所需值以下。優選在用以頂替鑽井液的無固相液中將一種或多種聚合物破壞劑引入到井筒中。聚合物破壞劑的存在量足以幫助進一步破壞濾餅(因濾餅中存在的聚合物降解而造成)。這種破壞是固體聚合物溶解和濾餅中存在的任何酸溶性物質溶解造成的破壞之外的破壞作用。
根據本發明方法的濾餅破壞手段可任選與聚合物破壞劑之外的常規濾餅破壞劑組合使用。這些破壞劑是本領域技術人員公知的，包括酸、能產生酸的組合(如酯和酯水解酶)以及螯合劑。可方便地將這些化學處理方法的各成分包含在用以從井筒頂替鑽井液的液體中。
鑽井液和用以頂替鑽井液的無固相液可通過本領域技術人員公知的製備這種液體的任何方法來製備。這些液體通常只用來鑽穿生產區間。其他鑽井液可用來鑽穿其他區域。
本發明進一步提供適合用於向地下地層鑽井的鑽井液，其含有一種或多種作為橋鍵形成劑的固體聚合物，所述固體聚合物能夠被水解轉化成一種或多種有機酸。該或每種(the or each)固體聚合物可如以上涉及本發明方法的定義。優選固體聚合物是聚酯。
固體聚合物在鑽井液中的存在量決定於鑽井液的所需特性和鑽井液的其他成分的量。通常，選定的配方所導致的濾餅含有足夠的固體聚合物，使得當固體聚合物水解時，該配方會造成濾餅被充分破壞(濾餅的破壞單獨發生，或者與濾餅中的酸溶性物質的溶解和/或濾餅中的聚合物的降解(如果聚合物破壞劑已經存在的話)一起發生)，以使地層滲透性提高，優選基本恢復至鑽井前所存在的滲透性。
通常，所用的固體聚合物體積能替換全部或部分體積的通常存在於鑽井液中的顆粒狀物質。通常，鑽井液中存在最多約60％重量的固體物質，這可為最多約20％體積。因此，可將約1％-25％、優選約5-20％體積的固體聚合物摻入到本發明方法的鑽井液中。
在將聚合物破壞劑摻入到本發明方法的液體中的情況下，它們的摻入濃度足以有助於破壞濾餅。酶聚合物破壞劑通常是以0.05％-5％v/v商用液體製品或相當量的幹酶製品使用。氧化性聚合物破壞劑的用量取決於所用破壞劑的類型，不過大約為0.005-60Kg/m3，優選0.2-10Kg/m3。如果將聚合物破壞劑摻入到固體聚合物中，它們的摻入濃度也要足以有助於破壞濾餅。
通常，鑽井液和用以頂替鑽井液的無固相液是含水的。但是固體聚合物也可摻入到烴基鑽井液中。濾餅的溶解需要水的存在。在從烴基液體頂替成水基液體時，要注意避免乳狀液的形成。進行液體頂替操作時潛在的問題和克服這些問題的方法是本領域技術人員公知的。
本發明與現有技術相比具有以下特別優勢用本發明的鑽井液配方鑽井能產生自清除濾餅。所述鑽井液配方的危險性低。本發明方法可沿著整個生產區間破壞濾餅，區域覆蓋度良好。不需要使用常規的基於酸的清除方法，這在操作上和在健康、安全方面具有優勢。通過用本發明的鑽井液配方鑽井，並頂替成含有聚合物破壞劑的無固相液，可以簡單方便地破壞含有碳酸鹽和聚合物的濾餅。在進行礫石充填和其他防砂完井之後，可不用將處理化學品摻入到礫石充填液體或者隨後進行礫石充填井的處理，就實現濾餅的破壞。鑽井液體系的各成分通常是環境可接受的。用以除去濾餅的液體不是高腐蝕性的。因此通常不需要使用腐蝕抑制劑，這對環境又是另外的好處。
本發明通過以下實施例做進一步的說明實施例1將1g聚乙醇酸粉末加入到裝有10ml水和2g碳酸鈣(平均顆粒大小50微米)的50ml管中。將管封蓋，在25℃、60℃和80℃下保溫。採集含水液體樣品，離心分離顆粒狀物質，用比色測定法分析可溶性鈣，以監測碳酸鈣溶解情況(由於聚乙醇酸水解釋放的乙醇酸所致)。
在25℃、60℃和80℃下24小時後的碳酸鈣溶解量分別為6、20和40g/l。
實施例2將1g聚乳酸顆粒(平均直徑2.5mm)加入到裝有10ml水和2g碳酸鈣(平均顆粒大小50微米)的50ml管中。將管封蓋，在80℃和95℃下保溫。採集含水液體樣品，離心分離顆粒狀物質，用比色測定法分析可溶性鈣，以監測碳酸鈣溶解情況(由於聚乳酸水解釋放的乳酸所致)。
在80℃和95℃下24小時後的碳酸鈣溶解量分別為2.5和12.4g/l。
實施例3將1.000g磨細的聚乳酸(平均直徑400微米)加入到75ml去離子水中，放在Ofite高壓高溫(HPHT)槽(cell)中。將槽密封，加熱至121℃。大約23小時、48小時或69小時(三次單獨運行)之後，開槽，收集任何未溶解物質，風乾至恆重。然後測定溶解的起始PLA的百分比。
(*2.85，pH計測出)這些結果表明，在121℃下水解需要進行幾十個小時。pH低表明乳酸伴隨聚乳酸的水解而產生。
以上實施例證明，聚乙醇酸和聚乳酸與水接觸時發生水解。碳酸鈣被固體聚合物水解所產生的酸溶解。這些實施例進一步證明，酸生成速度是聚合物組成和溫度的函數。濾餅中存在的聚酯聚合物的水解會導致濾餅被破壞。伴隨的有機酸生成將進一步幫助破壞含碳酸鹽的濾餅和與碳酸鹽地層接觸的濾餅。
權利要求
1.一種在地下地層中產生自破壞濾餅的方法，所述方法包括(a)將能夠被水解轉化成一種或多種有機酸的固體聚合物摻入到鑽井液中，其中所述鑽井液不含酸溶性橋鍵形成劑；(b)使用所述鑽井液向地下地層鑽井筒，使得鑽井液中的所述固體聚合物參與濾餅的形成；(c)讓所述固體聚合物在水存在下發生水解，以破壞濾餅的完整性。
2.權利要求1的方法，其中所述固體聚合物是聚酯。
3.權利要求1或2的方法，其中所述固體聚合物是脂肪族聚酯。
4.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物是摻入了丙交酯、乙交酯或己內酯的聚合物。
5.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物是摻入了與丙交酯、乙交酯或己內酯一起的其他單體的聚合物。
6.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物是聚丙交酯、聚乙交酯、丙交酯-乙交酯共聚物、丙交酯-己內酯共聚物、乙交酯-己內酯共聚物或丙交酯-乙交酯-己內酯共聚物。
7.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物是水解時產生一種或多種有機酸的聚合物。
8.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物是水解時能產生乳酸或乙醇酸的聚合物。
9.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物是乳酸和乙醇酸中的一者或兩者縮合所產生的均聚物或共聚物。
10.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物為球體、圓柱體、長方體、纖維、粉末或珠粒的形狀或者其他形狀。
11.前述權利要求中任一項的方法，其中聚合物水解所產生的所述酸能溶解濾餅或鄰近地層中存在的酸溶性物質。
12.權利要求11的方法，其中所述酸溶性物質是碳酸鹽橋鍵形成物質、碳酸鹽地層巖屑、碳酸鹽地層巖石或結垢或者硫酸鈣。
13.前述權利要求中任一項的方法，其中所述鑽井液包含1-25％v/v的固體聚合物。
14.前述權利要求中任一項的方法，其中所述鑽井液還包含聚合物破壞劑。
15.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物還包含聚合物破壞劑。
16.前述權利要求中任一項的方法，其中所述方法進一步包括用包含聚合物破壞劑的液體頂替鑽井液。
17.權利要求14-16中任一項的方法，其中所述聚合物破壞劑是水解酶。
18.權利要求14-17中任一項的方法，其中所述聚合物破壞劑是多糖水解酶。
19.權利要求14-18中任一項的方法，其中所述聚合物破壞劑是能水解澱粉、黃原膠、纖維素、瓜爾膠、小核菌葡聚糖或琥珀醯聚糖或者任一種這些聚合物的衍生物的酶。
20.權利要求14-16中任一項的方法，其中所述聚合物破壞劑是氧化劑。
21.權利要求20的方法，其中所述聚合物破壞劑是選自過硫酸鹽、次氯酸鹽、過氧化物、過硼酸鹽、過碳酸鹽、過磷酸鹽、過矽酸鹽、金屬陽離子和過氧化氫加合物的氧化劑。
22.權利要求14-21中任一項的方法，其中所述聚合物破壞劑為緩釋製品的形式。
23.權利要求14-22中任一項的方法，其中該或每種聚合物破壞劑通過包囊化來摻入到聚合物中，以使它或它們的控制釋放在酸生成的同時或者之後發生。
24.權利要求14-13中任一項的方法，其中該或每種聚合物破壞劑通過溶解或分散來摻入到聚合物中，以使它或它們的控制釋放在酸生成的同時發生。
25.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物或鑽井液和隨後的濾餅還包含過氧化鈣，且其中所述固體聚合物水解所產生的酸導致過氧化氫的產生。
26.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物、鑽井液或無固相液還包含氟化氫銨，且其中所述固體聚合物水解所產生的酸導致氟化氫的產生。
27.前述權利要求中任一項的方法，其中所述鑽井液還包含硫酸鈣作為橋鍵形成劑。
28.權利要求14-27中任一項的方法，其中所述聚合物破壞劑的存在量足以進一步破壞濾餅的完整性。
29.前述權利要求中任一項的方法，其中所述地下地層含有烴或水。
30.權利要求29的方法，其中所述地下地層含有烴，且其中所述方法進一步包括從被處理地層回收烴。
31.權利要求30的方法，其中所述地下地層含有烴，且其中所述方法進一步包括從被處理地層回收烴。
32.前述權利要求中任一項的方法，其中所述固體聚合物還包含一種或多種通過溶解、分散或包囊化摻入到固體聚合物中的其他物質。
33.權利要求32的方法，其中所述一種或多種其他物質選自聚合物破壞劑、比重調整物質、過氧化鈣和氟化氫銨。
34.一種適合用於向地下地層中鑽井的鑽井液，所述鑽井液含有作為橋鍵形成劑的一種或多種能夠被水解轉化成一種或多種有機酸的固體聚合物。一種適合用於向地下地層鑽井的鑽井液，其含有作為橋鍵形成劑的一種或多種能夠被水解轉化成一種或多種有機酸的固體聚合物，其中所述鑽井液不含酸溶性橋鍵形成劑。
35.權利要求34的鑽井液，其中所述聚合物是聚酯。
36.權利要求34或35的鑽井液，其中該或每種固體聚合物如權利要求3-9中任一項中的定義。
37.權利要求34-36中任一項的鑽井液，其中所述聚合物在水的存在下發生水解，破壞摻入所述固體聚合物的濾餅。
38.權利要求37的鑽井液，其中所述聚合物水解所產生的酸進一步通過與濾餅或鄰近地層中存在的酸溶性物質反應來破壞濾餅。
39.權利要求38的鑽井液，其中所述酸溶性物質是碳酸鹽橋鍵形成物質、碳酸鹽地層巖屑、碳酸鹽地層巖石或結垢或者硫酸鈣。
全文摘要
一種在地下地層中產生自破壞濾餅的方法，所述方法包括(a)將能夠被水解轉化成一種或多種有機酸的固體聚合物摻入到鑽井液中；(b)使用所述鑽井液向地下地層鑽井筒，使得鑽井液中的所述固體聚合物參與濾餅的形成；(c)讓所述固體聚合物在水存在下發生水解，以破壞濾餅的完整性。還提供了含有一種或多種能夠被水解轉化成一種或多種有機酸的固體聚合物作為橋鍵形成劑的鑽井液。
文檔編號E21B37/06GK1977027SQ200580016542
公開日2007年6月6日 申請日期2005年3月24日 優先權日2004年3月27日
發明者R·E·哈裡斯, I·D·麥克凱 申請人:克寧索有限公司