高性能水基流體的製作方法

2023-07-18 04:16:06 1

專利名稱：高性能水基流體的製作方法
高性能水基流體發明背景發明領域在本文中公開的實施方案總體上涉及井筒液的組分。特別地，實施方案涉及水基井筒液及其組分。
背景技術：
當在地層中鑽井或完井時，由於多種原因而在井中典型使用多種流體。井液的普通用途包括在通常鑽井或鑽入(即，鑽入目標含油地層)的同時潤滑和冷卻鑽頭切割表面，將「切屑」(通過鑽頭上的齒的切割作用移走的地層的碎塊)運輸到地表，控制地層流體壓力以防止噴出，保持井穩定性，懸浮井中的固體，最小化進入到通過其進行鑽井的地層中的濾失並且穩定所述地層，壓裂井附近的地層，將井內的流體用另一種流體置換，清潔井， 測試井，對鑽頭、用於放置封隔器的流體傳輸水力功率，報廢井或準備報廢井，以及另外處理井或地層。在大多數旋轉鑽井程序中，鑽井液採取「泥漿」的形式，即一種具有懸浮在其中的固體的液體。該固體起到對鑽井液賦予期望的流變性質並且還增加其密度的作用，以在井的底部提供適當的流體靜壓力。鑽井液的特徵通常表現為觸變性流體體系。即，當被剪切時，例如當處於循環中時 (如在泵送或與移動的鑽頭接觸時發生)，它們表現出低粘度。然而，當剪切作用停止時，該流體應該能夠懸浮它含有的固體以防止重力分離。另外，當鑽井液處於剪切條件下並且是一種自由流動的近似液體(near liquid)時，它必須保持足夠高的充分粘度，以將所有不想要的顆粒物質從井筒的底部攜帶到地表。鑽井液製劑還應當允許將切屑和其它不想要的顆粒材料從液體部分中移除或以另外的方式沉降出來。對於具有使得能夠更容易地鑽井的流變特性(profiles)的鑽井液存在著日益增加的需求。具有訂製流變性質的鑽井液保證了 儘可能有效率地並且有效地從井筒移除切屑，以避免在井中形成切屑床，所述切屑床除了別的問題以外會致使鑽柱變得卡住。從鑽井液水力學觀點(當量循環密度(equivalent circulating density))來看，還需要減小用於循環流體所需的壓力，從而減小地層對過多力的暴露，所述過多力會壓裂地層，從而導致流體和可能的井的損失。此外，增強的分布(profile)是必要，以防止加重劑在流體中的沉降或下沉(sag)，如果這種情況發生了，其會在循環流體體系內導致不均勻的密度分布，所述不均勻的密度分布會導致井控制(氣體/流體流入)和井筒穩定性問題(形成洞穴/斷裂)ο為了得到滿足這些挑戰所需要的流體特性，流體必須容易泵送，使得它需要最小量的壓力以迫使其通過循環液體體系的限制，例如鑽頭噴嘴或者井下工具。換言之，流體必須在高剪切條件下具有儘可能低的粘度。相反的，在流體流動面積大或者流體速度慢或者低剪切條件下的井區，流體的粘度需要儘可能高，以懸浮並且運輸鑽屑。這也適用於當流體
4被靜止留在井眼中的時期，其中切屑和加重材料需要保持懸浮以防止沉降。然而，還應當指出，流體的粘度在靜止條件下不應繼續增加到不可接受的水平。否則，當流體需要再次循環時，如果需要恢復完全循環流體體系所需的力超過了泵的極限，這會導致會壓裂地層的過量壓力，或者導致損失時間。鑽井液典型根據它們的基本材料而分類。鑽井泥漿可以是具有在其中懸浮的固體粒子的水基泥漿，或具有在油中乳化以形成不連續相的水或鹽水以及在油連續相中懸浮的固體粒子(particules)的油基泥漿。在離岸和內陸鑽井駁船和平臺上，鑽屑由鑽井液從井眼向上運送。水基鑽井液對於在某些類型的地層中的鑽井可以是適合的；然而，對於在其它地層中的適當鑽井，適宜的是使用油基鑽井液。在油基鑽井液的情況下，切屑，除了通常含有水分以外，塗布有可以滲透到各個切屑內部的油質鑽井液的粘附膜或層。這是真實的，儘管使用了各種的振動篩，機械分離裝置，和各種化學和清洗技術。由於對環境的汙染，無論是在水上還是陸上，切屑在移除汙染物之前都不能適當地丟棄。因此，歷史上，大部分的石油和天然氣勘探是用水基泥漿進行的。此優先選擇的主要原因是價格和環境相容性。用過的泥漿和用水基泥漿鑽制的來自井的切屑在大多數陸上地點可以容易地就地處置並且在美國許多近海水域從平臺排放，只要它們符合當前的流出物限制方針，排放標準，和其它許可限制即可。如上所述，由柴油或礦物油製成的傳統油基泥漿在比水基鑽井液更加昂貴的同時對環境有害。結果，油基泥漿的使用被限制在它們是必要的那些情況。在具體應用中，對油基井筒液的選擇包括對於這種流體的好的和壞的特性的小心平衡。油基泥漿的特別有利的性質是它們提供較低的當量循環密度，以及更好的加積(accretion)和潤滑質量的能力。這些性質允許了具有顯著的垂直偏差的鑽井，該偏差在離岸或深水鑽井作業或在期望水平井時是典型的。在這種高度偏斜的井眼中，當使用水基泥漿時，鑽柱上的扭矩(torque)和阻力 (drag)是重要的問題，因為鑽杆放置在井眼的下側上，並且杆粘著的風險高。相反，油基泥漿提供了薄且光滑的濾餅，其有助於防止杆粘著。此外，油基泥漿的使用也在高溫井中常見，因為相比於水基泥漿，油泥漿通常在更廣的溫度範圍內呈現出期望的流變性質。因此，對於具有包括當量循環密度，加積等的改進性質的水基流體存在著持續的需求。發明概述在一個方面中，在本文中公開的實施方案涉及一種水基井筒液，所述水基井筒液包含水性流體；微粉化加重劑；多糖衍生物；和至少一種脂肪酸酯衍生物。在另一個方面中，在本文中公開的實施方案涉及一種處理井筒的方法，所述方法包括將水性流體，微粉化加重劑，多糖衍生物和至少一種脂肪酸酯混合；和在鑽井作業過程中使用所述水基井筒液。本發明的其它方面和優點從下面的描述和後附權利要求中將是明顯的。附圖簡述

圖1顯示實施例製劑的流體流變學。圖2顯示實施例製劑在Arne粘土(Arne clay)中的平均加積值(average accretion values)。
5
圖3顯示實施例製劑的切屑硬度值(cuttings hardness values)。圖4顯示實施例製劑在Arne粘土中的採收率(recovery)。圖5顯示實施例製劑的靜態下沉(自由流體的分離)。圖6顯示實施例製劑的靜態下沉因子(static sag factors)。詳述在本文中公開的實施方案涉及用於水基井筒液製劑的潤滑劑。特別是，在本文中描述的實施方案涉及水基井筒液，所述水基井筒液(至少)包含水基流體，微粉化加重劑， 多糖衍生物，和至少一種脂肪酸的酯衍生物。在下面的描述中，闡述大量的細節以提供對本公開內容的理解。然而，本領域技術人員應當理解，可以在沒有這些細節的情況下實踐本公開內容，並且可以對所描述的實施方案進行大量變更和修改。脂肪酸酯(一種或多種)可以在本公開內容的流體中用作抗加積添加劑 (anti-accretion additives) 0酯衍生物可以通過下列方法形成對脂肪酸與至少一種單醇，二醇，三醇或多元醇進行酯化。這樣的脂肪酸可以包括月桂酸(C12)，肉豆蔻酸 (mysristic acid) (C14)，棕櫚酸(C16)，硬脂酸(C18)等，此外還有不飽和脂肪酸例如肉豆蔻腦酸(C14)，棕櫚油酸(C16)，油酸(C18)，亞油酸(C18)，α -亞油酸(C18)，芥酸(C22)等， 或它們的混合物。此外，本領域技術人員應當理解，除了提到的酸以外，可以將其它C12至C22 脂肪酯化用作抗加積添加劑。因此，當常規抗加積添加劑包含酯，有機(烴)溶劑和表面活性劑時，取決於針對具體區域的環境法規，需要水基流體的鑽井作業可能需要排除這樣的溶劑和/或表面活性劑。因此，通過使用脂肪酸酯，可以避免溶劑和/或表面活性劑。一些類似的酯(儘管用於不同的目的)被描述在美國專利公布2008-009422中，所述美國專利公布被轉讓給本受讓人並且通過引用完全結合在此。一個適用於本公開內容的流體的實例包括ΕΜΙ-2010，其可獲自M-I LLC (休斯頓，德克薩斯州)。如上所述，脂肪酸可以與其進行酯化的醇可以包括單醇，二醇，三醇或多元醇。這樣的醇可以包含下列各項中的至少一種脫水山梨醇(sorbitane)，季戊四醇，聚乙二醇， 甘油，新戊二醇，三羥甲基丙烷(trimethanolpropane)，單乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺， 二三季戊四醇和/或三季戊四醇等。在具體的實施方案中，酯衍生物可以通過與脫水山梨醇，季戊四醇或三乙醇胺中的至少一種反應而形成。可以以本領域技術人員已知的方式進行至少一種脂肪酸與至少一種單醇，二醇，三醇或多元醇的反應。這種反應可以包括但不限於例如費歇爾(Fischer)(酸催化的)酯化和酸催化的酯交換。在一個實施方案中，脂肪酸與醇組分的摩爾率可以在約1 1至約5 1的範圍內。在另一個實施方案中，該比率可以為約2 1至約4 1。更具體地，該摩爾率涉及可用羥基的反應性摩爾當量與脂肪酸的羧酸官能團的摩爾當量。在一個實施方案中，至少一種脂肪酸的羧酸與脫水山梨醇或季戊四醇中的至少一種的羥基的摩爾率可以在約1 1至約5 1的範圍內，並且在另一個實施方案中，可以在約2 1至約4 1的範圍內。除了抗加積酯，該流體還可以含有至少一種多糖衍生物，例如羧甲基纖維素(CMC) (任選地，聚陰離子CMC(PAC))衍生物和/或澱粉，以提供濾失控制。這樣的澱粉可包括馬鈴薯澱粉，玉米澱粉，木薯澱粉，小麥澱粉和稻米澱粉等。這種多糖的一個實例可以包括 EMI-1992中，其可以獲自M-I LLC (休斯頓，德克薩斯州)。在本文中公開的實施方案中使用的流體可以包含微粉化加重劑。在一些實施方案中，微粉化加重劑可以未被塗布。在其它的實施方案中，微粉化加重劑塗布有分散劑。 例如，在本文中公開的一些實施方案中使用的流體可以包含被分散劑塗布的微粉化加重劑。被塗布的加重劑可以通過幹塗法或溼塗法形成。適用於在本文中公開的其它實施方案的加重劑可以包括在下列各項中公開的那些加重劑美國專利申請公布20040127366， 20050101493，20060188651，美國專利6，586，372和7，176，165和美國臨時申請序列號 60/825，156，所述專利中的每一個通過引用結合在此。在本文中公開的一些實施方案中使用的微粉化加重劑可以包含多種對於本領域技術人員來說熟知的化合物。在一個具體的實施方案中，加重劑可以選自下列材料中的一種或多種，所述材料例如包括硫酸鋇(重晶石)，碳酸鈣(方解石)，白雲石，鈦鐵礦，赤鐵礦或其它鐵礦石，橄欖石，菱鐵礦，氧化錳和硫酸鍶。本領域普通技術人員將認識到，具體材料的選擇可以極大地取決於材料的密度，因為典型地，通過使用最高密度粒子獲得處於任何具體密度的最低井筒液粘度。然而，其它考慮因素可能影響產品的選擇，比如成本，當地可獲性，研磨需要的功率，和剩餘固體或濾餅能否被容易地從井除去。在一個實施方案中，微粉化加重劑可以具有在1至25微米範圍內的d9(1和在0. 5 至10微米範圍內的d50。在另一個實施方案中，微粉化加重劑包含具有在2至8微米範圍內的d9(l和在0. 5至10微米範圍內的d5(l的粒子。本領域普通技術人員將認識到，取決於篩分技術，加重劑可能具有除單模分布以外的粒度分布。即，加重劑可以具有粒度分布，所述粒度分布在多種實施方案中，可以是單模的，其可以是或可以不是高斯的，雙模的或多模的。已經發現，過細(即低於約1微米)的粒子佔主導地位導致高流變糊狀物的形成。 因此，已經意外地發現，加重劑粒子必須足夠小以避免下沉問題，但是不能小得以至於對流變學產生不利影響。因而，符合在本文中公開的粒度分布標準的加重劑(重晶石)粒子可以在不對井筒液的流變性質有不利影響的情況下使用。在一個實施方案中，對微粉化加重劑進行定尺寸(sized)，使得具有小於1微米的直徑的粒子為0至15體積具有介於1微米至4微米之間的直徑的粒子為15至40體積％ ；具有介於4微米至8微米之間的直徑的粒子為15至30體積具有介於8微米至12微米之間的直徑的粒子為5至15體積具有介於12微米至16微米之間的直徑的粒子為3至7體積％ ；具有介於16微米至20微米之間的直徑的粒子為0至10體積％ ；具有大於20微米的直徑的粒子為0至5體積％。在另一個實施方案中，對微粉化加重劑進行定尺寸，使得累積體積分布為少於10%的(or) 粒子小於1微米；少於25%的粒子在1微米至3微米的範圍內；少於50%的粒子在2微米至6微米的範圍內；少於75%的粒子在6微米至10微米的範圍內；並且少於90%的粒子在 10微米至M微米的範圍內。微粉化加重劑的使用被公開於美國專利申請公布20050277553中，所述美國專利申請轉讓給當前申請的受讓人並且通過引用結合於此。具有這些尺寸分布的粒子可以通過幾種方法獲得。例如，定尺寸粒子，比如具有與在本文中公開的粒度分布相類似的適合的重晶石產物，可以商購。可以得到較粗的研磨的適合材料，並且通過任何已知的技術將該材料進一步研磨至所需粒度。這樣的技術包括噴磨，球磨，高性能溼磨和幹磨技術，或本領域中通常用於研磨粉末產品的任何其它技術。在一個實施方案中，合適定尺寸的重晶石粒子可以從常規重晶石研磨設備的產品流中被選擇性地移去，其可以包括從常規API級研磨操作中選擇性除去細屑(fines)。細屑經常被認為是研磨工藝的一種副產品，並且常規上這些材料與較粗(courser)材料共混以得到API級的重晶石。然而，根據本公開內容，可以將這些副產品細屑通過空氣分級器進行進一步加工以獲得在本文中公開的粒度分布。在再另一個實施方案中，微粉化加重劑可以通過化學沉澱得到。這樣的沉澱產物可以單獨使用或者與機械研磨產物結合使用。在一些實施方案中，微粉化加重劑包含固體膠體粒子，所述固體膠體粒子具有塗布在粒子表面上的抗絮凝劑或分散劑。此外，普通技術人員將理解術語「膠體的」是指粒子的懸浮液，並且不給予任何具體尺寸限制。相反，本公開內容的微粉化加重劑的尺寸可以在一定範圍內變化，並且僅由本申請的權利要求限制。當粒子表面的分散劑控制粒子間相互作用從而導致較低流變特性時，微粉化的粒子尺寸產生顯示出減小的沉降或下降趨勢的高密度懸浮液或泥漿。因而，高密度、細小粒度和通過用分散劑對粒子進行表面塗布而進行膠體相互作用控制的組合與高密度、較低粘度和最小下沉的目標相一致。在一些實施方案中，可以在粉碎(研磨)工藝中將分散劑塗布到顆粒加重添加劑上。即，將粗加重添加劑在相對高濃度的分散劑的存在下研磨，使得細粒的新形成的表面暴露於分散劑並且因而被分散劑塗布。據推測，這允許分散劑在粒子表面上找到可接受構造，從而塗布所述表面。備選地，據推測，因為相對於在鑽井液中，分散劑在研磨液中有著相對較高的濃度，所以分散劑更容易吸附(物理地或化學地)到粒子表面上。如在本文中使用的術語「表面的塗層」意思為足夠量的分散劑分子被吸附(物理地或化學地)或以其它方式與粒子表面緊密聯合，使得材料的細粒不引起在現有技術中觀測到的粘度的迅速上升。通過使用這種定義，本領域的技術人員應當理解並知曉，分散劑分子可能實際上沒有完全覆蓋粒子表面，並且分子數的量化非常困難。因此，根據需要，依賴於由結果確定的定義 (results oriented definition)。作為工藝的結果，可以通過在加入鑽井液之前用分散劑塗布粒子而控制細粒的膠體相互作用。通過這樣做，除增強流體的濾失(過濾)性質以外， 可以系統地控制在添加劑中含有的流體的流變性質，以及對流體中汙染物的容限。在一些實施方案中，加重劑包含被聚合的抗凝絮劑或分散劑塗布、重均粒徑 (weight average particle diameter) (d50)小於10微米的分散的固體膠體粒子。在其它的實施方案中，加重劑包含被聚合的抗凝絮劑或分散劑塗布、重均粒徑(d5(l)小於8微米的分散的固體膠體粒子；在其它的實施方案中，加重劑包含被聚合的抗凝絮劑或分散劑塗布、 重均粒徑(d5(l)小於6微米的分散的固體膠體粒子；在另一些實施方案中，加重劑包含被聚合的抗凝絮劑或分散劑塗布、重均粒徑(d5(l)小於4微米的分散的固體膠體粒子；並且在再另外的實施方案中，加重劑包含被聚合的抗凝絮劑或分散劑塗布、重均粒徑(d5(l)小於2微米的分散的固體膠體粒子。細小的粒度將會產生顯示出減小的沉降或下降趨勢的懸浮液或泥漿，而且粒子表面上的聚合的分散劑可以控制粒子間相互作用並且因而將產生較低的流變特性。細小粒度與膠體的相互作用的控制的組合使得較低粘度和下沉最小化這兩個目的相一致。此外，在粉碎工藝中分散劑的存在產生個別粒子，其可以形成更有效地填充的濾餅並且因此有利地減小過濾速率。用分散劑塗布微粉化加重劑也可以在乾式共混工藝中實行，使得該工藝基本上沒有溶劑。該工藝包括將加重劑和分散劑以所需的比率共混以形成共混材料。在一個實施方案中，加重劑可以最初未被定尺寸並且依靠共混工藝將粒子研磨至如上公開的所需尺寸範圍。備選地，該工藝可以從定尺寸的加重劑開始。然後可以將共混材料進料到熱交換系統，例如熱解吸附系統。可以使用混合機如螺杆運送機使該混合物向前通過熱交換器。在冷卻時，可以使聚合物與加重劑保持結合。然後可以將聚合物/加重劑混合物分離為聚合物塗布的加重劑，未結合的聚合物和任何可能形成的附聚體。如果需要，可以將未結合的聚合物任選再循環到工藝的開始。在另一個實施方案中，乾式共混工藝可以在不加熱的條件下單獨起到塗布加重劑的作用。備選地，可以在沒有乾式共混工藝的情況下通過如上所述的熱解吸附工藝塗布定尺寸的加重劑。在此實施方案中，用於製備塗布基底的方法可以包括將定尺寸的加重劑加熱到足以使單體分散劑在加重劑上反應的溫度以形成聚合物塗布的加重劑，並且回收所述聚合物塗布的加重劑。在另一個實施方案中，可以在定尺寸的加重劑的存在下使用催化工藝形成聚合物。在又另一個實施方案中，可以預先形成聚合物並且可以將其熱吸附到定尺寸的加重劑上。在一些實施方案中，微粉化加重劑可以由這樣的粒子形成，所述粒子由比重為至少2. 3的材料組成；在其它的實施方案中，微粉化加重劑可以由這樣的粒子形成，所述粒子由比重為至少2. 4的材料組成；在其它的實施方案中，微粉化加重劑可以由這樣的粒子形成，所述粒子由比重為至少2. 5的材料組成；在其它的實施方案中，微粉化加重劑可以由這樣的粒子形成，所述粒子由比重為至少2. 6的材料組成；並且在再其它的實施方案中，微粉化加重劑可以由這樣的粒子形成，所述粒子由比重為至少2. 68的材料組成。例如，由比重為至少2. 68的粒子形成的加重劑可以允許將井筒液配製得符合最大密度要求，然而具有足夠低的顆粒體積分數，使得可以將流體泵送。如上所述，微粉化加重劑的實施方案可以包含抗絮凝劑或分散劑。在一個實施方案中，分散劑可以選自分子量為至少150道爾頓的羧酸，例如油酸和多元脂肪酸，烷基苯磺酸，鏈烷磺酸，直鏈α -烯烴磺酸，磷脂例如卵磷脂，包括它們的鹽並且包括它們的混合物。 還可以使用合成聚合物，例如 HYPERMER OM-I (Imperial Chemical Industries, PLC, ^ , 英國)或例如聚丙烯酸酯。這樣的聚丙烯酯可以包括甲基丙烯酸硬脂酯和/或丙烯酸丁酯的聚合物。在另一個實施方案中，可以使用相應的酸甲基丙烯酸和/或丙烯酸。本領域的技術人員將意識到，可以將其它丙烯酸酯或其它不飽和羧酸單體(或它們的酯)用於獲得與以上公開的內容基本上相同的結果。在具體的實施方案中，當要將被分散劑塗布的微粉化加重劑用於水基流體時，可以使用分子量為至少2000道爾頓的水溶性聚合物。這種水溶性聚合物的實例可以包括選自下列各項中的任何單體的均聚物或共聚物丙烯酸，衣康酸，馬來酸或酸酐，丙烯酸羥丙基酯乙烯基磺酸，丙烯醯胺2-丙烷磺酸，丙烯醯胺，苯乙烯磺酸，丙烯酸磷酸酯，甲基乙烯基醚和乙酸乙烯酯或它們的鹽。在一個實施方案中，聚合物分散劑可以具有約10，000道爾頓至約300，000道爾頓的平均分子量；在另一個實施方案中，聚合物分散劑可以具有約17，000道爾頓至約40，000道爾頓的平均分子量；並且在又另一個實施方案中，聚合物分散劑可以具有約 200, 000-300, 000道爾頓的平均分子量。本領域普通技術人員將認識到，當在研磨過程中向加重劑中加入分散劑時，可以使用中間分子量聚合物(10，000-300, 000道爾頓)。此外，特別在本文中公開的實施方案的範圍之內的是在本文中公開的溼式共混或乾式共混工藝之前或同時，將聚合物分散劑聚合物。這樣的聚合可以包括例如熱聚合，催化聚合，引發聚合或它們的組合。井筒液的水性流體可以包括下列各項中的至少一種淡水，海水，鹽水，水和水溶性有機化合物的混合物，以及它們的混合物。例如，水性流體可以用所需鹽在淡水中的混合物配製。這樣的鹽可以包括但不僅限於例如鹼金屬氯化物，氫氧化物，或羧酸鹽。在本文中公開的鑽井液的各種實施方案中，鹽水可以包括海水，其中鹽濃度小於海水的鹽濃度的水溶液，或其中鹽濃度大於海水的鹽濃度的水溶液。可以在海水中發現鹽包括但不限於氯化鹽，溴化物，碳酸鹽，碘化物，氯酸鹽，溴酸鹽，甲酸鹽，硝酸鹽，氧化物，磷酸鹽，硫酸鹽，矽酸鹽和氟化物的鈉，鈣，鋁，鎂，鉀，鍶和鋰鹽。可以被結合到給定鹽水中的鹽包括在天然海水中存在著的那些鹽中的任何一種或多種，或任何其它的有機或無機溶解鹽。此外，可以在本文中公開的鑽井液中使用的鹽水可是天然的或合成的，其中合成鹽水趨向於在構成上更加簡單。在一個實施方案中，鑽井液的密度可以通過增加鹽水中的鹽濃度(直到飽和)來控制。在一個具體的實施方案中，鹽水可以包含金屬例如銫，鉀，鈣，鋅和/或鈉的一價或二價陽離子的滷化物或羧酸鹽。可以在本文中公開的井筒液中包含的另外的添加劑包括例如常規API級加重劑， 潤溼劑，粘土，增粘劑，表面活性劑，頁巖抑制劑，過濾減小劑，分散劑，界面張力減小劑，PH 緩衝劑，互溶劑，稀釋劑(例如木質素和丹寧酸)，衝淡劑和清洗劑。這樣的試劑的加入對於配製鑽井液和泥漿的領域中的普通技術人員來說應當是熟知的。還可以使用增粘劑，例如水溶性聚合物和聚醯胺樹脂。這樣的增粘劑可以包括多糖衍生物，例如黃原膠，瓜爾膠，羥烷基瓜爾膠，羥烷基纖維素，羧烷基羥烷基瓜爾膠，汶萊膠(wellan gum)，胞外多糖膠，diutan，硬葡聚糖，琥珀醯聚糖，多種纖維素，生物聚合物等。 在組合物中使用的增粘劑的量可以根據組合物的最終用途而變化。然而，通常地，重量範圍為約0. 至6%對於大多數應用來說是足夠的。其它的增粘劑包括由M-IL.L.C生產並銷售的 DUOVIS 和 BIOVIS 。在本文中公開的多個實施方案中，可以將稀釋劑加入到鑽井液中以減少流動阻力和凝膠發展。典型地，加入木質素磺酸鹽，褐煤原料，改性木質素磺酸鹽，多磷酸鹽和丹寧酸。在其它實施方案中，還可以加入低分子量聚丙烯酸酯作為稀釋劑。稀釋劑實現的其它功能包括減少過濾和餅厚度，抵消鹽的影響，將水對所鑽地層的影響最小化，使油在水中乳化，和在高溫穩定泥漿性質。TACKLE (生產並商購自M-I L. L. C.)液體聚合物是一種低分子量陰離子稀釋劑，其可以用於使多種水基鑽井液抗絮凝。通過防止水被粘土吸收和通過提供優良的鑽屑完整性實現頁巖抑制。頁巖抑制添加劑有效地抑制頁巖或堅硬泥土(gumbo clays)水合併且將鑽頭泥包的可能性最小化。 頁巖抑制劑可以包括ULTRAHIB (由M-I L. L. C.生產並銷售)，其為一種液體聚胺。頁巖抑制劑可以被直接加入到泥漿體系裡，而不會對粘性或過濾性質產生影響。許多頁巖抑制劑有著雙重作用，也用作過濾減少劑。實例可以包括但不限於ACTIGUARD ，ASPHAS0L, KLA-STOP NS和CAL-CAP ，這些均由M-I L. L. C.生產並銷售。其它過濾減少劑可以包括由M-I L.L.C.生產並銷售的基於多糖的UNITR0L 。井筒液可以通過將水性流體與上述組分混合而形成，然後可以在鑽井作業期間使用。該流體可以通過鑽杆泵送到井的底部，在那裡該流體通過例如鑽頭中的孔被排出。該流體與任何鑽井作業結合使用，所述任何鑽井作業可以包括例如垂直鑽井，延伸鑽井和定向鑽井。本領域的技術人員將認識到，水基鑽井泥漿用很多種配方製備。具體的配方可以取決於在具體時間的鑽井的狀態，例如取決於地層的深度和/或組成。可以更改上述鑽井泥漿組成，以提供在高溫高壓條件下，例如在深井中遇到的那些高溫高壓條件下的改進的水基鑽井泥漿。
實施例下列實施例用於與其它水基流體(比較樣品1-3)相比地測試本公開內容(樣品1)的流體的性質。配方顯示在以下表ι中，並且包括下列添加劑DUOVIS ，一種黃原膠，和BIOVIS ，一種硬葡聚糖增粘劑，被用為增粘劑；UNITROL 是一種用於過濾的改性多糖；POLYPAC ELV聚陰離子纖維素(PAC)，一種設計用於控制濾失的水溶性聚合物；ULTRACAP ，一種設計用於提供切屑包封和粘土分散抑制的低分子量、乾燥丙烯醯胺共聚物；ULTRAFREE ，一種抗加積添加劑，其可以用於消除鑽頭泥包和提高鑽進速度(ROP)； ULTRAHIB NS，一種頁巖抑制劑；EMI 1992，一種改性多糖濾失控制劑；DUOTEC NS，一種黃原膠增粘劑；GLYDRIL MC，一種聚亞烷基二醇；SILDRIL L，一種頁巖抑制劑； WB WARP Concentrate，一種水基的被分散劑塗布的微粉化的重晶石流體濃縮物； EMI2010, 一種脂肪酸酯共混物抗加積劑，和ULTRAFREE NS, 一種抗加積劑，所有這些均可從M-I LLC(休斯頓，德克薩斯州)得到。表 權利要求
1.一種水基井筒液，所述水基井筒液包含 水性流體；微粉化加重劑； 多糖衍生物；和至少一種脂肪酸酯衍生物。
2.根據權利要求1所述的井筒液，其中所述至少一種脂肪酸酯衍生物由單醇，二醇，三醇和多元醇中的至少一種形成。
3.根據權利要求2所述的井筒液，其中所述至少一種脂肪酸酯衍生物包含基於脫水山梨醇的酯，基於三乙醇胺的酯，和基於季戊四醇的酯中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的井筒液，其中所述至少一種脂肪酸酯衍生物由至少一種脂肪酸和至少一種醇以至少11的比率形成。
5.根據權利要求4所述的井筒液，其中所述至少一種脂肪酸酯衍生物由所述至少一種脂肪酸和脫水山梨醇與季戊四醇中的至少一種以至少21的比率形成。
6.根據權利要求1所述的井筒液，其中所述微粉化加重劑為選自重晶石，碳酸鈣，白雲石，鈦鐵礦，赤鐵礦，橄欖石，菱鐵礦，黑錳礦和硫酸鍶中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的井筒液，其中所述微粉化加重劑包含其上具有塗層的膠體粒子。
8.根據權利要求1所述的井筒液，其中所述微粉化加重劑具有小於約20微米的粒度d90O
9.根據權利要求1所述的井筒液，其中所述微粉化加重劑具有小於約10微米的粒度d90O
10.根據權利要求1所述的井筒液，其中所述微粉化加重劑具有小於約5微米的粒度d90O
11.根據權利要求8所述的井筒液，其中所述微粉化加重劑在其上具有塗層，所述塗層選自下列各項中的至少一種油酸，多元脂肪酸，烷基苯磺酸，鏈烷磺酸，直鏈α-烯烴磺酸，它們的鹼土金屬鹽，聚丙烯酸酯和磷脂。
12.根據權利要求1所述的井筒液，其中改性多糖包含羧甲基纖維素和澱粉中的至少一種。
13.根據權利要求1所述的井筒液，所述井筒液還包含增粘劑和頁巖抑制劑中的至少一種。
14.一種處理井筒的方法，所述方法包括將水性流體，微粉化加重劑，多糖衍生物和至少一種脂肪酸酯混合；和在鑽井作業過程中使用所述水基井筒液。
15.根據權利要求14所述的方法，其中至少一種脂肪酸的酯衍生物由單醇，二醇，三醇和多元醇中的至少一種形成。
16.根據權利要求15所述的方法，其中至少一種脂肪酸酯衍生物包含基於脫水山梨醇的酯，基於三乙醇胺的酯，和基於季戊四醇的酯中的至少一種。
17.根據權利要求14所述的方法，其中至少一種脂肪酸酯衍生物由至少一種脂肪酸和至少一種醇以至少11的比率形成。
18.根據權利要求14所述的方法，其中所述微粉化加重劑為選自重晶石，碳酸鈣，白雲石，鈦鐵礦，赤鐵礦，橄欖石，菱鐵礦，黑錳礦和硫酸鍶中的至少一種。
19.根據權利要求14所述的方法，其中所述微粉化加重劑具有小於約20微米的粒度d90O
20.根據權利要求14所述的方法，其中所述微粉化加重劑具有小於約10微米的粒度d90O
21.根據權利要求14所述的方法，其中所述微粉化加重劑具有小於約5微米的粒度d90O
22.根據權利要求14所述的方法，其中所述微粉化加重劑在其上包含塗層，所述塗層選自下列各項中的至少一種油酸，多元脂肪酸，烷基苯磺酸，鏈烷磺酸，直鏈α -烯烴磺酸，它們的鹼土金屬鹽，聚丙烯酸酯和磷脂。
23.根據權利要求14所述的方法，還包含增粘劑和頁巖抑制劑中的至少一種。
全文摘要
本發明公開一種水基井筒液，所述水基井筒液包含水性流體；微粉化加重劑；多糖衍生物；和至少一種脂肪酸酯衍生物。
文檔編號C09K8/03GK102197107SQ200980142047
公開日2011年9月21日 申請日期2009年8月20日 優先權日2008年8月22日
發明者奧利·雅各布·普雷本森, 安娜·米爾沃爾德·福斯, 安娜-瑪麗·弗雷斯塔德, 莫尼卡·諾爾曼 申請人:M-I施沃克諾爾熱股份有限公司