专利名称：高密度破坏剂流体及其使用方法
高密度破坏剂流体及其使用方法发明背景 发明领域本文中公开的实施方案总体上涉及用于从井筒破坏滤饼的流体。另外，本文中公 开的实施方案总体上还涉及使用这种流体的方法。
背景技术：
在井筒钻制过程中，各种流体典型用于各种功能的井。流体可以循环通过钻杆 和钻头进入到井筒中，然后可以随后向上流动通过井筒达到地面。在此循环中，钻井液可 以起到下列作用将钻井切屑从井眼的底部移动到地面；当循环中断时悬浮切屑和加重材 料；控制地下压力；在将井段下套管和注水泥之前，维持井筒的完整性；通过提供足够的流 体静压力而分离来自地层的流体，以防止地层流体进入到井筒中；冷却和润滑钻柱和钻头； 和/或将渗透速率最大化。保护地层的一种方法是通过在地下地层的表面上形成滤饼。当井筒流体中悬浮 的粒子包覆并堵塞地下地层中的孔时形成滤饼，因而滤饼防止或减少流体进入到地层中的 损失和地层中存在的流体的注入量。多种形成滤饼的方法在现有技术中是已知的，包括使 用桥堵粒子，由钻井过程产生的切屑，聚合物添加剂和沉淀物。在包含聚合物的粘性小段塞 可以用于通过其粘度来减小井筒流体到地层中的损失速率的情况下，还可以使用滤失小段
O在钻井完井时，滤饼和/或滤失小段塞可以在随后的完井作业例如在井筒中放置 砾石充填物的过程中稳定井筒。另外，在完井作业过程中，当怀疑滤失时，可以在该位置放 置聚合物的滤失小段塞，以通过将在滤失小段塞之后的其它完井液注射到处于被怀疑滤失 的地层部分正上方的井筒内的位置来降低或防止这样的滤失。然后停止流体向井筒的注 射，然后滤失将朝向滤失位置移动小段塞。在已经完成任何完井作业以后，可能必须的是移除保留在井筒侧壁上的滤饼(在 钻井和/或完井过程中形成的)。尽管滤饼形成和滤失小段塞的使用对于钻井和完井作业 而言是关键的，但是如果例如岩层仍被阻挡层阻塞，则阻挡层可以是对于从井开采烃或其 它流体的主要障碍。由于滤饼是紧密的，因此它通常强力地附着于地层并且可能不能仅通 过流体作用而容易地或完全地从地层冲洗掉。有效的井清洗或完井的问题是所有井中的重要问题，特别是在裸眼水平井完井 中。井的开采率某种程度上取决于在将水堵塞、封堵或以其它方式破坏地层的天然流动通 道以及完井组件的流动通道的可能性最小化的同时有效地和有效率地移除滤饼。因此，存在着对这样的破坏剂流体的持续需求，该破坏剂流体有效清洗井筒，并且 一旦对井进行开采，就不抑制地层开采油或气的能力。发明概述在一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种井筒流体，所述井筒流体包含水性基液；螯合剂；和至少一种酶，其中所述井筒流体具有至少6. 5的pH。在另一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种清洗用形成滤饼的钻井液钻制 的井筒的方法，所述方法包括将破坏剂流体放置到所述井筒中，所述破坏剂流体包含水 性流体；螯合剂；和至少一种酶，其中所述井筒流体具有至少6. 5的pH，和在所述井中关闭 足以开始破坏所述滤饼的时间段。本发明的其它方面和优点将从下列描述和后附权利要求变得显然。附图简述
图1显示对于具有选择金属的EDTA关于pH的有条件的稳定常数。 详细描述在一个方面中，本文中公开的实施方案涉及高密度破坏剂流体及其使用方法。具 体地，本文中公开的实施方案涉及在期望比常规密度流体更高密度流体的井筒中使用的具 有高于9. 5ppg的密度的破坏剂流体。如上所示，破坏剂流体设计用于通过移除形成滤饼的一些或所有钻井液组分而破 坏在钻井过程中形成的残余滤饼的完整性。滤饼破坏可以分类为两种基本方法滤饼的“分 散”或滤饼的“溶解”。在分散的情况下，主要滤饼组分(降滤失剂(fluid loss agent))被 破坏，典型地留下桥堵剂(通常是碳酸钙)回流，筛出或变为结合到砾石充填物中，而在溶 解的情况下，降滤失剂和桥堵剂都适宜地被破坏。溶解(除破坏降滤失剂以外还破坏桥堵剂)通常依赖于与降滤失剂的氧化或酶破 坏相结合的桥堵剂的酸溶解。酸溶解通常依赖于温和的酸，例如羧酸，包括甲酸，乙酸，柠檬 酸，乙二胺四乙酸(或它们的盐衍生物)等。然而，归因于在低PH的较低溶解度限制，可能 存在对含有这种酸物种的破坏剂流体的操作密度的限制。酸基破坏剂流体的这种操作密度 典型受限于不超过9. 5ppg的密度。然而，本公开的发明人已经有利地发现，有效用于破坏桥堵剂和降滤失剂的破坏 剂流体还可以具有比常规可获得的酸基组分更大的密度。特别地，大于9. 5ppg的密度，并 且在更特定的实施方案中大于IOppg的密度可以使用包含至少一种螯合剂和至少一种聚 合物降解剂的破坏剂流体得到。此外，这样的流体在一些实施方案中可以以大于约6. 5的 PH提供，并且在其它的一些实施方案中，以大于7. 5和8的pH提供。因而，本公开的实施方 案依赖于通过螯合而非酸溶解来破坏滤饼中存在的桥堵剂。在一些实施方案中，可以使用的螯合剂可以是多齿螯合剂，从而与配位离子如来 自碳酸钙的钙形成多重键。螯合剂的选择可以基于螯合剂的条件稳定性常数(对于某种金 属离子的螯合剂的螯合强度的实际表达)以及条件稳定性常数的PH依赖性。即，对于要被 螯合剂螯合的具体离子，具有相对高的条件稳定性常数的螯合剂可以在条件稳定性常数处 于其峰值的PH范围内使用。例如，对于乙二胺四乙酸(EDTA)，如图1中所示，条件稳定性常 数在约10-12的pH处于峰值，即用于“螯合”韩的最佳pH处于10-12的范围内，而在 5的 PH(使用EDTA的常规酸基破坏剂的pH)，条件强度(strength)常数显著降低，表明EDTA在 这样的PH将不螯合。从期望的pH，可以选择适当的螯合剂盐。因而，对于EDTA，&EDTA在 4-5的pH具有最大浓度，X3EDTA在8_9的pH具有其最大浓度，而&EDTA在高于12的pH具 有其最大浓度。此外，除这种螯合剂在较高的PH具有较高的螯合强度以外，这种螯合剂的 溶解度随PH增加而增大。因而，对于EDTA钾盐，在大于6的pH的EDTA的溶解度是在4. 5的pH的EDTA的溶解度的超过4倍。适用于在本公开的破坏剂流体中使用的多齿螯合剂可以包括例如下列的盐乙二 胺四乙酸(EDTA)，二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)，次氮基三乙酸(NTA)，乙二醇-双(2-氨基 乙基)-N，N，N' ,N'-四乙酸(EGTA)，1，2_双(邻氨基苯氧基)乙烷-N，N，N'，N'-四 乙酸(BAPTA)，环己二胺四乙酸(⑶TA)，三亚乙基四胺六乙酸(TTHA)，N-(2-羟基乙基)乙 二胺-N，N' , N'-三乙酸(HEDTA)，谷氨酸-N，N-二乙酸(GLDA)，乙二胺四亚甲基磺酸 (EDTMS)，二亚乙基三胺五亚甲基磺酸(DETPMS)，氨基三亚甲基磺酸(ATMS)，乙二胺四亚甲 基膦酸(EDTMP)，二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DETPMP)，氨基三亚甲基膦酸(ATMP)，和它们 的混合物。这样的盐例如可以包括它们的钾或钠盐。然而，此罗列不意在对适于在本文中 公开的实施方案中使用的螯合剂(或盐类型)进行任何限制。本领域普通技术人员应当意 识到螯合剂的选择可以取决于多种因素。具体地，螯合剂的选择可能涉及螯合剂对期望螯 合的具体阳离子的专一性，IogK值，用于螯合的最佳pH和螯合剂的可商购性，以及井下条 件等。在一个具体的实施方案中，在本公开的破坏剂流体中使用的螯合剂为K3EDTA。然 而，取决于溶液的PH，在溶液中还可以存在一定水平的二钾或四钾盐。EDTA是氨基酸，如下 所示，具有4个羧酸根和2个铵基。此多齿螯合剂典型用于螯合二 -和三价离子。
权利要求
1.一种井筒流体，所述井筒流体包含 水性基液；螯合剂；和 至少一种酶，其中所述井筒流体具有至少6. 5的pH。
2.根据权利要求1所述的井筒流体，其中所述井筒流体具有大于9.5ppg的密度。
3.根据权利要求2所述的井筒流体，其中所述井筒流体具有大于IOppg的密度。
4.根据权利要求1所述的井筒流体，其中所述井筒流体具有至少7.5的pH。
5.根据权利要求4所述的井筒流体，其中所述井筒流体具有至少8的pH。
6.根据权利要求1所述的井筒流体，其中所述螯合剂包括K3EDTA。
7.根据权利要求1所述的井筒流体，所述井筒流体还包含 至少一种互溶剂。
8.根据权利要求1所述的井筒流体，所述井筒流体还包含 至少一种表面活性剂。
9.根据权利要求1所述的井筒流体，其中所述水性基液在其中包含一价盐。
10.一种对使用形成滤饼的钻井液钻制的井筒进行清洗的方法，所述方法包括 将破坏剂流体放置到所述井筒中，所述破坏剂流体包含水性流体； 螯合剂；和 至少一种酶，其中所述井筒流体具有至少6. 5的pH ；以及 在所述井中关闭足以开始所述滤饼的破坏的时间段。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括 收集其中含有被破坏的滤饼的至少一部分的所述破坏剂流体。
12.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括 将冲洗液循环通过所述井筒。
13.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括 开始地层流体通过所述井筒的开采。
14.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括 在所述井筒中进行至少一个完井作业。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述破坏剂流体具有大于9.5ppg的密度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述破坏剂流体具有大于IOppg的密度。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述破坏剂流体具有至少7.5的pH。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述破坏剂流体具有至少8的pH。
19.根据权利要求10所述的方法，其中所述螯合剂包括K3EDTA。
20.根据权利要求10所述的方法，其中所述水性流体在其中包含一价盐。
全文摘要
本发明公开一种井筒流体，该井筒流体包含水性基液；螯合剂；和至少一种酶，其中所述井筒流体具有至少6.5的pH。
文档编号C09K8/524GK102083938SQ200980126169
公开日2011年6月1日 申请日期2009年5月4日 优先权日2008年5月5日
发明者劳尔·纳瓦罗-马斯卡雷利, 马克·卢伊斯特 申请人:M-I有限公司