专利名称：逆乳液基的完井和置换流体及应用方法
背景技术：
在35 U.S.C.§119下，本申请要求于2005年4月5日提交的美国申请系列60/668,485的优先权。该申请通过引用将其整体结合于此。
发明领域 实施方案一般涉及井筒流体。更具体地，实施方案涉及置换和化学破乳剂流体。
背景技术：
在井筒钻井过程中，典型地将各种流体用于井中作各种功用。所述流体可以通过钻杆和钻头循环流到井筒中，然后接着可以通过井筒向上流到地面。在这一循环中，钻井流体可能起的作用有将钻井切屑从孔底移除到地面；当循环被阻断时使切屑和加重材料(weighting material)悬浮；控制地下压力；保持井筒的完整性，一直到井断面被下套管(cased)并用水泥粘合；通过提供充分的流体静压力将流体与地层(formation)分离，从而防止地层流体流入到井筒中；冷却并且润滑钻柱和钻头；和/或使渗透速率最大。
在大多数旋转钻井过程中，钻井流体采用“泥浆”形式，即，固体混悬在其中的液体。该固体起的作用是赋予钻井流体理想的流变学特征，并且还增加其密度，以在井底提供适当的流体静压力。钻井泥浆可以是水基的或油基的泥浆。
钻井泥浆可以由添加到水基流体中以获得需要的粘度和过滤性质的聚合物、生物聚合物、粘土和有机胶体组成。可以加入重矿物，诸如重晶石或碳酸钙，以增加密度。来自地层的固体合并到泥浆中，并且由于钻井的原因通常变成分散在泥浆中。此外，钻井泥浆可以含有一种或多种天然的和/或合成的聚合物添加剂，包括增加钻井泥浆的流变性质(例如，塑粘度、屈服点值、凝胶强度)的聚合物添加剂、以及聚合物稀释剂和絮凝剂。
包含在钻井流体中的聚合物添加剂可以作用为流体损失控制剂。流体损失控制剂，诸如淀粉，通过减少形成在新暴露的岩石表面上的滤饼的渗透性而防止流体向周围地层的流失。另外，聚合物添加剂用来赋予泥浆充分的承载能力和触变性，以使得泥浆能够将切屑向上运到地面，并且当循环阻断时防止切屑从泥浆中沉淀出来。
可以将许多钻井流体设计成形成薄的、低渗透性的滤饼，以密封被钻头穿过的可渗透性地层。滤饼对于防止或减少流体向地层流失以及在地层中存在的流体的流入很重要。当钻井完成时，在随后的完井(completion)操作中，诸如井筒中的砾石充填的放置，滤饼可以稳定井筒。滤饼一般包含桥连颗粒、由钻井过程产生的切屑、聚合物添加剂和沉淀物。钻井流体的一个特征是将这些固体和半固体颗粒保持为稳定的混悬液，在钻井操作的时间量程中没有显著的沉淀。
用于钻井应用中的钻井流体类型的选择涉及钻井流体在具体应用中好的和坏的特征与要钻的井的类型这两者的认真平衡。选择油基钻井流体(也叫作油基泥浆)的主要益处包括优越的孔稳定性，特别是在页岩地层中，形成比用水基泥浆获得的滤饼更薄的滤饼，钻柱和向下钻井的工具的润滑极好，并且穿透盐床而不使孔坍塌或者使孔扩大，以及本领域的技术人员应该知道的其它益处。
油基泥浆的一个特别有益的特征是它们极好的润滑性质。这些润滑特征允许钻成具有显著垂向偏差的井，这是不在陆地上或深水钻井操作或者当需要水平井时所特有的。在这样高度倾斜的孔中，钻柱的扭矩和牵引(drag)成为显著的问题，原因在于钻杆位于孔的下侧，并且当使用水基泥浆时，管道粘附的风险高。相反，油基泥浆提供了帮助防止管道粘附的薄的、光滑的滤饼，因此，油基泥浆的使用是合理的。
尽管使用油基泥浆具有许多益处，但是它们也具有缺点。一般而言，油基钻井流体和泥浆的使用具有很高的启动和运作成本。这些成本可能显著地取决于要钻的孔的深度。然而，如果油基钻井流体防止塌陷或者孔的扩大，这些可能极大地增加钻井时间和成本，那么更高的成本通常是合理的。
油涂布的切屑的处理是另一个主要问题，特别是对于不在陆地上或深水钻井操作。在后面的这些情形中，切屑必须用去污剂溶液将油清洗干净，去污剂溶液也必须进行处理，或者切屑必须装运返回到岸上进行环境安全方式的处理。必须要考虑的另一个因素是当地政府的规定，其可能出于环境原因而限制油基钻井流体和泥浆的应用。
油基泥浆典型地包含一些水，其来自钻井流体配方自身，或者水可以是为改变钻井流体或泥浆的性质而有意添加的。在这样的油包水型的乳液(也叫作逆乳液)中，使用乳化剂来稳定所述乳液。一般而言，逆乳液可能包含水溶性和油溶性的乳化剂。这样的乳化剂的典型实例包括多价金属皂类、脂肪酸类和脂肪酸皂类、以及本领域的普通技术人员应该知道的其它类似的合适的化合物。
在任何完井操作完成后，去除保留在井筒侧壁上的滤饼可能是必要的。尽管滤饼形成是钻井操作必须的，但是，例如，如果岩层被滤饼塞紧了，那么滤饼可能成为从井中生产烃或其它流体的阻碍。由于滤饼是紧密的，它通常牢固地粘附在地层上，并且可能不容易地或完全地通过单独的流体作用从地层上冲刷下来。
滤饼的去除已经常规地使用水基处理而实现了，所述水基处理包括具有氧化剂(诸如过硫酸盐)的水溶液，盐酸溶液，有机酸(醋酸、甲酸)，酸和氧化剂的组合，以及含有酶的水溶液。例如，美国专利No.4,169,818中公开了应用酶去除滤饼。螯合剂(例如，EDTA)也已经被用来促进碳酸钙的溶解。按照传统教导，氧化剂和酶进攻滤饼的聚合物部分，并且酸典型地进行碳酸盐部分(以及其它矿物质)。一般地，氧化剂和酶对破坏碳酸盐部分无效，而酸对聚合物部分无效。
对于滤饼去除的一个最难以解决的问题包括清洁溶液的放置。由于滤饼中最常见的成分之一是碳酸钙，所以清洁溶液应该理想地包含盐酸，盐酸与碳酸钙非常迅速地反应。然而，尽管有效地靶向碳酸钙，但是这样的强酸还与地层中的任何碳酸钙(例如石灰石)反应，并且可以渗透到地层内。
常规乳化剂和表面活性剂在形成滤饼的逆钻井流体系统中的应用还可能使得开孔完井操作中的清洁过程进一步复杂化。具体地，使用常规表面活性剂和乳化剂物质的流体可能需要使用溶剂和其它表面活性剂洗涤剂以渗透滤饼，并且使滤饼颗粒的润湿性逆转。表现出酸诱导相变反应的逆乳液钻井流体早先已经在美国专利6,218,342，6,790,811，和6,806,233以及美国专利公布2004/0147404中有描述，它们的内容通过引用完全结合于此。在这些参考文献中公开的流体全部都包含一种形式或另一种形式的乙氧基化叔胺化合物，所述乙氧基化叔胺化合物没有质子化时，其稳定逆乳液。当所述胺化合物被质子化时，逆乳液反转，并且变成常规乳液。在大多数情形中，所述胺化合物的去质子化可以使逆乳液重新形成。用这种逆乳液钻井流体钻的井的清洁可以通过使用洗涤流体而简化，所述洗涤流体以充分将钻井流体中的胺表面活性剂质子化的浓度包含酸(并且滤饼也同样)。因此，胺表面活性剂在这种钻井流体中的存在可以控制井中流体的相态(即，相对于常规乳液的转化)。类似地，美国专利5,888,944描述了稳定钻井流体中的逆乳液的酸敏感表面活性剂的应用。例如，在洗涤流体中一旦加入酸，所述表面活性剂就立即质子化，从而将逆乳液破乳或者转化成水包油型的乳液。
有效的井清洁、增产措施(stimulation)和完井(completion)在所有的井中都是显著的问题，并且特别是在开孔水平完井(well completion)中。井的生产率在某种程度上取决于有效地和有效率地移除滤饼，同时水将锁住、堵住或者其它破坏地层的天然流道的可能以及完井组件的锁住、堵住或者其它破坏的可能最小化。因此，对于这样的流体存在持续的需求，即这样的流体有效地清洁井筒，并且一旦井开始生产就不抑制地层生成油或气的能力。
因此，需求这样的置换和化学破乳剂溶液，该溶液将去除逆乳液滤饼而不会破坏地层，同时可以使所述溶液在井筒中的容易放置并且控制钻井流体在井中的相态。
发明概述 一方面，本发明涉及在生产油或气之前清洁井筒的方法，其中所述井筒用形成逆乳液滤饼的逆乳液钻井泥浆钻成。所述方法可以包括将破乳剂流体循环到井筒中，其中破乳剂流体包含非油质内相和油质外相，其中所述非油质相包含水溶性极性有机溶剂、可水解的羧酸酯和增重剂，而油质外相包含油质流体和乳化剂，其中选择可水解酯，使得水解时释放有机酸并且滤饼的逆乳液破乳。
另一方面，本发明涉及从地层生产烃的方法。所述方法可以包括下列步骤用逆乳液钻井泥浆对地层钻井；在井筒中进行至少一个完井操作；在井筒中安放破乳剂流体，其中所述破乳剂流体包含非油质内相和油质外相，其中所述非油质相包含水溶性极性有机溶剂、可水解的羧酸酯和增重剂，所述油质外相包含油质流体和乳化剂；以及将井关闭预先确定的时间以使酯水解和逆乳液滤饼破乳。
在另一方面，本发明涉及包含非油质内相和油质外相的溶液，其中所述非油质相包含水溶性极性有机溶剂、可水解的羧酸酯和增重剂，所述油质外相包含油质流体和乳化剂。
本发明的其它方面和优点将通过下面描述和后附的权利要求而明显。详述 一方面，此处公开的实施方案通常是涉及有利于地下井尤其是油井和气井的钻井、完井和施工的化学破乳剂流体和置换流体。所述置换和完井流体可以选自水基流体和逆乳液流体。此处公开的流体的有用性不取决于乙氧基化叔胺在用于钻井的流体中的应用。因此，此处公开的流体的广泛适用性和有用性得到极大地提高。本发明的水基和逆乳液置换以及完井流体在使用逆乳液钻井流体钻的井内是特别有用的，所述逆乳液钻井流体在井中形成逆乳液滤饼。
在一个实施方案中，所述破乳剂流体可以是逆乳液流体，所述逆乳液流体可以包含非油质内相和油质外相。所述非油质内相可以包含水溶性极性有机溶剂、可水解的羧酸酯；以及任选的增重剂，诸如高密度盐水溶液。所述油质外相可以包含油质流体诸如柴油或其它适当的烃或合成油，以及乳化剂。任选地其它成分可以包括增粘剂、湿润剂和清洁剂。
用于配制在实施本发明中所用的逆乳液流体的油质流体是液体，并且更优选地是天然的或合成的油，并且更优选地，所述油质流体选自包括下列各项的组中柴油、矿物油如聚烯烃、聚二有机基硅氧烷、硅氧烷或有机基硅氧烷、以及它们的混合物。油质流体的浓度应该足以形成逆乳液并且可以少于约99体积％的逆乳液。然而，一般地，当用作连续相时，油质流体的量必须足以形成稳定的乳液。在不同的实施方案中，油质流体的量至少约为全部流体体积的30％，优选地至少约40％，并且更优选地至少约50％。在一个实施方案中，油质流体的量为约30到约95体积％、更优选地为约40％到约90体积％的逆乳液流体。
还用于配制逆乳液流体的非油质流体是液体，并且优选地是水性液体。更优选地，非油质流体可以选自包括下列各项的组中海水，含有有机和/或无机溶解盐的盐水，含有水易混合的有机化合物的液体，及其它们的组合。非油质流体的量典型地低于形成逆乳液所需的理论界限。在不同的实施方案中，非油质流体的量至少约为全部流体体积的1％，优选地至少约5％，并且更优选地大于约10％。因此，非油质流体的量应该不会大到使它不能分散在油相中。因此，在一个实施方案中，非油质流体的量低于约70体积％，并且优选地从约1体积％到约70体积％。在另一个实施方案中，非油质流体优选地从约为逆乳液流体体积的10％到约60％。
在另一个实施方案中，破乳剂流体可以是可以包含水性流体的水基流体。另外，水基流体可以包含水溶性极性有机溶剂、可水解的羧酸酯；以及任选的增重剂，诸如高密度盐水溶液。用于水基流体的水性流体可以选自包含下列各项的组中海水，包含有机和/或无机溶解盐的盐水，包含水易混合的有机化合物的液体，及它们的组合。
所述水溶性极性有机溶剂应该至少部分溶于油质流体中，但是还应该在水性流体中具有部分可溶性。本发明的极性有机溶剂成分可以是一元、二元或多元醇或者具有多官能团的一元、二元或多元醇。这样的化合物的实例包括脂肪族二醇(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，聚亚乙基丙二醇，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)，以及可以发现有利于实施本发明的其它这样的类似化合物。在一个优选实施方案中，所述水溶性有机溶剂是二醇或二醇醚，诸如乙二醇单丁基醚(EGMBE)。其它的二醇或二醇醚可以用于本发明，条件是它们至少部分与水易混合。
可水解酯应该被选择，使得完成水解的时间根据已知的向下钻井条件诸如温度而预先确定。本领域内公知的是，温度以及氢氧离子源的存在对于酯的水解速率具有实质性的影响。对于给定的酸，例如甲酸，本领域的技术人员可以进行简单的研究而确定在给定温度的水解时间。当酯的醇部分长度增加时，水解速率下降，这也是公知的。因此，通过系统地改变酯的醇部分的长度和支化，甲酸的释放速率可以得到控制，并且因此可以预先确定逆乳液滤饼的乳液的破乳。在一个优选的实施方案中，可水解的羧酸酯是C4到C30醇的甲酸酯。在一个实施方案中，可水解的羧酸酯占水基破乳剂流体的约5-50体积％，并且优选地约20-40体积％。在另一个实施方案中，可水解的羧酸酯占逆乳液基破乳剂流体的约20-约60体积％，优选地大于30体积％。可水解的羧酸酯的一个适宜实例可以从ShrieveChemical Group(The Woodlands，Texas)获得，名字为Break-910。
在本发明示例性实施方案中，所述增重剂优选地是含有碱和碱土金属的盐的高密度盐水。例如，用高浓度卤化物、甲酸、乙酸、硝酸等的钠钾或钙盐；甲酸、乙酸、硝酸等的铯盐，以及本领域的技术人员应该熟知的其它化合物配制而成的盐水可以用作无固体物的增重剂。增重剂的选择可以部分取决于破乳剂流体需要的密度，这正如本领域的普通技术人员已知的那样。
用于逆乳液破乳剂流体的乳化剂应该这样选择，以形成随着时间破乳和/或当酯水解时破乳的稳定的逆乳液。也就是说，当逆乳液的非油质相的pH值改变时，乳化剂的亲水-亲脂平衡(HLB)值充分移动至破坏逆乳液的稳定性。HLB值表明分子极性在1-40范围内，其随着乳化剂增加的亲水性而增加。假定逆乳液乳化剂可以获得大的变化，那么本领域的普通技术人员只需要进行乳化剂的常规筛选，通过形成逆乳液并且加入少量甲酸以观察乳液是否破乳而进行。优选的乳化剂可以包括VERSAWETM和VERSACOATTM，其从M-I L.L.C.，Houston，Texas商购。备选地，可以使用基于胺的酸敏感乳化剂，诸如在美国专利No.6,218,342，6,790,811，和6,806,233中所述的那些，这些专利的内容通过引用结合于此。
本发明的逆乳液流体和水基流体这两者还可以包含其它的化学物质，这取决于所述流体的最终应用，条件是它们不妨碍此处所述的流体的(当使用逆乳液置换流体时特别是乳液)功能性。例如，可以将湿润剂、亲有机粘土、增粘剂、流体损失控制剂、表面活性剂、分散剂、界面张力减小剂、pH值缓冲液、互溶剂、稀释剂、降粘剂和清洁剂加入到本发明的流体组合物中用于其它功能特性。这些试剂的添加应该是配制钻井流体和泥浆领域中的普通技术人员所公知的。
可以适用于本发明的湿润剂包括粗妥尔油、粗妥尔油、表面活性剂、有机磷酸酯、改性咪唑啉和酰胺基胺、芳族硫酸烷基酯和芳族磺酸烷基酯，等等，以及这些的组合或衍生物。然而，当与逆乳液流体一起使用时，脂肪酸湿润剂的使用应该最小化至不会对此处公开的逆乳液的可逆性产生不利影响。Faze-WetTM，VersaCoatTM，SureWetTM，VersawetTM和VersawetTMNS是由M-I L.L.C.制备和供销的并且可以用于此处公开的流体中的商购湿润剂的实例。Silwet L-77，L-7001，L7605和L-7622是由General ElectricCompany(Wilton，CT)制备和供销的商购表面活性剂和湿润剂的实例。
亲有机粘土，通常是胺处理的粘土，它可以有利于用作在本发明的流体组合物中的增粘剂和/或乳化剂稳定剂。还可以使用其它增粘剂，诸如油可溶性聚合物、聚酰胺树脂、聚羧酸和皂。用于所述组合物的增粘剂的量可以根据组合物的最终用途而不同。然而，对于大多数应用，通常约0.1重量％-6重量％范围是足够的。VG-69TM和VG-PLUSTM是由M-I，L.L.C.，Houston，Texas供销的有机粘土物质，Versa-HRPTM是由M-I，L.L.C.制备和供销的聚酰胺树脂材料，它们可以用于本发明。在一些实施方案中，置换流体的粘性足够高，因而置换流体可以在井中作为其自身的置换小段塞(displacement pill)。
可以用于此处公开的破乳剂流体中的适宜的稀释剂包括，例如，磺化油、改性磺化油、多磷酸盐、鞣酸类以及低分子量聚丙烯酸酯。典型地将稀释剂添加到钻井流体中，以减少流动阻力并且控制凝胶化趋势。稀释剂履行的其它功能包括减少过滤和滤饼厚度，抵消盐的作用，使水对钻过的地层的影响最小化，将油乳化在水中，并且在温度升高时稳定泥浆性质。
在此处公开的流体中包含清洁剂应该是本领域的技术人员公知的。可以使用广泛的合成和天然产物来源的清洁剂。例如，常见的天然产物来源的清洁剂是d-薴烯。d-薴烯在井钻井应用中的清洁能力在美国专利4,533,487中有公开，并且在美国专利5,458,197中与各种专用表面活性剂组合，这些专利的内容结合于此。
用于制备本公开方法所用的水基和逆乳液破乳剂流体的方法并不是决定性的(critical)。具体地，关于逆乳液流体，可以应用常规方法以同通常用于制备油基钻井流体的那些方式类似的方式来制备逆乳液流体。在一个典型的过程中，将需要量的油质流体诸如柴油与所选择的乳化剂、增粘剂和湿润剂混合。内部非油质相通过将极性有机共溶剂和可水解酯通过连续的搅拌结合到所选的盐水中而制备。本发明的逆乳液通过有力地搅动、混合或者剪切油质流体和非油质流体而形成。
此处公开的破乳剂流体还可以在不同实施方案中用作置换流体和/或洗涤流体。如此处使用的，置换流体典型地用于将另一种流体物理地推出井筒，而洗涤流体典型地包含表面活性剂，并且可以用来物理地和化学地移除向下打孔的管中的钻井流体残余。
在一个实施方案中，破乳剂流体可以用在清洗井筒的方法中，所述井筒用逆乳液钻井泥浆钻成并且因此在其上形成有逆乳液滤饼。破乳剂流体可以循环到井筒中，接触逆乳液滤饼。包含在破乳剂流体内的可水解酯可以水解释放有机酸，并且破坏滤饼的逆乳液。破乳剂流体可以在没有产生任何烃的井筒中循环。备选地，如果认为已经开始产生烃的井筒被在钻井操作后遗留在井中的任何残留滤饼破坏，那么本发明的破乳剂流体可以用来清洁井筒。
在另一个实施方案中，水基破乳剂流体和/或逆乳液破乳剂流体还可以用作置换流体，以将流体推出井筒之外。逆乳液破乳剂流体可以作为推动小段塞或置换流体，以有效地置换逆乳液钻井泥浆。水基破乳剂流体可以作为置换流体，以有效地置换来自井筒的盐水。
在又一个实施方案中，水基破乳剂流体和/或逆乳液破乳剂流体还可以用作洗涤流体，以便当滤饼被所述破乳剂剂系统解聚时物理地和/或化学地去除逆乳液滤饼。
在另一个实施方案中，此处公开的破乳剂流体(水基的或逆乳液流体)可以用于从地层中生产烃。在用逆乳液钻井泥浆对地层钻井之后，在井上可以进行至少一次完井操作。然后可以将破乳剂流体在井中循环，并且井可以关闭预先确定的时间，以使酯水解，并且使由钻井泥浆形成的滤饼的逆乳液破乳。在另一个实施方案中，然后地层流体可以进入井中，并且可以随之发生地层流体的产生。
在一些实施方案中，在进行至少一次完井操作过程中或者之后，可以将破乳剂流体在井筒中循环。在其它实施方案中，破乳剂流体可以在完井操作之后或者在地层流体生产开始之后循环，以破坏残留在套管(casing)或衬垫中的残余的常规或可逆逆乳液的完整性并且清洗掉。
一般地，井通常“完成”以使烃流出地层并且到达地面。如此处使用的，完成步骤可以包括下列面步骤中的一个或多个以确保烃有效地从井中流出，或者在喷射井的情形中，允许气体或水的喷射用套管加固井孔、评估地层压力和温度、并且安装适当的完成设备。
在一个实施方案中，此处公开的破乳剂流体可以用于下套管孔，以去除在任何钻井和/或置换处理过程中遗留在孔中的任何残留油基泥浆。井套管可以由安装在新钻的孔中的一系列金属管组成。套管作用是加固井孔的侧面，确保当油或天然气被引到地面时，没有油或天然气从井洞中渗漏，并且防止其它流体或气体通过井渗漏到地层中。
如此处使用的，完井操作可以特别包括开孔完成，常规凿孔完成，排除沙子完成，永久完成，多区域完成，和排出孔完成，这些都是本领域已知的。完成的井筒可以包含开槽衬垫、预先钻孔的衬垫、丝线缠绕筛、可扩大筛(exapandable screen)、砂筛过滤器、裸眼井砾石充填物或套管中的至少一种。
本发明的另一个实施方案包括清洁用上述逆乳液钻井流体钻成的井筒的方法。在一个这样的示例性实施方案中，所述方法包括将此处公开的破乳剂流体在井筒内循环，所述井筒已经用逆乳液钻井泥浆钻到更大的尺寸(即，底下扩孔(under-reamed))，然后将井关闭预先确定的时间量以使酯的水解发生。当酯水解时，逆乳液破乳，因此形成两相，即油相和水相。当生产开始时，这两相可以容易地从井筒产生，并且因此残留的钻井流体容易从井筒洗涤出来。
此处公开的流体还可以用于其中在孔下适当地方放置有筛的井筒。在孔被底下扩孔以加宽孔的直径后，钻柱可以移出，并且用具有理想的沙筛的生产管道代替。备选地，可扩大的管状沙筛可以在适当的位置扩大，或者可以将砂砾充填物放置在井中。然后将破乳剂流体置于井中，并且然后将井关闭以使酯的水解发生。当酯水解时，逆乳液破乳，由此形成两相，即油相和水相。当生产开始时，这两个相可以容易地从井筒产生，并且因此残留的钻井流体容易从井筒洗涤出来。
在当将按照本发明的破乳剂流体引入到用逆乳液钻井流体钻成的井中时的时间和当可水解的羧酸酯水解，释放酸释使逆乳液滤饼破乳时的时间之间的延迟量可能取决于一些变量。可水解酯的水解速率可能取决于孔下温度、浓度、pH值、可用水的量、滤饼组成等等。在一个实施方案中，对于本发明的置换流体在给定井中的可适用性，可能优选低于270的孔下温度。
然而，取决于孔下条件，破乳剂流体配方和由此所述流体的化学特性可以变化，以在用于具体应用的逆乳液滤饼破乳之前允许适宜的和可控制量的延迟。在一个实施方案中，对于用按照本发明的水基置换流体破坏的逆乳液滤饼的延迟量可以大于1小时。在不同的其它实施方案中，对于用按照本发明的水基置换流体破乳的逆乳液滤饼的延迟量可以大于3小时、5小时或10小时。
在另一个实施方案中，对于用逆乳液置换流体破乳的逆乳液滤饼的延迟量可以大于15小时。在各种其它实施方案中，对于用逆乳液置换流体破乳的逆乳液滤饼的延迟量可以大于24小时、48小时或72小时。
提供下述实施例以进一步举例说明本发明的方法和组合物的应用和用途。
实施例 下述实施例用来检验此处公开的置换和清洁溶液的效果 实施例1 配制具有下列成分的逆乳液钻井泥浆，所有这些成分都是商购的，如下表1所示。
表1 通过在196热旋转16小时将上述逆乳液钻井流体加热老化，其表现出表2所示的性质。所述性质在表2列出。
表2加热老化@196-16hrs-流变学@120 在20psig使用200ml柴油测定熔结的氧化铝滤盘(35微米)的初始流动。然后，通过在压力500psig和196下应用上述流体4小时而将滤饼构建在滤盘上。将多余的钻井流体滗析。轻轻涂敷大约40ml破乳剂流体，以便不扰动滤饼。施加500psig压力，收集流出物(如果有一些的话)并且返回到元件(cell)中。在196和100psig浸泡时间16小时，之后将剩余的破乳剂滗析。在20psig使用200ml柴油测定熔结的氧化铝滤盘(35微米)的回流。相对于所测定的初始流动速率确定回流速率的百分比。
配制本公开示例的逆乳液破乳剂流体，并与柴油和10％HCl含水酸进行比较。所述破乳剂流体按下面表3所示进行配制。
表3 上述比较测试的代表性结果在表4中提供，显示如下。
表4 当回顾上述内容时，本领域的技术人员应该理解按照本发明配制的破乳剂获得比直接的酸洗涤(10％HCl)或柴油洗涤大得多的回流。使用上文公开的胺基表面活性剂可以获得相似或更好的结果。
实施例2 配制可逆的逆乳液钻井泥浆，其具有下列成分，所有的成分都是商购的，如下表5所示。
表5 通过在150热旋转16小时将上述可逆的逆乳液钻井流体加热老化，其表现出下述性质，如下表6所示。
表6加热老化@150-16hrs-流变学@120 将由上述可逆的逆乳液钻井流体构建的滤饼进行改进的高温高压(HTHP)过滤测试。HTHP过滤测试使用配有熔结盘的HTHP元件，所述熔结盘作为在其上构建滤饼的多孔介质。在本实施例中，所述滤饼构建在35微米盘上。当在128对滤饼盘施加500psi时，收集流出物，如表7所示。
表7 配制逆乳液置换/破乳剂流体，其具有下列成分，所有的成分都是商购的，如下表8所示。
表8 将按表8所示配制的置换流体1和2添加到按表5所示配制的滤饼盘1和2中，并且进行改进的HTHP过滤测试。对于表8的流体2，在将所述流体加入到滤饼中之前立即将碳酸钙加入到流体中。当在128对置换流体1和2倾倒在其上的盘1和2施加500psi时，收集流出物，如下表9所示。当流经盘获得稳定的流出物流时，加入新鲜的置换流体。从表9可以观察到，在29.5和43.5小时之间收集之后，流体1实现滤出液的完全穿透。
表9 实施例3 配制逆乳液钻井泥浆，其具有下列成分，所有的成分都是商购的，如下表10所示。
表10 通过在150热旋转16小时将上述逆乳液钻井流体加热老化，其表现出下述性质，如下表11所示。
表11加热老化@150-16hrs-流变学@120 将由按表10所示配制的逆乳液钻井流体构建的滤饼堆积在盘(3a-3c)上，并且进行改进的HTHP过滤测试。还将由FazeproTM(一种可逆的逆乳液钻井流体，从M-I，L.L.C.(Houston，Texas)商购)构建的滤饼堆积在盘(4a-4c)上，并且进行改进的HTHP过滤测试。当在不同温度对滤饼盘施加400psi时，收集流出物，如表12所示。
表12 配制逆乳液置换/破乳剂流体，其具有下列成分，所有成分都是商购的，如下表13所示。
表13 将按表13所示配制的置换破乳剂流体3和4加入到按表10所示配制的滤饼盘3a-3c和4a-4c，并且进行改进的HTHP过滤测试。当在不同温度对其上倒入置换流体3和4的滤饼盘施加400psi时，收集流出物，如下表14所示。当施加400psi 40分钟时，将施加的压力下降到50psi。当通过所述盘获得稳定的流出物流时，测试结束。
表14 此外，尽管对于本发明的置换和完井流体的具体应用已经进行了论及，但是显然，在本发明范围之内，这些流体可以用于各种井应用中。具体地，本发明的流体可以用于生产井和注入井，并且可以在井的修补清洁中有进一步的应用。
有利地，本发明提供井筒流体，所述井筒流体可以破坏逆乳液滤饼的乳液，并且有效地去除这样的逆乳液滤饼，而对周围地层没有造成损伤。按照本发明的置换和完井流体可以表现出高粘性指数，以便它们可以在井完井处理中作为高粘度小段塞。而且，溶解滤饼的延迟可以通过控制化学破乳剂的效力和反应性而获得。此处公开的置换和破乳剂流体的化学特性可以允许逆乳液滤饼的乳液降解以及滤饼中酸溶性桥连物质的溶解。另外，此处公开的置换和破乳剂流体可以有效地与常规逆乳液或可逆的逆乳液钻井流体滤饼一起使用。
尽管已经相对于有限数量的实施方案对本发明进行了描述，但是受益于本公开的本领域技术人员应该理解可以设计不背离此处公开的本发明范围的其它实施方案。因此，本发明的范围应该仅由后附的权利要求所限制。
权利要求
1.一种清洁井筒的方法，其中所述井筒用形成逆乳液滤饼的逆乳液钻井泥浆钻成，所述方法包括
将破乳剂流体循环到井筒中，所述破乳剂流体包含
非油质内相；和
油质外相，
其中所述非油质相包含
水溶性极性有机溶剂；
可水解的羧酸酯；和
增重剂；并且
其中所述油质外相包含
油质流体；和
乳化剂；
其中选择所述可水解酯，使得水解时，释放有机酸，并且滤饼的逆乳液破乳。
2.权利要求1的方法，其中所述水溶性极性有机溶剂是二醇或二醇醚。
3.权利要求2的方法，其中所述水溶性极性有机溶剂是乙二醇单丁基醚。
4.权利要求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.权利要求1的方法，还包括
置换被破乳的逆乳液滤饼。
6.权利要求1的方法，还包括
从井筒中移除被破乳的逆乳液滤饼。
7.一种从地层生产烃的方法，所述方法包括
用逆乳液钻井泥浆对地层钻井；
在井筒中进行至少一次完井操作；
在所述井筒中放入破乳剂流体，所述破乳剂流体包含
非油质内相；和
油质外相，
其中所述非油质相包含
水溶性极性有机溶剂；
可水解的羧酸酯；和
增重剂；并且
其中所述油质外相包含
油质流体；和
乳化剂；以及
将井关闭预先确定的时间，以使酯水解和滤饼逆乳液破乳。
8.权利要求7的方法，还包括
使地层流体进入井中；和
由井生产流体。
9.权利要求8的方法，其中所述安放破乳剂流体在由井生产流体之后发生。
10.权利要求7的方法，其中所述安放破乳剂流体与进行所述至少一次完井操作同时发生。
11.权利要求7的方法，其中所述安放破乳剂流体在进行所述至少一次完井操作之后发生。
12.权利要求7的方法，其中所述完成的井筒包含开槽衬垫、预先钻孔的衬垫、丝线缠绕筛、可扩大筛、砂筛过滤器、裸眼井砾石充填物或套管中的至少一种。
13.权利要求7的方法，其中所述水溶性极性有机溶剂是二醇或二醇醚。
14.权利要求13的方法，其中所述水溶性极性有机溶剂是乙二醇单丁基醚。
15.权利要求7的方法，其中所述可水解的羧酸酯是C4到C30醇的甲酸酯。
16.一种溶液，包含
非油质内相；和
油质外相，
其中所述非油质相包含
水溶性极性有机溶剂；
可水解的羧酸酯；和
增重剂；并且
其中所述油质外相包含
油质流体；和
乳化剂。
17.权利要求16的溶液，其中所述水溶性极性有机溶剂是二醇或二醇醚。
18.权利要求17的溶液，其中所述水溶性极性有机溶剂是乙二醇单丁基醚。
19.权利要求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.权利要求16的溶液，还包含
选自湿润剂、清洁剂、稀释剂和增粘剂中的至少一种。
21.权利要求16的溶液，其中所述增重剂是包括淡水或海水的盐水，所述盐水包含碱和碱土金属的氯化物或甲酸盐。
22.权利要求21的溶液，其中所述清洁剂是d-薴烯。
23.权利要求16的溶液，其中所述可水解的羧酸酯占所述溶液的约20到约60体积％。
全文摘要
本发明公开一种在生产油或气之前清洁井筒的方法，其中所述井筒用形成逆乳液滤饼的逆乳液钻井泥浆钻成。所述方法可以包括将破乳剂流体循环到井筒中，其中所述破乳剂流体包含非油质内相和油质外相，其中所述非油质相包含水溶性极性有机溶剂、可水解的羧酸酯和增重剂，而所述油质外相包含油质流体和乳化剂，并且其中选择所述可水解酯，使得水解时，释放有机酸，并且滤饼的逆乳液破乳。
文档编号E21B21/06GK101180447SQ200680017830
公开日2008年5月14日 申请日期2006年4月5日 优先权日2005年4月5日
发明者查尔斯·斯沃博达, 雷蒙德·D·拉维茨, 马克·卢伊斯特 申请人:M-I有限公司