用于在油气井中进行井下作业的组合物的制作方法
【专利说明】用于在油气井中进行井下作业的组合物
[0001]相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年7月19日提交的美国申请号61/856,200的优先权，其公开内 容通过引用结合在本文中用于全部目的。 发明领域
[0003] 本发明涉及非水性液体的增粘，并且更具体地涉及井眼液的增粘。尤其是，本发明 涉及活化剂，其用于将在多种用途(例如井眼液)中使用的亲有机性粘土剥落。
[0004] 发明背景
[0005] 亲有机性粘土广泛地在多种溶剂体系中用作流变控制剂。尤其是，亲有机性粘土 已经发现了在井眼液中的广泛用途，用在与天然油气藏的开采、完井和生产相关的操作中。 典型的操作包括钻井、压裂地下地层、改变地下地层的渗透性、测井操作、防砂、封隔液等。
[0006] 尤其是，在深井钻井中，在油基泥浆中使用亲有机性粘土具有一定优势，尽管它们 初始成本明显较高。在水敏感性地层，例如溶胀性页岩、不溶盐地层中，以及在高温下，油基 液体的优势是明显的。这些液体用于钻柱润滑，尤其是在对曲线井或斜井进行钻井中，用于 腐蚀保护，并且它们具有可再利用这一另外优势。
[0007] 在油基井眼液中，以及其他非水基流体（即二醇醚类）中，亲有机性粘土的主要功 能之一是起增粘剂的作用。然而，公知的是，为了亲有机性粘土在非水性井眼液中溶胀或使 非水性井眼液增粘，通常必须使用少量作为活化剂的极性分子。典型的用于与粘土型触变 性增粘剂如亲有机性粘土一起使用的活化剂包括水、乙醇、甲醇、二醇、硅酸钠、氟化钠、硅 氟化镁、碳酸钙、极性疏质子化合物等。特别优选的并且广泛使用的活化剂是碳酸亚丙酯。
[0008] 发明概述
[0009] 在一个方面中，本发明提供一种剥落剂(exfoliating agent)，用于非水性液体尤 其是非水性井眼液中。
[0010] 在另一个方面中，本发明提供用于在非水性液体中使用的增粘包装。
[0011] 在又一个方面中，本发明提供包含非水性液体(例如烃系液体）、亲有机性粘土和 剥落剂的井眼液。
[0012] 在还又一个方面中，本发明提供包含具有显著含量的环烷烃(naphthenics)和/或 支化烃类的烃类液体、亲有机性粘土和剥落剂的井眼液。
[0013] 根据以下详细描述，本发明的这些和另外的特征和优点将会变得显而易见，其中 参照了附图中的图。
[0014] 优选实施方案详述
[0015] 术语"井眼液"或类似的术语是指在来自地下地层的油和气的勘探、钻井或生产的 任何阶段中使用的任何液体。
[0016] 如将在以下看出的，本发明的组合物可以采用基础油（base oil)，所述基础油包 括纯烃混合物以及与含氧化合物混合的烃。通常，在本发明的组合物中有用的基础油包括 具有显著含量的环烷烃和/或高度支化的链烷烃的基础油。一般而言，基础油可以含有约 20%至约99%以上的环烷烃、异链烷烃或其混合物。具体地，具有该组成的基础油将含有约 C8至约C30。在下表1中，示出了可以用于本发明的组合物中的多种多样的基础油的非限制 性实例。
[0017]表1 [0018]
[0019] 如从上表1可以看出的，基础油可以包括液态烃，所述液态烃具有约10 %至约35 % 的异链烷烃、约30%至约73%的环烷烃并且具有约C8至约C30碳链长度。如还可以从上表1 看出的，某些基础油可以包括显著量的直链链烷烃，而其他的可以含有少量含氧物质如醇 类、酯类等。如应当从表1进一步明确的，某些基础油可以含有烯烃，而其他的(例如柴油)可 以含有显著量的芳族化合物。表1说明，本发明的组合物可以有利地使用多种基础油，其全 部都具有显著的烃油含量，虽然在某些情况下可以存在其他化合物。
[0020] 可以用于本发明组合物的亲有机性粘土包括任何其中与粘土有关的无机阳离子 已经被有机阳离子如季铵阳离子替代的粘土。适合的亲有机性粘土包括:绿土（ sme c t i t e) 型、锂蒙脱石粘土或其他粘土与有机阳离子即季铵阳离子(有时被称为亲有机性粘土胶凝 剂）的反应产物;绿土粘土;高岭土粘土;等等。根据本发明的一个方面，用作触变增粘剂的 优选的亲有机性粘土是选自由下列各项组成的组的绿土型粘土:膨润土、锂蒙脱石、蒙 [0021 ] 脱石、绿脱石、贝得石(biedel 1 ite)、皂石、富镁蒙脱石、及其混合物，最优选膨润 土或锂蒙脱石。在所使用的粘土是粘土和季铵化合物的反应产物的情况下，优选的季铵阳 离子选自由下列各项组成的组：甲基三氢化牛脂铵、二甲基脱氢牛脂铵、二甲基苄基氢化牛 脂铵、甲基苄基脱氢牛脂铵、和它们的混合物。适合用于与在本文中所描述的组合物一起使 用的示例性的有机粘土和粘土胶凝剂在以下美国专利中给出，其所有相关部分通过引用结 合在本文中：美国专利号2,531，427;美国专利号2,966,506;美国专利号4，105,578;和美国 专利号4,208,218。适合与在本文中所描述的组合物一起使用的示例性的可商购亲有机性 粘土是可从 Southern Clay Products，Inc.，Gonzalez，Tex.，U.S.A.获得的 CLAYTONE.RTM.IMG 400Claytone ER、Claytone EM、和Claytone II，或者Bentone 34、 Bentone 150和BENT0NE.RTM.380rganoclay (商用锂蒙脱石系产品，可从许多供应厂商获 得)。
[0022]本发明的剥落剂通常包含与特定烷氧基化醇混合的甘油碳酸酯。本发明中可用的 烷氧基化醇将具有以下通式：
[0024]其中R是2至18个碳原子的直链或支链烷基，或具有以下结构的芳基：
[0026]其中是具有2至18个碳原子的支链或直链烷基 [0027] R2 是 Η或 CH3
[0028] R3 是 Η或 CH3
[0029] a是 0 至 12 [0030] 并且b是1至12。
[0031] 本发明的剥落剂将会通常包含约10%至约100%的甘油碳酸酯和约0%至约90% 的烷氧基化醇，其中所有含量是基于甘油碳酸酯和烷氧基化醇的组合重量按重量计的。不 过将会理解的是，不同的剥落剂在不同基础油中具有不同效果。因此应当调节剥落剂的组 成以匹配所谈论的基础油。
[0032] 剥落剂可以以任何数目的方式合并至井眼液中，要么通过单独或预先添加至基础 油和/或粘土，要么通过在制备井眼液时与基础油、粘土和其他成分混合。在某些情况下，可 以单独或与其他组分一起使用包含剥落剂和亲有机性粘土的"丸剂"，丸剂在合理的时间注 入到井眼中。
[0033] 在之后的实施例中使用的烷氧基化醇是由Sasol North AmericaJnc.以商品名 NOVEL/销售的乙氧基化醇。如本领域技术人员公知的，乙氧基化醇通过在适合反应条 件下使各种醇与环氧乙烷反应形成。所得乙氧基化醇因此具有来自醇的烷基链残基和所需 数量的乙氧基基团。作为实例，名为NOVEl·/ L012-9的乙氧基化醇表示乙氧基化醇具有 平均碳数10-12的烷基链长度和9个乙氧基基团。名为NOVEL ?:23E9的乙氧基化醇将会含 有12-13个碳原子的具有9个乙氧基基团的烷基链。
[0034] 通常，本发明的组合物将会含有约95 %至约98 %的基础油、约1 %至约5 %的亲有 机性粘土和约0.005%至约1%的剥落剂，其中所有含量是基于总组合物的重量％。
[0035] 为了更充分地说明本发明，以下示出非限制性实例。
[0036] 实施例1
[0037] 将三克Claytone'K II亲有机性粘土分散在100mL含有lmL剥落剂的柴油中。剥落剂 在下表2中示出。在表2中示出的剥落剂也用在实施例2-7中。
[0038] 表2
[0039]
[0040] 将混合物混合三分钟并且之后在TURRAX高剪切混合机上于中-高(3)剪切一分钟。 样品在室温下老化过夜16小时。随后将样品再均质化30秒并在Grace 3600Viscometer上测 试。结果在图1中示出，并表明使用100%甘油碳酸酯获得最高粘度。
[0041 ] 实施例2
[0042]重复实施例1的实验，但使用的基础油是0DC-15。结果在图2中示出，并表明使用 80 %甘油碳酸酯和20 %烷氧基化醇获得最高粘度。
[0043] 实施例3
[0044] 重复实施例1的实验，但使用的基础油是LPA。结果在图3中示出，并表明使用80% 甘油碳酸酯和20 %烷氧基化醇获得最