具有疏水改性聚合物的井眼维护液的制作方法

具有疏水改性聚合物的井眼维护液的制作方法
【专利摘要】本公开的实施方式包括井眼维护液，其包含稀释剂、疏水改性的聚合物、和碱。所述碱提供井眼维护液的pH大于10。当在钻井操作期间遇到盐沉积物或盐的井涌时，在井眼维护液中存在所述碱有助于最小化所述井眼维护液的粘度变化。
【专利说明】具有疏水改性聚合物的井眼维护液
【技术领域】
[0001]本公开涉及井眼维护液(wellbore servicing fluid),特别是包含疏水改性聚合物的井眼维护液。
【背景技术】
[0002]油、气和/或水采收过程可被分成三个阶段，钻井阶段、完井阶段和修井阶段。钻井阶段期间，利用钻机转动钻头穿透地表，以产生抵达油、气和/或水集中区域的井眼。完井阶段包括准备井眼用于油、气和/或水的流动，并例如包括将金属铸件放入井眼以保持井眼完整性、然后将所述铸件粘接在位。修井阶段经常在老井上进行，并包括在井眼上进行维修以提高所述井中油、气和/或水的流动。
[0003]油、气和/或水采收过程期间，以上全部阶段使用各种液体。这些液体通常被称为井眼维护液并实现各种目的。例如，一种井眼维护液可在钻井阶段实现的目的是帮助除去钻井粒子，亦称钻屑，它们通过生成井眼时钻头接触土地而产生。为了除去钻屑，在生成井孔时，将井眼维护液在压力下向下泵到一系列钻杆(drilling pipe)的中心并通过位于井眼底部的钻头。所述井眼维护液然后返回到表面，同时携带钻屑通过钻杆和井眼侧壁之间的空间。因此，钻井阶段的井眼维护液中变得重要的一种性质是它在所述液体中悬浮钻屑的能力。这种性质是重要的，因为如果所述液体在它向上行进时不能悬浮粒子的话，所述粒子不能到达表面。此外，这种性质是重要的，因为如果要停止井眼维护液的流动的话，所述粒子若不悬浮的话将沉降在井眼中。这对于固体在沉降之前行进距离较少的斜井或水平井而言，尤 其成立。
[0004]得到这种性质的井眼维护液的一种方法是调节井眼维护液的流变性质，例如粘度。然而，有时，因为形成井眼维护液的化合物并不总是彼此相容，当试图调节粘度时出现问题。近年来，注意力已经转向通过添加聚合物来改变井眼维护液的粘度。所述聚合物可溶于所述液体中并帮助调节粘度，使得井眼维护液更适合油、气和/或水采收过程的各个阶段。当聚合物与井眼维护液的各种其它组分相容并且能够溶解在所述液体之内时，它们可在粘度调节中被证明尤其有效。然而，当所述聚合物不与井眼维护液的各种其它组分相容并且不溶解时，它们在粘度调节中被证明无效。
[0005]因此，改善某些聚合物与某些井眼维护液组分的相容性，是所期望的。

【发明内容】

[0006]本公开的实施方式包括井眼维护液，其包含稀释剂、疏水改性的聚合物、和一定量的碱，其中所述碱的量将井眼维护液的PH调节到大于10。所述碱的量将井眼维护液的pH调节到大于10，从而提供一种粘度，在对照溶液和井眼维护液各自中存在预定盐浓度时，所述粘度的降低不超过对照溶液粘度变化的33%，各自根据本文中提供的方法在30°C下测量。对照溶液是本文中限定的。
[0007]井眼维护液粘度的其它改变也是可能的。例如，所述碱的量将井眼维护液的pH调节到大于10，从而提供一种粘度，在对照溶液和井眼维护液各自中存在预定盐浓度时，所述粘度的降低不超过对照溶液粘度变化的74%，各自根据本文中提供的方法在30°C下测量。在另一个例子中，所述碱的量将井眼维护液的PH调节到大于10，从而提供一种粘度，在对照溶液和井眼维护液各自中存在预定盐浓度时，所述粘度的降低不超过对照溶液粘度变化的86%，各自根据本文中提供的方法在30°C下测量。在另一个例子中，所述碱的量将井眼维护液的PH调节到大于10，从而提供一种粘度，在对照溶液和井眼维护液各自中存在预定盐浓度时，所述粘度的降低不超过对照溶液粘度变化的91%，各自根据本文中提供的方法在30°C下测量。
[0008]所述疏水改性聚合物可以是疏水改性多糖。例如，所述疏水改性多糖可以是疏水改性羟乙基纤维素。所述碱可以是选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化钙及其组合的无机碱。在对照溶液和井眼维护液各自中存在并且造成粘度变化的预定盐浓度具有超过50%的饱和浓度。所述盐包括单价盐。这样的盐的例子包括氯化钠、氯化钾或其组合。
[0009]本公开还包括最小化当盐与井眼维护液混合时井眼维护液粘度变化的方法。所述方法包括提供稀释剂和疏水改性聚合物的混合物；并向所述混合物添加碱，将所述井眼维护液的PH调节到大于10，从而当所述井眼维护液中存在盐时提供足以保持钻井操作的井眼维护液粘度。例如，添加碱以提供井眼维护液的粘度(根据本文中提供的方法在30°C下测量)，其在对照溶液和井眼维护液各自中存在预定盐浓度时的降低不超过对照溶液(如本文定义)的粘度变化的33% (根据本文中提供的方法在30°C下测量)。可添加碱，使得pH被调节到至少11。可添加碱，使得pH被调节到至少12。所述碱还可以用于将含有盐的井眼维护液的PH调节到大于10的值，以将所述井眼维护液的粘度增加到大于pH为10时的粘度的值。 [0010]本公开的上述概要不意欲描述本公开的每个公开实施方式或所有的实施。下面的描述更具体地例示了说明性的实施方式。在本申请中的几个位置，通过列出的实例提供指导，所述实例可以采取各种组合加以使用。在每种情况下，所叙述的列举只作为代表性的类另Ij，不应该理解为排他性列举。
【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1提供了疏水改性聚合物、疏水改性聚合物与氯化钠、疏水改性聚合物与氢氧化钠的溶液、以及包含疏水改性聚合物、氯化钠和氢氧化钠的本公开井眼维护液在pH12.5和pH13下的实施方式的粘度对温度数据。
[0012]图2提供了疏水改性聚合物、疏水改性聚合物与氯化钾、疏水改性聚合物与氢氧化钾的溶液、以及包含疏水改性聚合物、氯化钾和氢氧化钾的本公开井眼维护液在PH13和PH13.7下的实施方式的粘度对温度数据。
[0013]图3提供了疏水改性聚合物、疏水改性聚合物与氯化钠、疏水改性聚合物与氢氧化钠的溶液、以及包含疏水改性聚合物、氯化钠和氢氧化钠的本公开井眼维护液在PH12.5和pH13下的实施方式的粘度对温度数据。
[0014]图4提供了疏水改性聚合物、疏水改性聚合物与氯化钾、疏水改性聚合物与氢氧化钾的溶液、以及包含疏水改性聚合物、氯化钾和氢氧化钾的本公开井眼维护液在PH13和PH13.7下的实施方式的粘度对温度数据。[0015]定义
[0016]在本文中使用时，术语“所述(the) ”、“一种(a，an) ”、“一种或多种”和“至少一种”
可互换使用，并包括多个指称物，除非上下文另有明确的指示。
[0017]除非另有定义，否则所有科学和技术术语应理解为所属【技术领域】中通常使用的相同含义。对于本公开，其他专用术语在整个说明书中定义。
[0018]术语“包含”、“包括”以及这些单词的变化形式在这些术语出现在说明书和权利要求书中时不具有限制性含义。因而，例如，包含“一种”盐的方法可以理解为是指包括“一种或多种”盐的方法。另外，术语“包含”与“包括”或“含有”同义，是包括性的、开放式的、并且不排除其他未叙述的要素或方法步骤。
[0019]在本文中使用时，“。C ”是指摄氏度。
[0020]在本文中使用时，术语“和/或”是指所列出要素的一种、超过一种或全部。
[0021]还有,在本文中,用端点叙述数值范围包括该范围内包含的所有数字(例如，I至5包括 1、1.5、2、2.75,3,3.80、4、5 等等)。
[0022]在本文中使用时，术语“稀释剂”可以包括，例如，水、原生水、地表水、蒸馏水、碳酸水、海水、水基泥浆、盐水、及其组合。为了简便起见，单词“稀释剂”将在本文中使用，其中要理解“水”、“原生水”、“地表水”、“蒸馏水”、“碳酸水”、“海水”、“盐水”和/或“水基泥浆”
中的一种或多种可以互换使用。
[0023]在本文中使用时，所述术语“饱和”是指井眼维护液在给定温度下保有最大平衡量的盐时的状态。
[0024]在本文中使用时，术语“摩尔取代度”是指聚合物的环氧乙烷摩尔取代度(E0MS)并由质量增益或利用Ziesel方法的Morgan修正来确定:P.ff.Morgan, Ind.Eng.Chem.,Anal.Ed.，18，500-504 (1946)。所述程序也描述于 ASTM 方法 D-2364 (2007)中。
[0025]在本文中使用时，术语“取代度”是指每摩尔脱水葡萄糖单元的疏水取代基的平均摩尔数并被命名为疏水基取代度(疏水基DS)。所述疏水基DS利用如上所述的Zeisel方法的Morgan修正测量，但是利用气相色谱来测量裂解的烷基的浓度。
[0026]在本文中使用时，“可溶”是指物质溶解在液体中的敏感性。
[0027]在本文中使用时，术语“页岩稳定剂-抑制剂”是指一种添加剂，其防止和/或阻止井眼维护液水化、溶胀和/或崩解正被钻过的材料例如粘土和/或页岩地层。
[0028]在本文中使用时，“流变性质”是指但是不限于与物质流动、例如井眼维护液的流动有关的一种或多种性质，其中这样的性质包括:粘度，弹性，胶凝强度，屈服应力，储能模量，和/或弹性模量。
[0029]在本文中使用时，“对照溶液”被定义为稀释剂、疏水改性聚合物的混合物。对照溶液不含碱(例如，所述混合物中没有添加碱)。
[0030]在本文中使用时，“盐”是指可通过酸与碱的化合获得的中性离子化合物。
[0031]详细说明
[0032]本公开提供了包含稀释剂、疏水改性聚合物和一定量的碱的井眼维护液。所述碱的量将井眼维护液的PH调节到大于10。在井眼维护液中存在盐时，所述碱的量还起到提供所述井眼维护液具有足以保持钻井操作的粘度的作用，所述粘度根据本文中提供的方法在30°C下测量。在本文中论述时，当钻井操作期间遇到盐沉积物或盐的井涌(kick)时，本公开的井眼维护液中存在碱有助于最小化井眼维护液的粘度变化。因而在井眼维护液中存在碱能够改善它的流变性质。本公开还包括最小化当盐与井眼维护液混合时井眼维护液粘度变化的方法。
[0033]如本文中所论述，当盐加入到井眼维护液时，所述井眼维护液的粘度在很大程度上相对于如本文中定义的对照溶液得以保持。在钻井操作期间，当遇到盐沉积物或盐的井涌时，盐可加入到井眼维护液中。在这种情况下，对照溶液(稀释剂和疏水改性聚合物，但是没有碱)的粘度在刚要遇到盐之前的时刻可能是充分的，但现在不足以悬浮钻井操作的钻屑。相比之下，本公开的井眼维护液具有稀释剂、疏水改性聚合物、和一定量的碱，所述碱的量将所述井眼维护液的PH调节到大于10，从而提供一种粘度，在对照溶液和井眼维护液各自中存在预定盐浓度时，所述粘度的降低不超过对照溶液粘度变化的33%(在30°C下测量)。
[0034]在本文中使用时，“井眼维护液”是指不管在钻井、完井、维护、修井或其它这类阶段期间引入井眼中的合适的液体。除了可用作井眼维护液之外，本公开的井眼维护液还可以用于(例如粘度适合于)水泥制剂、陶瓷和/或金属加工液和/或切削液等等。
[0035]本公开的井眼维护液包含疏水改性聚合物。在本文中使用时，术语“疏水改性聚合物”是指具有与亲水聚合物骨架化学连接的疏水基的聚合物。所述疏水改性聚合物可以是水溶性的，至少部分是由于存在亲水聚合物骨架，其中所述疏水基可附着于所述聚合物骨架的末端(封端的)和/或沿着所述聚合物骨架接枝(梳形聚合物)。
[0036]所述疏水改性聚合物可在各种温度下溶于井眼维护液中。例如，所述疏水改性聚合物可以在O到 65摄氏度(°C)范围的温度下溶于所述井眼维护液中。从O至65°C的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开。例如，所述疏水改性聚合物可以在下限为0°C、10°C或20°C至上限为43°C、54°C或65°C的温度下溶于所述水溶液中。这样的范围的例子包括但是不限于10至65°C ；20至65°C ；0至54°C ；10至54°C ；20至54°C ；0至43°C ；10至 43°C ;和 20 至 43°C。
[0037]在本文中使用时，所述疏水改性聚合物可溶于井眼维护液中，这意味着所述疏水改性聚合物可溶于稀释剂和碱中以形成井眼维护液的均匀溶液。在本文中使用时，术语“均匀的”在它涉及井眼维护液时是指视觉上不分离成分开组分的两种或更多种物质(例如稀释剂、疏水改性聚合物和碱)的混合物。所述疏水改性聚合物在具有碱的稀释剂中的溶解度可以取决于所述井眼维护液的温度和压力。因此，存在于井眼维护液中的疏水改性聚合物的量可由所述井眼维护液在给定钻井条件下的粘度要求所决定。
[0038]所述井眼维护液中疏水改性聚合物的量的可能范围可占所述井眼维护液的0.01至5.0重量％ (wt%)。从0.01至5.0wt%的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开。例如，所述疏水改性聚合物可以占下限0.01wt%、0.lwt%> 1.0wt%或2.0wt%至上限0.05wt%、0.2wt%、0.5wt%、2.0wt%或5.0wt%。这样的范围的例子包括但是不限于0.01wt%至
0.05wt% ;0.01wt% 至 0.2wt% ;0.01wt% 至 0.5wt% ;0.01wt% 至 2.0wt% ;0.01wt% 至 5.0wt% ；
0.lwt% 至 0.05wt% ；0.lwt% 至 0.2wt% ；0.lwt% 至 0.5wt% ；0.lwt% 至 2.0wt% ；0.lwt% 至
5.0wt% ；1.0wt% 至 2.0wt% ；1.0wt% 至 5.0wt% ;和 2.0wt% 至 5.0wt%。然而，正如所认识的，存在于井眼维护液中的疏水改性聚合物的量可由所述井眼维护液在给定钻井情况下的粘度要求所决定。
[0039]所述井眼维护液的疏水改性聚合物可具有各种重均分子量(札)。例如，所述井眼维护液的疏水改性聚合物可具有500，000至4，000, 000道尔顿的札。Mw为500，000至4，000, 000道尔顿的所有个别值和子范围包含在本文中并在本文中公开。例如，所述疏水改性聚合物的Mw可以具有下限500，000、1，000，000或I, 500，000道尔顿至上限2，500，000、3，000, 000、或4，000, 000道尔顿。这样的Mw范围的例子包括但是不限于500，000至3，000，000 道尔顿;500，000 至 2，500，000 道尔顿；1，000，000 至 2，500，000 道尔顿；
I,000，000 至 3，000，000 道尔顿；1，000，000 至 4，000，000 道尔顿；1，500，000 至 2，500，000道尔顿；1，500，000 至 3，000，000 道尔顿；或 I, 500，000 至 4，000，000 道尔顿。
[0040]另外，所述疏水改性聚合物可具有分子量分布或多分散性，其通过重均分子量对数均分子量的比率(Mw/Mn)测量。例如，所述疏水改性聚合物的Mw/Mn为4至40。Mw/Mn为4至40的所有个别值和子范围包含在本文中并在本文中公开。例如，所述疏水改性聚合物的Mw/Mn可以具有下限4、8或14至上限27、30或40。这样的Mw/Mn范围的例子包括4至27、4至30、8至27、8至30、8至40、14至27、14至30、和14至40。存在于井眼维护液中的疏水改性聚合物的重均分子量和分子量分布可由所述井眼维护液在给定钻井情况下的粘度要求所决定。
[0041]所述分子量(数均和重均)利用下面实施例章节论述的光散射检测器通过尺寸排阻色谱(SEC)测量。
[0042]合适的疏水改性聚合物的例子可以包括但是不限于多糖、生物聚合物和/或合成聚合物。在本文中使用时，术语多糖可以包括“疏水改性多糖”，其是指具有与亲水聚合物骨架化学连接的疏水基的多糖，所述聚合物骨架由重复碳水化合物单元通过糖苷键联接的聚合结构形成。所述疏水改性多糖的例子可以包括但是不限于生物聚合物，例如疏水改性羟乙基纤维素(非离子型纤维素醚)。
[0043]在本文中使用时，术语“生物聚合物”是指在生物系统中形成的聚合物质，例如蛋白质或多糖，或具有基本上类似骨架的这种聚合物的衍生物。所述生物聚合物可以包括也可用作页岩稳定剂-抑制剂的生物聚合物。所述多糖还可以包括但是不限于疏水改性羟乙基纤维素(HMHEC)。HMHEC的例子包括以商业标记EMBARK?流变改性剂160销售的那些，其可从 The Dow Chemical Company 商购。
[0044]HMHEC的基础聚合物是纤维素，它是由1，4_脱水葡萄糖单元(AHG)构成的多糖。制造HMHEC的方法可以从碱化步骤开始，所述碱化步骤用于溶胀所述纤维素，使得纤维素链可用于化学反应。所述碱化步骤起到催化与环氧乙烷的改性反应的作用。每个AHG具有三个可用于反应的羟基。一个环氧乙烷分子与AHG上一个羟基的反应产生也具有反应性的新羟基。新形成的羟基具有比得上在AHG上的羟基的反应性，这意味着除了 AHG上羟基的反应以外，还发生链增长反应。结果是形成短的低聚(环氧乙烷)链。环氧乙烷摩尔取代度(E0 MS)是每个AHG的平均环氧乙烷基团总数。
[0045]如本文中所述，本公开的HMHEC包含羟乙基，并且可以用一个或多个疏水取代基进一步取代。从羟乙基纤维素制备的聚 合物的EO MS可通过简单的质量增益或利用Zeisel方法的 Morgan 修正(P.ff.Morgan, Ind.Eng.Chem., Anal.Ed., 18, 500-504 (1946))来测定。所述程序也描述于ASTM方法D-2364(2007)中。在一种或多种实施方式中，HMHEC具有0.5至3.5的EO MS。EO MS值从0.5至3.5的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开。例如，HMHEC的EO MS值可具有下限0.5、1.0或1.5至上限2.5、3.0或3.5。这样的范围的例子包括但是不限于，0.5至2.5、0.5至3.0、1.0至2.5、1.0至3.0、1.0至3.5、1.5至 2.5,1.5 至 3.0、和 1.5 至 3.5。
[0046]本公开的HMHEC还可以用一个或多个疏水取代基取代。这样的取代基的例子包括但是不限于非环和/或环状、饱和和/或不饱和、支链和/或直链烃基，及其组合。这样的烃基的例子包括但是不限于具有至少8个碳原子、一般从8至32个碳原子、优选从10至30个碳原子、更优选从12至24个碳原子、并最优选从12至18个碳原子的烷基、烷基芳基和/或芳基烷基。在本文中使用时，术语“芳基烷基”和“烷基芳基”是指包含芳族和脂族两种结构的基团。
[0047]每摩尔脱水葡萄糖单元的疏水取代基平均摩尔数被称为疏水基取代度(疏水基DS)。DS利用本文中提供的Zeisel方法的Morgan修正测量，但是利用气相色谱测量裂解的烷基的浓度。可用于这种目的的气相色谱法的例子在ASTM方法D-4794 (2009)中描述。在烷基芳基疏水基例如十二烷基苯基缩水甘油醚的情况下，可使用2002年4月16日授予的美国专利6，372，901中描述的分光光度法来测定疏水基DS，所述美国专利以其全部内容通过引用并入本文。
[0048]HMHEC的疏水基DS是0.001至0.025摩尔疏水取代基/摩尔脱水葡萄糖单元。从0.001至0.025摩尔疏水取代基/摩尔脱水葡萄糖单元的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开。例如，HMHEC的疏水基DS可具有下限0.001、0.0059、0.007、或
0.01至上限0.012,0.015,0.018或0.025。这样的范围的例子包括但是不限于，0.001至
0.012 ；0.001 至 0.015 ；0.001 至 0.018 ；0.001 至 0.025 ；0.0059 至 0.012 ；0.0059 至 0.015 ；
0.0059 至 0.018 ；0.0059 至 0.025 ；0.007 至 0.012 ；0.007 至 0.015 ；0.007 至 0.018 ；0.007至 0.025 ；0.01 至 0.012 ；0.01 至 0.015 ；0.01 至 0.018 ;和 0.01 至 0.025。所述疏水基 DS优选为至少0.007、更优选至少0.010、最优选至少0.012、并特别是至少0.015摩尔疏水取代基/摩尔脱水葡萄糖单元。所述疏水取代基的平均取代水平一般最多0.025，通常最多
0.018。
[0049]所述疏水基取代的上限由所生成的非离子纤维素醚的水溶性决定。随着疏水基取代的增加，达到所生成的聚合物不溶于水的点。这种上限的变化多少取决于所用的具体疏水基及其添加方法。超过一种疏水取代基可取代到纤维素醚上，但是总取代水平优选在本文阐述的范围内。
[0050]用于井眼维护液的稀释剂的量可高度依赖于盐的量，所述盐(如果有的话)可以存在于稀释剂中(例如，在盐水用作稀释剂的情况下)。作为一般性方针，所述稀释剂可占井眼维护液的30至99.9重量％ (wt%)。从30至99.9wt%的所有个别值和子范围包括在本文中并在本文中公开。例如，所述稀释剂可占从下限30wt%、40wt%或50wt%至上限99.9wt%、99.8wt%或99.5wt%。这样的范围的例子包括但是不限于，40wt%至99.9wt% ； 50wt%至99.9wt% ；30wt% 至 99.8wt% ；40wt% 至 99.8wt% ；50wt% 至 99.8wt% ；30wt% 至 99.5wt% ；40wt%至 99.5wt% ;和 50wt% 至 99.5wt%。
[0051]令人惊讶的是， 本公开发现，向井眼维护液添加足以将所述井眼维护液的pH调节到大于10的碱的量，有助于最小化所述井眼维护液的粘度变化，否则这种粘度变化在没有碱(和PH大于10)的情况下将会发生。如本文中论述，在钻井过程期间，井眼维护液用于帮助除去钻屑。为了除去钻屑，在生成井眼时，将井眼维护液在压力下向下泵到一系列钻杆的中心并通过位于井眼底部的钻头。如果在钻井期间遇到盐和/或盐水的沉积物(亦称盐井涌或盐水井涌)，可能负面影响井眼维护液的粘度。具体地说，井眼维护液的粘度可迅速降到不足以悬浮和除去钻屑的值。
[0052]如本文所述，添加到井眼维护液的碱的量将所述井眼维护液的pH调节到超过10。PH值大于10也是可能的。例如，添加到井眼维护液的碱的量将所述井眼维护液的pH调节到至少11。添加到井眼维护液的碱的量还可以将所述井眼维护液的PH调节到至少12。另外，添加到井眼维护液的碱的量可将所述井眼维护液的PH调节到至少13。通过向井眼维护液添加碱的量达到的PH值的具体例子包括但是不限于10.5、11.0、12.0、12.5、13.0、13.3、13.5 和 13.7。
[0053]用于井眼维护液的碱的例子包括但是不限于，选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化钙及其组合的无机碱。其它碱包括但是不限于有机碱例如吗啉、4-乙基吗啉、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氨乙基乙醇胺、丙胺、异丙胺、丁胺、仲丁胺、叔丁胺、异丁胺、糠胺、环己胺、3-氨基-1-丙醇、乙二胺、及其组合。其它合适的有机喊可见于 Richard M.Stephenson 的"Mutual Solubility of Water and AliphaticAmines",J.Chem.Eng.Datal993, 38, 625-629 和 Richard M.Stephenson 的"MutualSolubilities:Water+Cyclic Amines,Water+Alkanolamines, and Water+Polyamines〃，J.Chem.Eng.Datal993，38，634-637，二者都以其全文通过引用并入本文。
[0054]此外，井眼维护液的碱可以与可以被引入或存在于所述井眼维护液中的盐共用相同的阳离子。非限制性例子是当在钻井过程期间可能遇到氯化钠(NaCl)时，在这种情况下氢氧化钠(NaOH)作为碱 使用(盐NaCl和碱NaOH将共用相同的阳离子Na+)。所述碱和盐还可以具有不同的阳离子。非限制性例子是当在钻井过程期间可能遇到氯化钾(KCl)时，氢氧化钙Ca(OH)2可作为碱使用(盐KCl和碱(Ca(OH)2)将具有不同的阳离子K+和Ca2+)。
[0055]在钻井过程期间可能遇到的盐的例子包括但是不限于卤化物。在本文中使用时，术语“卤化物”是指包含卤素的化合物，更尤其是盐。所述卤素可包括17族元素(即，2007年6月22日发布的国际纯粹与应用化学联合会(The International Union of Pure andApplied Chemistry (IUPAC))元素周期表中定义的氟、氯、溴、碘和/或破)。盐的例子还可以包括单价盐。优选地，所述盐是单价盐。卤化物盐的具体例子包括但是不限于氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化锌、溴化钠、溴化钾、溴化钙、溴化锌及其组合。在一种实施方式中，卤化物盐是氯化钠。盐的其它例子包括甲酸盐。在本文中使用时，术语“甲酸盐”是指包含甲酸根(HC02_)阴离子的化合物。甲酸盐的具体例子包括甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯、及其组合。
[0056]本领域技术人员认识到，在所述领域中，对于给定的井眼维护液温度，钻井操作期间可能遇到的盐量可从没有盐(例如零(0)浓度)直至饱和浓度变化。例如，在钻井过程期间遇到的盐可在各种不同浓度值下与井眼维护液混合。例如，在本文中论述的温度下，相对于疏水改性聚合物在上述井眼维护液中的溶解度，所述盐可在最高至少九十(90) %饱和、至少七十五(75) %饱和或至少五十(50) %饱和的浓度下与井眼维护液混合。
[0057]如本文中提供，台式(bench top)方法用于论证所述井眼维护液最小化相对于对照溶液的粘度变化的能力。对于这些工作台试验，对照溶液定义为稀释剂和所述疏水改性聚合物，没有碱。井眼维护液包含稀释剂、疏水改性聚合物、和将所述井眼维护液的PH调节到大于10的碱。对照溶液和井眼维护液各自添加预定浓度的盐。这种预定浓度的盐意在模拟在钻井操作期间遇到的盐的井涌。这种工作台方法有助于说明井眼维护液最小化所述井眼维护液粘度变化的能力。
[0058]正如上面对于钻井操作期间遇到盐所论述的情况那样，用于这种工作台方法的预定盐浓度可在给定的井眼维护液温度下从零浓度(O)直至饱和浓度变化。例如，用于井眼维护液的预定盐浓度可超过所述盐的饱和浓度的五十(50)%。用于井眼维护液的预定盐浓度可超过所述盐的饱和浓度的七十五(75)%饱和浓度。用于井眼维护液的预定盐浓度可超过所述盐的饱和浓度的九十(90) %。
[0059]来自工作台方法的数据用于提供井眼维护液和对照溶液在给定的添加盐预定浓度下各自的粘度相对变化比率。这种粘度相对变化用于说明当添加预定的盐浓度时，本公开的井眼维护液相对于对照溶液最小化粘度变化的能力。具体地说，所述粘度相对变化按照没有预定浓度的盐(无盐WSF)与有预定浓度的盐(有盐WSF)的井眼维护液(WSF)的粘度差除以没有预定浓度的盐(无盐CS)与有预定浓度的盐(有盐CS)的对照溶液(CS)的粘度差来计算。在方程式中，粘度相对变化如下:
[0060]
【权利要求】
1.一种井眼维护液，其包含: 稀释剂； 疏水改性的聚合物；和 一定量的碱，其中所述碱的量将所述井眼维护液的PH调节到大于10，从而提供一种粘度，在对照溶液和井眼维护液各自中存在预定盐浓度时，所述粘度的降低不超过对照溶液粘度变化的33%，其中粘度在30°C时测量。
2.权利要求1的井眼维护液，其中所述碱的量将井眼维护液的pH调节到大于10，从而提供一种粘度，在对照溶液和井眼维护液各自中存在预定盐浓度时，所述粘度的降低不超过对照溶液粘度变化的74%，其中粘度在30°C时测量，对照溶液定义为所述稀释剂和所述疏水改性聚合物。
3.前述权利要求任一项的井眼维护液，其中所述疏水改性聚合物是疏水改性多糖。
4.权利要求5的井眼维护液，其中所述疏水改性多糖是疏水改性羟乙基纤维素。
5.权利要求6的井眼维护液，其中所述疏水改性羟乙基纤维素的环氧乙烷摩尔取代度是从0.5至3.5。
6.权利要求6的井眼维护液， 其中所述疏水改性羟乙基纤维素的疏水基取代度是从0.001 至 0.025。
7.前述权利要求任一项的井眼维护液，其中所述疏水改性聚合物的重均分子量是500，000 至 4，000，000 道尔顿。
8.前述权利要求任一项的井眼维护液，其中所述预定盐浓度超过饱和浓度的50%。
9.前述权利要求任一项的井眼维护液，其中所述盐包括单价盐。
10.前述权利要求任一项的井眼维护液，其中所述碱的量将所述井眼维护液的pH调节到至少11。
11.最小化当盐与井眼维护液混合时所述井眼维护液粘度变化的方法，所述方法包括: 提供稀释剂和疏水改性聚合物的混合物；和 向所述混合物添加碱以将所述井眼维护液的PH调节到大于10，以当所述井眼维护液中存在所述盐时，提供足以保持钻井操作的井眼维护液粘度。
12.权利要求18的方法，其中添加所述碱为所述井眼维护液提供粘度，在对照溶液和所述井眼维护液各自中存在预定浓度的所述盐时在30°C测量时的所述粘度的降低不超过对照溶液在30°C测量时的粘度变化的33%。
13.前述权利要求任一项的方法，其中所述盐在所述井眼维护液中的存在浓度超过饱和浓度的50%。
14.前述权利要求任一项的方法，其中所述pH被调节到至少11。
15.前述权利要求任一项的方法，其中添加所述碱包括将含有所述盐的井眼维护液的PH调节到大于10的值，以将所述井眼维护液的粘度增加到大于pH为10时的粘度的值。
【文档编号】C09K8/10GK103781873SQ201280043584
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年9月6日 优先权日:2011年9月7日
【发明者】R·L·库尔曼, M·K·波因德克斯特, C·A·威瑟姆 申请人:陶氏环球技术有限责任公司