使用包含微凝胶的降滤失剂的方法

使用包含微凝胶的降滤失剂的方法
【专利摘要】本发明提供了包括但不限于以下的方法和流体：一种包含水基流体和滤失控制添加剂的钻井液，所述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶；以及一种包括以下各项的方法：提供一种包含滤失控制添加剂的水基处理液，所述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶；将水基处理液经由穿透地下地层的井眼放置在地下地层中；使滤失控制添加剂结合到滤饼中，该滤饼位于在地下地层内的表层上；使该滤饼降解；以及从地层开采烃类。本发明还提供了其它方法。
【专利说明】使用包含微凝胶的降滤失剂的方法
[0001] 本申请是PCT国际申请日为2010年4月1日，PCT国际申请号为PCT/ GB2010/000657,中国国家申请号为201080022611.6并且发明名称为"使用包含微凝胶的 降滤失剂的方法"的申请的分案申请。
[0002] 背景
[0003] 本发明涉及使用滤失控制添加剂的方法。更具体地，至少在一些实施方案中，本发 明涉及在地下作业中，包含聚合物微凝胶的滤失控制添加剂在钻井液和维护液（servicing fluid)中的使用。
[0004] 当在开采地层中钻探井眼时使用钻井液，所述钻井液将使得对地层渗透性的损害 以及它们产生烃类的能力最小化。当在开采的地层中进行完井作业时以及当在地层中进行 修井作业时使用维护液。钻井液和维护液在所开采地层内的井眼壁上沉积被称为"滤饼" 的一层粒子。据信滤饼有助于防止钻井液和维护液流失到地层中以及防止固体进入岩石的 空隙中。在完井之后并且在开始开采之前，通常滤饼降解或允许其降解，以使产物流入井眼 中用于开采。滤饼的降解对于保持井眼连通性和储层岩石的天然渗透性是重要的。如果没 有降解或者不允许降解，则滤饼可能尤其是通过改变储层的渗透性而表现出对于开采的阻 碍。一旦储层的渗透性被减少，则很少能恢复其原始状态。这些应当与通常在整合或压裂 液中使用的添加剂（在领域中有时称为"相对渗透性改良剂"或"RPM"）的功能不同，用于 永久封闭水进入井眼周围烃储层中的流入口。
[0005] 钻井液和维护液（如钻开油层用钻井液）可以包含滤失控制添加剂，以进一步辅 助防止钻井液和维护液流失到地层中。钻井液是在地层中钻开井眼的作业中使用的多种流 体以及流体和固体的混合物中任何一种（作为固体悬浮液，液体、气体和固体的混合物和 乳液）。已经以多种方式尝试对钻井液进行分类，然而通常导致更加混乱而非清楚。这里给 出的一种分类方案是通过挑选清楚限定流体的功能和性能的组分而仅基于泥浆组成的： (1)水基的，（2)油基的，和（3)气态的（气动的）。每种类别具有多种子类别，它们彼此显 著交迭。理想地，钻井液对于地层是非破坏性的，这意味着流体没有留下负面影响地层渗透 性的颗粒、细粒等。
[0006] 钻开油层用钻井液是设计用于钻开通过地下地层中井眼的储层区域的流体。使用 特别设计的流体的原因包括但不必要限于：（1)成功地钻开储层区域，一般为长的、水平泄 油孔；(2)使暴露区域的损害最小而产量最大；和（3)促进所需要的井的完井，所述完井可 能包括复杂的过程。钻开油层用钻井液常常类似于完井液，其中可以包含盐水，可能包含桥 堵剂，和/或聚合物。
[0007] 除非另有说明，在本文中使用的术语"钻井液"通常是指钻井液和钻开油层用钻井 液两者。
[0008] 其它可以使用滤失控制材料的处理液类型包括但不限于：小段塞（如内部过滤小 段塞（insidescreenpill))，其为具有相对少量（例如，小于200bbl)的钻井液特殊混合 物的流体，所述特别钻井液混合物用于完成普通钻井液不能完成的特殊任务。实例包括帮 助将岩屑从垂直井眼中举升的高粘度小段塞，用于溶解侵入的盐地层的淡水小段塞，用于 破坏滤饼并且减轻压差卡钻力的无管（pipe-freeing)小段塞，以及用于堵塞漏失地层的 循环漏失小段塞。另外的实例是可以结合砾石充填作业使用的过滤小段塞。
[0009] 传统的用于水基处理液的滤失控制添加剂的实例包括非离子水溶性聚合物，如淀 粉，衍生淀粉，胶，衍生胶，和纤维素制品。包括淀粉的降滤失剂常常在直链淀粉与支链淀粉 含量的比率方面变化，并且可以用或可以不用交联剂如表氯醇改性。并且，天然淀粉在品质 和效率方面可能不均匀。这些交联淀粉通常在至高约250°F的温度以及高于250°F的 温度不具有热稳定性，它们仅能够通过以下方法来有效地使用：增加装填的具有交联淀粉 的处理液，不断补充具有交联淀粉的处理液，或者将氧清除剂与交联淀粉结合使用。在高于 300°F的温度，甚至在利用上述手段的情况下，交联淀粉可能也不是有效的滤失控制添加 剂。
[0010] 还可以使用传统的线型合成聚合物，但是时常地，它们需要其他添加剂如粘土，以 能够有效地充当滤失控制添加剂。然而，在钻开油层用钻井液中使用粘土可能存在问题， 因为从地下地层中移除粘土可能是困难的，原因在于其渗透到地下地层的孔中。此外，将粘 土添加到处理液中显著地提高了流体的粘度，这可能导致钻井以降低的速率来完成。另外 的问题是，一些合成聚合物不能成功地与某些盐水例如二价盐水结合使用。这种盐水不相 容性被认为阻止了合成聚合物与粘土缔合而形成桥堵胶体，所述桥堵胶体是期望的，因为 它们在例如钻开油层用钻井液中提供降滤失的程度。


【发明内容】

[0011] 本发明涉及一种使用滤失控制添加剂的方法。更具体地，至少在一些实施方案中， 本发明涉及在地下作业中，包含聚合物微凝胶的滤失控制添加剂在钻井液和维护液中的使 用。
[0012] 在一个实施方案中，本发明提供包含水基流体和滤失控制添加剂的钻井液，所述 滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶。
[0013] 在另一个实施方案中，本发明提供一种方法，所述方法包括：提供一种包含滤失控 制添加剂的水基处理液，所述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶；将所述水基处 理液经由穿透地下地层的井眼放置在所述地下地层中；使所述滤失控制添加剂结合到滤饼 中，所述滤饼位于所述地下地层内的表层上；使所述滤饼降解；以及从所述地层中开采烃 类。
[0014] 在另一个实施方案中，本发明提供一种方法，所述方法包括：提供包含水基流体和 滤失控制添加剂的钻井液，所述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶；将所述钻井 液在地下地层中循环；使所述滤失控制添加剂结合到滤饼中，所述滤饼位于所述地下地层 内的表层上；使所述滤饼降解；以及从所述地层中开采烃类。
[0015] 在另一个实施方案中，本发明提供一种方法，所述方法包括：提供包含水基流体和 滤失控制添加剂的内部过滤小段塞，所述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶，以 及将所述内部过滤小段塞放置在地下地层中，使得所述内部过滤小段塞位于砾石充填筛管 和地下地层区域之间。
[0016] 本发明的特性和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。虽然本领域技术人员 可以做出许多变化，但是这样的变化是在本发明的精神内的。
[0017] 附图简述
[0018] 这些附图示例本发明的一些实施方案中的某些方面，并且不应当用于限制或限定 本发明。
[0019] 图1是微凝胶分散体在溶解于水中后的透明溶液的照片。
[0020] 图2是图1的微凝胶分散体的显微照片。
[0021] 优选实施方案的说明
[0022] 本发明涉及使用滤失控制添加剂的方法。更具体地，至少在一些实施方案中，本发 明涉及在地下作业中，包含聚合物微凝胶的滤失控制添加剂在钻井液和维护液中的使用。
[0023] 对于本发明的方法和组合物可能由若干潜在的优点，然而在此仅提及它们中的一 些。本申请提供钻井液，优选用作钻井、钻开油层、完井用的流体或小段塞，所述钻井液快速 地形成薄的可降解滤饼。此外，为清楚起见，除非另有说明，在本文中使用的术语"钻井液" 通常是指钻井液和钻开油层用钻井液两者。本发明的钻井液较少侵入地层中，而是提供润 滑性、有效的滤失控制、以及良好的滤饼密封和涂抹特性。所得滤饼易于被移走（liftoff) 并且容易移除或溶解，以帮助确保低的外皮和残余损害。而且，流体对于在高温的长时期使 用是稳定的。特别地，相信本发明的钻井液与例如包括淀粉衍生物的传统钻井液相比具有 提高的性能，这是因为它们可以在保持有效的滤失控制的同时在至少约400°F以上的有 效静态底部井眼温度使用，从而使地层损害最小化。在这种情况下，对于技术进步和新的产 品产生开启了广泛范围的应用。据信在平衡浓度下，包含本文中所述的含有聚合物微凝胶 的降滤失剂的本发明钻井液给出了在滤失量方面优于淀粉基滤失材料的性能（例如，数量 级的提商）。
[0024] 另一个潜在的优势可以是，本发明的钻井液可以在不添加粘土的情况下使用，这 允许更容易的清洁，最小的地层损失，更快的钻井周期，以及避免了与添加粘土时流体的粘 度提1?相关联的问题。
[0025] 在一些实施方案中，本发明提供了包含本发明滤失控制添加剂的水基钻井液，所 述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶。在其它实施方案中，本发明提供包含水基 流体（例如，盐水或淡水）和一种或多种滤失控制添加剂的钻井液，所述滤失控制添加剂 包含至少一种聚合物微凝胶。在实际使用中，关于形成易于降解的滤饼，有利的是在将要结 合到滤饼中的钻井液中包含桥堵剂。在没有桥堵剂的情况下，聚合物微凝胶可以形成有效 的滤饼，但是该滤饼可能更难于移除。钻井液的其它组分可以包括增重剂、粘土、聚合物，以 及水基钻井液通常使用的其它添加剂，所述其它添加剂包括但不必要限于润滑剂、腐蚀抑 制剂、其它抑制剂以及氧清除剂。
[0026] 在一些实施方案中，滤失控制添加剂可以以约5重量％以下的聚合物微凝胶的活 性组分的量包含在钻井液中。
[0027] 本发明钻井液的基础流体可以是任何合适的水基流体，其包括但不必要限于：盐 水（即，包含盐的水）。在一些情况下，被称为"高密度盐水"的具有至少约91b/gal密度 的盐水可以是合适的。盐水基本上可以含有任何合适的盐，包括但不必要限于：基于金属的 盐，所述金属为例如钙，镁，钠，钾，铯，锌，铝，和锂。钙和锌的盐是优选的。盐基本上可以含 有任何阴离子，优选的阴离子为较廉价的阴离子，其包括但不必要限于氯离子，溴离子，甲 酸根，乙酸根和硝酸根。通常，基础流体存在于本发明钻井液中的量在钻井液重量的约35 % 至约97%的范围内，更优选在约70%至约95%以上。
[0028] 优选地，在使用时，桥堵剂可以是自降解的或者可在合适的清洁溶液（例如，互溶 齐U，水，酸溶液等）中降解。适合用于本发明方法中的桥堵剂的实例包括但不必限于：柠檬 酸镁，柠檬酸钙，琥珀酸钙，马来酸钙，酒石酸钙，酒石酸镁，柠檬酸铋，碳酸钙，氯化钠和其 它盐，以及它们的水合物。可降解桥堵剂的实例可以包括但不必限于：包含可降解材料如 可降解聚合物的桥堵剂。在本文中如果聚合物由于特别是化学和/或辐射处理如水解、氧 化、酶降解或UV辐照而降解，则该聚合物被认为是"可降解"的。可以根据本发明使用的可 降解聚合物的合适的实例包括但不必限于由A.C.Albertsson编辑的出版物Advancesin PolymerScience，标题为"DegradableAliphaticPolyesters"的第 157 卷中所描述的那 些，所述出版物的公开内容通过引用结合在本文中。合适的聚合物的具体实例包括但不必 限于，多糖，如葡聚糖或纤维素；甲壳质；脱乙酰壳多糖；蛋白质；原酸酯；脂族聚酯；聚（交 酯）；聚（乙交酯）；聚（ε-己内酯）；聚（羟基丁酸酯）；聚（酸酐）；脂族聚碳酸酯；聚 (原酸酯）；聚（氨基酸）；聚（环氧乙烷）；和聚磷腈。它们的组合以及衍生物也是合适的。
[0029] 当选择使用特定的桥堵剂时，应当注意桥堵剂在使用温度的性能。使用的桥堵剂 在钻井液组合物中存在的量通常可以在钻井液组合物重量的约1 %至约40 %的范围内，更 优选约5 %至约25%。通常，桥堵剂可以具有在约1微米至约600微米范围内的粒子尺寸。 优选地，桥堵粒子尺寸在约1至约200微米的范围内，但是可以在不同地层之间变化。使用 的粒子尺寸根据地层的孔隙喉尺寸确定。
[0030] 在本文中使用的术语"聚合物微凝胶"是指包含交联聚合物（例如，水溶性和水溶 胀性）网络的胶凝粒子。在一些实施方案中，滤失控制添加剂可以被释放在连续介质中，例 如，以分散体的形式释放。在其它实施方案中，聚合物微凝胶可以在没有任何连续介质的情 况下使用，例如，以干燥形式使用。据信本发明的聚合物微凝胶的某些实施方案的许多有用 特性之一是响应外部刺激例如pH和温度而溶胀或收缩。在一些实施方案中，聚合物微凝胶 中的一些可以被认为是优异的吸收剂，原因在于它们能够包含超过 99%的水。这在其中水 吸收率重要的一些应用中是有利的。
[0031] 当在本发明的钻井液中包含大部分的滤失控制添加剂时，聚合物微凝胶在添加到 流体之前可以任选地被分散到连续介质中。在一些实施方案中，滤失控制添加剂可以包含 连续介质。合适的连续介质的实例可以包括但不必限于水基流体、醇、甘油、二醇、聚乙二 醇胺，多元醇以及它们的任何混合物。另外，在一些实施方案中，连续介质可以包括选自下 列各项的流体：甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，仲丁醇，异丁醇，叔丁醇，甲醇、乙醇、正 丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇或叔丁醇和水的混合物，硫酸铵、硫酸钠或硫酸钾和 水的混合物，氯化钠、氯化钾或氯化钙和水的混合物，以及它们的组合。任选地，连续介质 包含选自下列各项的流体：乙醇，叔丁醇和水的混合物，硫酸铵和水的混合物。这些流体的 混合物也是合适的。合适水基流体的实例可以包括但不必限于：淡水，海水，咸水，和盐水 (例如，饱和盐水）。合适的盐水的实例可以包括但不必限于重盐水，一价盐水，二价盐水， 和三价盐水，所述盐水包含可溶性盐如氯化钠，氯化钙，溴化钙，溴化锌，碳酸钾，甲酸钠，甲 酸钾，甲酸铯，乙酸钠，乙酸钾，乙酸钙，乙酸铵，氯化铵，氯化铵，硝酸钠，硝酸钾，硝酸铵， 硫酸铵，硝酸钙，碳酸钠，碳酸钾，它们的任何组合，以及它们的任何衍生物。合适的醇的实 例可以包括但不必限于，甲醇，乙醇，丙醇，异丙醇，丁醇，叔丁醇，等等。合适的二元醇的实 例可以包括但不必限于，聚乙二醇，丙二醇，乙二醇，等等。在一些实施方案中，连续介质 可以在任何合适的范围内存在，包括连续介质与聚合物微凝胶的重量比为约30 : 70,约 20 : 80,约 10 : 90,约 5 : 95,以及约 0 : 100。
[0032] 在一些实施方案中，聚合物微凝胶可以包括通过聚合物（或单体）和交联剂的合 适的聚合反应形成的反应产物。在形成本发明微凝胶的方法的一个实施方案中，聚合是在 连续介质中的分散聚合，所述连续介质对于链转移反应是基本上惰性的。形成了交联聚合 物微凝胶粒子，其被认为是不溶于连续介质的或者至多可在连续介质中溶胀。在不希望限 制于任何特定理论的情况下，相信在一些实施方案中，交联剂可以充当形成聚合物或单体 的支链的引发剂，所述聚合物或单体继而可以相互反应形成聚合物微凝胶。其它合适的引 发剂可以包括本领域技术人员已知的那些，如光引发剂、热引发剂、以及它们的组合。
[0033] 在一些实施方案中，聚合物（或单体）可以包含交联时能够形成聚合物微凝胶 的任何合适的聚合物或单体。合适的聚合物和单体可以包括但不必限于，包含基于下 列各项的单元的那些：丙烯酰胺类，乙烯醇类，乙烯基吡咯烷酮类，乙烯基吡啶类，丙烯 酸酯类，聚丙烯酰胺类，聚乙烯醇类，聚乙烯基吡咯烷酮类，聚乙烯基吡啶类，聚丙烯酸 酯类，聚琥珀酸丁二醇酯，聚琥珀酸丁二醇酯-共聚-己二酸丁二醇酯（polybutylene succinate-co-adipate)，聚轻基丁酸酯-戊酸酯，聚轻基丁酸酯-共聚戊酸酯（polyhydrox ybutyrate-covalerate)，聚己内酯类，聚酯酰胺，聚对苯二甲酸乙二醇酯类，磺化的聚对苯 二甲酸乙二醇酯类，聚环氧乙烷类，聚乙烯类，聚丙烯类，脂族芳族共聚酯，聚丙烯酸类，多 糖（如葡聚糖或纤维素），甲壳质类，脱乙酰壳多糖类，蛋白质，脂族聚酯，聚乳酸类，聚（乙 交酯类），聚（ε-己内酯类），聚（羟基酯醚），聚（羟基丁酸酯），聚（酸酐），聚碳酸酯类， 聚（原酸酯类），聚（氨基酸），聚（环氧乙烷类），聚（环氧丙烷类），聚（磷腈类），聚酯酰 胺，聚酰胺，聚苯乙烯类，它们的任何衍生物，它们的任何共聚物，均聚物，或三元共聚物， 或者它们的任意混合物。在一些实施方案中，单体可以包括不饱和基团，如包含乙烯基的单 体。示例性含乙烯基单体可以通过式C(R1) (R2) =C(R3) (R4)描述，其中心，1?2，1?3和R4是赋 予此单体在普通溶剂中的溶解性或溶胀性的片段。任选地，R1,R2,R3和R4可以各自独立地 选自但不限于，氢，甲基，乙基，CONH2,CONHCH3,CON(CH3)2,CH2SO3H,CH2SO3Na和COONa。在其 它任选方案中，单体包括选自下列各项的化合物：丙烯酸羟基乙酯，丙烯酰胺和甲基丙烯酸 羟基乙酯。可以与它们一起使用的合适的共聚物的实例可以包括无机和有机聚合物。这些 聚合物和单体中的一些可能比其它聚合物和单体更适合于较不高的温度的应用；然而，交 联可以提高它们的热稳定性。在一些实施方案中，聚合物或单体可以包括水溶性聚合物或 单体。在一些实施方案中，聚合物或单体可以包括具有水溶性部分以及水不溶性部分的嵌 段共聚物。
[0034] 在一些实施方案中，交联剂可以包括能够与聚合物或单体反应形成聚合物微凝胶 的任何交联剂。在一些实施方案中，交联剂可以包括共价交联剂。合适的交联剂的实例可 以包括形成自由基的交联剂。合适的交联剂可以包括但不限于，2,2' -偶氮双-(2-甲基 丁臆），2, 2' -偶氮双（异丁脉盐酸盐），2, 2' -偶氮双[2_(2_咪唑啉_2_基）丙烧]二 盐酸盐，1，1' -偶氮双（环己烷腈），2,2' -偶氮双（2-甲基丙脒）二盐酸盐，4,4' -偶氮 双（4-氰基戊酸），过硫酸铵，羟基甲基亚磺酸单钠盐二水合物，过硫酸钾，过硫酸钠，过氧 化苯甲酰，1，1-双（叔戊基过氧）环己烷，1，1_双（叔丁基过氧）环己烷，2,2-双（叔丁 基过氧）丁烧，过氧化2,4-戊二酮，2, 5-双（叔丁基过氧）-2, 5-二甲基己烧，2, 5-二（叔 丁基过氧）-2, 5-二甲基-3-己炔；过氧化2- 丁酮，氢过氧化枯烯，过氧化二-叔戊基，过氧 化二枯基，过氧化月桂酰，氢过氧化叔丁基，过乙酸叔丁酯，过氧化叔丁基，过氧苯甲酸叔丁 酯，碳酸叔丁基过氧-2-乙基己酯，二甲基丙烯酸二甘醇酯，偶氮二异丁腈，以及它们的组 合。本领域普通技术人员将能够基于所交联的聚合物或单体选择适当的交联剂。
[0035] 在一些实施方案中，与聚合物或单体结合使用的交联剂的量可以是对于产生所需 交联程度和其它特性所必要的任何量。在一些实施方案中，交联剂与用于形成聚合物微凝 胶的单体或聚合物的比率可以在以重量计为约100 : 1至约5, 000 : 1的范围内。
[0036] 在形成本发明微凝胶的方法的一个实施方案中，聚合是在连续介质如包含叔丁基 醇/水和硫酸铵的连续介质中的分散聚合。单体（比如，但不限于丙烯酰胺）和交联剂（比 如但不限于，Ν，Ν' -亚乙基-双-丙烯酰胺）在连续介质中是基本上可溶的或者至少可溶 胀的。所得微凝胶不溶于连续介质。相信连续介质对于通过传递自由基的链转移反应是相 对惰性的（或者至少对于破坏微凝胶形成不是太有活性的）。需要时，通过利用合适的技术 移除连续介质，可以将微凝胶干燥。
[0037] 任选地，在聚合过程中，连续介质中还可以包含胶体稳定剂。胶体稳定剂的一个实 例为两亲性的，如包括选自下列各项的稳定剂的两亲性胶体稳定剂：聚（乙烯基吡咯烷酮） (PVP)，聚二烯丙基二甲基氯化铵（聚-DADMAC)，以及它们的组合。
[0038] 在形成本发明的微凝胶的方法的一个实施方案中，聚合是一种或多种水溶性或水 溶胀性乙烯基单体（如由C(Rl) (R2) =C(R3) (R4)表示的，其中Rl，R2,R3和R4是赋予此 单体对于水和聚合介质的溶解性或溶胀性的片段）在可自由基聚合交联剂（比如但不限 于，C(R5) (R6) =C(R7)-R8-C(R9) =C(RlO) (R11)，其中R5-R11 是赋予此交联剂对于水和 聚合介质的溶解性和溶胀性的基团）的存在下，在介质（比如但不限于，叔丁醇/水和硫酸 铵水溶液）中的分散聚合，防止或抑制了对其传递自由基的链转移。在没有任何交联剂的 情况下所得的在高聚合物含量（例如，13重量％ )的分散体的不良稳定性的优点，所得物可 以为微凝胶的一个大块。
[0039] 这些聚合物微凝胶的尺寸范围可以在直径为约IOnm在约Imm的范围内。合适的尺 寸范围可以是10微米至约500微米。在给定的组成中，可以使用一系列不同尺寸聚合物微 凝胶。本领域普通技术人员将能够基于在其中将要使用聚合物微凝胶的地下地层的特性、 地下地层的温度、聚合物微凝胶所需程度的稳定性以及成本来选择适当尺寸的聚合物微凝 胶。并且，聚合物微凝胶的形状也可以改变，并且可以取决于多个参数而变化，所述参数包 括但不必限于，温度，使用的连续介质，和交联度。聚合物微凝胶可以是任何形状，例如至少 部分球形。取决于在其中产生聚合物微凝胶的方法，可以改变聚合物微凝胶的形状。本领 域技术人员可以基于在其中将要使用聚合物微凝胶的地下地层的特性、地下地层的温度、 聚合物微凝胶所需程度的稳定性以及成本来选择聚合物微凝胶的适当形状。对于在本发明 中的使用没有特别的形状限制。
[0040] 在一些实施方案中，本发明的滤失控制添加剂可以不与连续介质一起投放。这些 可以称为"干"实施方案。例如，在一些实施方案中，在将聚合物微凝胶聚合后，可以将聚合 物微凝胶从连续介质中回收，然后利用合适的技术干燥以形成粉末聚合物微凝胶。
[0041] 在一些实施方案中，本发明包括包含本发明滤失控制添加剂的水基钻开油层用钻 井液，所述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶。在一些实施方案中，滤失控制添加 剂可以以约5重量％以下的按聚合物微凝胶的活性组分的量包含在钻开油层用钻井液中。 钻开油层用钻井液的其它组分可以包括桥堵剂和其它通常使用的添加剂。
[0042] 在一些实施方案中，本发明包括内部过滤小段塞，其包含水基流体和滤失控制添 加剂，所述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶。在一些实施方案中，滤失控制添加 剂可以以约1至约10重量％的聚合物微凝胶的活性组分的量包含在内部过滤小段塞中。
[0043] 在一些实施方案中，本发明提供包含水基流体和滤失控制添加剂的钻井液，所述 滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶。
[0044] 在一些实施方案中，本发明提供包括下列步骤的方法：提供一种包含滤失控制添 加剂的水基处理液，所述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶；并且将该水基处理 液经由穿透地下地层的井眼放置在地下地层中。
[0045] 在一些实施方案中，本发明提供包括下列步骤的方法：提供一种包含水基流体和 滤失控制添加剂的钻井液，所述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶；以及将钻井 液在地下地层中循环。
[0046] 在一些实施方案中，本发明提供包括下列步骤的方法：提供一种包含水基流体和 滤失控制添加剂的内部过滤小段塞，所述滤失控制添加剂包含至少一种聚合物微凝胶；以 及将该内部过滤小段塞放置在地下地层中，使得所述内部过滤小段塞位于砾石充填筛管和 地下地层的区域之间。
[0047] 为了便于更好地理解本发明，给出一些实施方案的某些方面的下列实施例。绝不 应当将下列实施例解读为限制、或限定本发明的整个范围。 实施例
[0048] 实施例1
[0049] 根据下列程序制备聚合物微凝胶粒子。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL三 颈烧瓶中制备95.Og的乙醇、20.Og的丙烯酰胺、0. 50g的聚（乙烯基吡咯烷酮）和0. 50g的 二甘醇二甲基丙烯酸酯的混合物。将该混合物用氮气吹扫30分钟然后加热至65°C。然后 将偶氮二异丁腈在乙醇中的5.Og溶液（1重量％的偶氮二异丁腈）注入到该混合物中。然 后在氮气下使混合物保持在65°C并且以300rpm搅拌22小时。然后使混合物冷却至室温， 获得固体含量为大约17重量％的大小为10μm至100μm的粒子分散体（在水中）。图1 是在此实施例中形成的透明微凝胶分散体的照片。图2是在此实施例中形成的微凝胶分散 体的显微照片。然后将分散体在4800rpm离心5分钟。然后将上层清液滗析并收集沉淀物。 然后将该沉淀物在真空下在大约50°C过夜衍生化，以产生疏松的、充分分散的干燥粉末。
[0050] 实施例2
[0051] 根据下列程序制备聚合物微凝胶粒子。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL 三颈烧瓶中制备95.Og的叔丁醇和水的混合物（90重量％的叔丁醇）、15.Og的丙烯酰胺、 0. 20g的Ν，Ν' -亚乙基-双-丙烯酰胺和0. 50g的聚（乙烯基吡咯烷酮）的混合物。将该 混合物用氮气吹扫30分钟然后加热至65°C。然后将偶氮二异丁腈在乙醇中的5.Og溶液 (1重量％的偶氮二异丁腈）注入到该混合物中。然后在氮气下使混合物保持在65°C并且 以300rpm搅拌22小时。然后使混合物冷却至室温，获得固体含量为大约13重量％的大小 在10μm至300μm的粒子分散体（在水中）。
[0052] 实施例3
[0053] 根据下列程序制备聚合物微凝胶粒子。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL三 颈烧瓶中，制备75. 5g的40%硫酸铵水溶液、7. 5g的丙烯酰胺、12.Og的20%的聚二烯丙基 二甲基氯化铵水溶液、6. 7μL的聚（乙二醇）二丙烯酸酯和20.Og的去离子水的混合物。 将该混合物用氮气吹扫30分钟然后加热至35°C。然后将5.Og的2, 2'-偶氮双[2-(2-咪 唑啉-2-基）丙烷]二盐酸盐水溶液（0.01重量％的2,2'_偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基） 丙烷]二盐酸盐）注入到该混合物中。然后在氮气下使混合物保持在35°C并且以300rpm 搅拌22小时。然后，使混合物冷却到室温并且获得固含量为约9重量％的粒子分散体。然 后将分散体在4800rpm离心5分钟。然后将上层清液滗析并收集沉淀物。然后将该沉淀物 在真空下在大约50°C过夜衍生化，以产生疏松的、充分分散的干燥粉末。
[0054] 实施例4
[0055] 根据下列程序制备聚合物微凝胶粒子。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL三 颈烧瓶中，制备叔丁醇和水的90.Og混合物（90重量％叔丁醇）、15.Og的丙烯酰胺、0. 50g 的聚（乙烯基吡咯烷酮）的混合物。将该混合物用氮气吹扫30分钟然后加热至65°C。然 后将偶氮二异丁腈在乙醇中的5.Og溶液（1重量％的偶氮二异丁腈）注入到该混合物中。 大约20分钟后，将0.IOg的Ν，Ν' -亚乙基-双-丙烯酰胺在叔丁醇和水的5.Og混合物（90 重量％叔丁醇）中的溶液注入到上述混合物中。然后在氮气下使混合物保持在65°C并且 以300rpm搅拌22小时。然后使混合物冷却至温度，获得固体含量为大约13重量％的尺寸 为10μm至300μm的粒子分散体。然后将分散体在4800rpm离心5分钟。然后将上层清 液滗析并收集沉淀物。然后将该沉淀物在真空下在大约50°C过夜衍生化，以产生疏松的、充 分分散的干燥粉末。
[0056] 实施例5
[0057] 根据下列程序制备聚合物微凝胶粒子。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL三 颈烧瓶中，制备75. 5g的40%硫酸铵水溶液、7. 5g的丙烯酰胺、12.Og的20%的聚二烯丙基 二甲基氯化铵水溶液、67μL的聚（乙二醇）二丙烯酸酯和20.Og的去离子水的混合物。将 该混合物用氮气吹扫30分钟然后加热至35°C。然后将2, 2'-偶氮双[2- (2-咪唑啉-2-基） 丙烷]二盐酸盐在水中的5.Og溶液（0.01重量％的2, 2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基） 丙烷]二盐酸盐）注入到该混合物中。然后在氮气下使混合物保持在35°C并且以300rpm 搅拌22小时。然后使混合物冷却至室温并且获得固体含量为大约9重量％的粒子分散体。 然后将分散体在4800rpm离心5分钟。然后将上层清液滗析并收集沉淀物。然后将该沉淀 物在真空下在大约50°C过夜衍生化，以产生疏松的、充分分散的干燥粉末。
[0058] 实施例6
[0059] 根据下列程序制备试验组合物1。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL三颈烧 瓶中，制备75. 5g的40%硫酸铵水溶液、7. 5g的丙烯酰胺、12.Og的20%的聚二烯丙基二甲 基氯化铵水溶液和20.Og的去离子水的混合物。将该混合物用氮气吹扫30分钟，然后加热 至35°C。然后将2, 2' -偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基）丙烷]二盐酸盐在水中的5.Og溶 液（〇· 01重量％的2, 2' -偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基）丙烷]二盐酸盐）注入到该混合 物中。然后在氮气下使混合物保持在35°C并且以300rpm搅拌22小时。然后使混合物冷却 至室温并且获得固体含量为大约9重量％的粒子分散体。
[0060] 实施例7
[0061] 根据下列程序制备试验组合物2。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL三颈烧 瓶中，制备75. 5g的40%硫酸铵水溶液、7. 5g的丙烯酰胺、12.Og的20%的聚二烯丙基二甲 基氯化铵水溶液、6. 7μL的聚（乙二醇）二丙烯酸酯和20.Og的去离子水的混合物。将该 混合物用氮气吹扫30分钟然后加热至35°C。然后将2, 2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基） 丙烷]二盐酸盐在水中的5.Og溶液（0.01重量％的2,2'_偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基） 丙烷]二盐酸盐）注入到该混合物中。然后在氮气下使混合物保持在35°C并且以300rpm 搅拌22小时。然后使混合物冷却至室温并且获得固体含量为大约9重量％的粒子分散体。
[0062] 实施例8
[0063] 根据下列程序制备试验组合物3。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL三颈烧 瓶中，制备叔丁醇和水的90.Og混合物（90重量％叔丁醇）、15. 0g的丙烯酰胺、0. 50g的 聚（乙烯基吡咯烷酮）的混合物。将该混合物用氮气吹扫30分钟然后加热至65°C。然后 将偶氮二异丁腈在乙醇中的5.Og溶液（1重量％的偶氮二异丁腈）注入到该混合物中。大 约20分钟后，将0.IOg的Ν，Ν' -亚乙基-双-丙烯酰胺在叔丁醇和水的5.Og混合物（90 重量％叔丁醇）中的溶液注入到上述混合物中。然后在氮气下使混合物保持在65°C并且 以300rpm搅拌22小时。然后使混合物冷却至温度，获得固体含量为大约13重量％的尺寸 为10μm至300μm的粒子分散体。然后将分散体在4800rpm离心5分钟。然后将上层清 液滗析并收集沉淀物。然后将该沉淀物在真空下在大约50°C过夜衍生化，以产生疏松的、充 分分散的干燥粉末。
[0064] 实施例9
[0065] 根据下列程序制备试验组合物4。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL三颈烧 瓶中，制备叔丁醇和水的90.Og混合物（90重量％叔丁醇）、15.Og的丙烯酰胺、0. 50g的聚 (乙烯基吡咯烷酮）的混合物。将该混合物用氮气吹扫30分钟然后加热至65°C。然后将 偶氮二异丁腈在乙醇中的5.Og溶液（1重量％的偶氮二异丁腈）注入到该混合物中。大约 20分钟后，将0. 40g的Ν，Ν' -亚乙基-双-丙烯酰胺在叔丁醇和水的5.Og混合物（90重 量％叔丁醇）中的溶液注入到上述混合物中。然后在氮气下使混合物保持在65°C并且以 300rpm搅拌22小时。然后使混合物冷却至温度，获得固体含量为大约13重量％的粒子分 散体。然后将分散体在4800rpm离心5分钟。然后将上层清液滗析并收集沉淀物。然后将 该沉淀物在真空下在大约50°C过夜衍生化，以产生疏松的、充分分散的干燥粉末。
[0066] 实施例10
[0067] 根据下列程序制备试验组合物5。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL三颈烧 瓶中，制备叔丁醇和水的90.Og混合物（90重量％叔丁醇）、15.Og的丙烯酰胺、0. 50g的聚 (乙烯基吡咯烷酮）的混合物。将该混合物用氮气吹扫30分钟然后加热至65°C。然后将 偶氮二异丁腈在乙醇中的5.Og溶液（1重量％的偶氮二异丁腈）注入到该混合物中。大约 20分钟后，将0. 20g的Ν，Ν' -亚乙基-双-丙烯酰胺在叔丁醇和水的5.Og混合物（90重 量％叔丁醇）中的溶液注入到上述混合物中。然后在氮气下使混合物保持在65°C并且以 300rpm搅拌22小时。然后使混合物冷却至室温，获得固体含量为大约13重量％的粒子分 散体。然后将分散体在4800rpm离心5分钟。然后将上层清液滗析并收集沉淀物。然后将 该沉淀物在真空下在大约50°C过夜衍生化，以产生疏松的、充分分散的干燥粉末。
[0068] 实施例11
[0069] 根据下列程序制备试验组合物6。在配备有冷凝器和机械搅拌器的250mL三颈烧 瓶中，制备叔丁醇和水的90.Og混合物（90重量％叔丁醇）、15.Og的丙烯酰胺、0. 50g的聚 (乙烯基吡咯烷酮）的混合物。将该混合物用氮气吹扫30分钟然后加热至65°C。然后将 偶氮二异丁腈在乙醇中的5.Og溶液（1重量％的偶氮二异丁腈）注入到该混合物中。大约 20分钟后，将0. 050g的Ν，Ν' -亚乙基-双-丙烯酰胺在叔丁醇和水的5.Og混合物（90重 量％叔丁醇）中的溶液注入到上述混合物中。然后在氮气下使混合物保持在65°C并且以 300rpm搅拌22小时。然后使混合物冷却至温度，获得固体含量为大约13重量％的粒子分 散体。然后将分散体在4800rpm离心5分钟。然后将上层清液滗析并收集沉淀物。然后将 该沉淀物在真空下在大约50°C过夜衍生化，以产生疏松的、充分分散的干燥粉末。
[0070] 实施例12
[0071] 根据下列程序制备试验组合物7。将等量的来自实施例8,9,10和11的粉末混合 以产生粉末滤失控制添加剂。
[0072] 实施例13
[0073] 根据下列程序对试验组合物1-7进行滤失试验。将不同剂量的每种试验组合物以 及传统滤失控制添加剂N-DrillHTPlus? (可商购自德克萨斯州的休斯顿Halliburton EnergyServices,Inc.)加入到包含下列各项的各个钻井泥楽组合物中：0.09g的增粘剂 N-VIS? (可商购自德克萨斯州的休斯顿HalliburtonEnergyServices,Inc.) ,14.Og 的桥堵剂BARACARB? 5，（可商购自德克萨斯州的休斯顿HalIiburtonEnergy Services,Inc. )、3. 5g的桥堵剂CARACARB? 5(可商购自德克萨斯州的休斯顿 HalliburtonEnergyServices，Inc.)，和 137g的 26 重量％的NaCl水溶液。减少在添加 了来自实施例6和7的滤失控制添加剂的钻井液中NaCl量，原因在于这些滤失控制添加剂 中存在的盐水。将钻井液各自放置到175mL"0FITE"HPHT压滤机中进行滤失评价。在典型 的试验中，将样品室顶部和底部的压力调节至600和IOOpsi(当温度高于300°F时为700 和200psi)，所述样品室填充有泥浆并且预热至试验温度。收集来自密封在圆筒底部的孔隙 度为2. 7μm的滤纸的排出液体。以下在表1中提供了每种滤失控制添加剂的性能。将可 接受性能的添加剂设定为对于30分钟的试验为IOML体积的滤液。
[0074] 表 1
[0075]

【权利要求】
1. 一种方法，所述方法包括： 提供一种处理液，所述处理液包含水基流体和滤失控制添加剂，其中所述滤失控制添 加剂包含聚合物微凝胶和连续介质，其中所述连续介质包含选自由以下各项组成的组中的 溶剂：聚乙二醇胺；叔丁醇和水的混合物；以及它们的任意组合； 将所述处理液经由穿透地下地层的井眼放置在地下地层中；以及 使所述滤失控制添加剂变为结合到滤饼中，所述滤饼位于所述地下地层内的表层上。
2. 根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：使所述滤饼降解。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述滤失控制剂以大于O重量％且不超过约5重 量％的所述聚合物微凝胶的活性组分的量包含于所述处理液中。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物微凝胶具有在约IOnm至约Imm范围 内的直径。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述连续介质还包含选自由以下各项组成的组 中的共溶剂：淡水、海水、咸水、盐水、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、异丙醇、 多元醇、二醇、氯化钠和水的混合物、氯化钾和水的混合物、氯化钙和水的混合物、硫酸铵和 水的混合物、硫酸钠和水的混合物、硫酸钾和水的混合物、甲醇和水的混合物、乙醇和水的 混合物、正丙醇和水的混合物、正丁醇和水的混合物、仲丁醇和水的混合物、异丁醇和水的 混合物、以及它们的任意组合。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理液还包含桥堵剂。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述处理液不包含粘土。
【文档编号】C09K8/512GK104212424SQ201410363777
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2010年4月1日 优先权日:2009年4月3日
【发明者】莱恩·G·埃策尔, 俊·吉姆·吴 申请人:哈利伯顿能源服务公司