高性能盐水增粘剂的制作方法

本公开的实施方案涉及用于从含烃储层中开采烃的工艺中的流体。具体而言，本公开的实施方案涉及使用于从含烃储层中开采烃的工艺中的流体(例如，钻井液)增粘的组合物和方法。
背景技术：
：随着油气藏施工深度的增加以及小井眼水平钻井的发展，对于高密度无固体储层钻井液(rdf)、完井液(cf)和修井液(wf)的需求随之增加。目前用于rdf、cf和wf中的增粘剂不与高密度盐水相容、或者需要使用极其昂贵的盐水(如甲酸铯)以实现目标密度。盐水基钻井液在温度超过260°f的储层段中的应用受到限制，这是因为用于提高流体粘度的聚合物会分解并使钻屑悬浮。此外，二价盐水基钻井液在温度超过260°f(127℃)的储层段中的应用受到限制，这是因为用于提高流体粘度的聚合物会分解并使钻屑悬浮。有效的钻井液在井的施工中具有多种功能。这些钻井液必须具有将岩屑由钻头下方运送升至井环空以在地表分离所需的物理性质。钻井液还必须为钻头提供冷却作用并且能够减少钻柱与被钻地层之间的摩擦。这些功能的完成必须不能对地层造成损害。从钻井泥浆中流入的流体或固体可能会造成地层损害，从而可能会降低钻井过程中的钻进速度(rop)并且还可能会降低生产井中的产烃率。必须调节rdf、cf和wf的密度，以提供维持井筒壁的完整性并防止井喷的静水压头。尽管大部分井的钻探可通过用如矿物质(例如，重晶石)的固体颗粒加重的油基或水基流体进行，但是储层段在这方面常常是不同的，这是因为会担心这些固体可能堵塞地层中的孔隙并降低烃的流速。在一些情况中，作业者寄希望于盐水以使储层钻井液(rdf)具有一定的密度。盐水也可用于完井液和修井液中。完井液是用于在钻探之后射孔之前冲洗井筒中的潜在地层损坏物质的那些流体。损坏物质包括钻井液添加剂(如可附着至地表的降滤失剂)、钻井液中所携带的并沉积于地表的固体岩屑和粘土、以及钻井液留在地层上的滤饼。滤饼可包含来自钻井液的钻井液添加剂残留物的固体物质(取决于是油基流体还是水基流体)。完井液控制井压，防止油管因超压而坍塌，并提供漏失控制。可将防滤失剂添加到本体(bulk)完井液中，或者以丸剂的形式供给。防滤失丸剂包括油溶性树脂、碳酸钙和细盐(groundsalt)。修井液用于清洗并修复老井以提高产量。完井液、修井液和压井液(killpillfluids)被设计为防止来自地层的流体侵入井筒中，同时防止井筒流体漏泄。流体漏泄是指流体从井筒中流失到地层中。已知流体漏泄会造成地层损坏，从而有可能降低烃的采收率。与rdf和cf一样，盐水也被用于修井液中，以减轻因包含不溶性颗粒(如重晶石)的流体的使用而导致的地层损坏。所要求的盐水密度和成本能够驱动盐水的选择。特定的盐水实例以及相应的密度范围列举如下：甲酸钾(8.4-13.1磅/加仑(lbs/gal)；63-98lbs/ft3)；氯化钾(8.3-9.7lbs/gal；62-73lbs/ft3)；氯化钠(8.3-10.0lbs/gal；62-75lbs/ft3)；溴化钠(8.4-12.5lbs/gal；63-93.5lbs/ft3)；氯化钙(8.4-11.8lbs/gal；63-88lbs/ft3)；溴化钙(8.4-14.2lbs/gal；63-106lbs/ft3)；氯化钙/溴化钙混合物(11.8-15.2lbs/gal；88-114lbs/ft3)；氯化钙/溴化钙/溴化锌混合物(14.2-19.2lbs/gal；106-144lbs/ft3)；溴化锌(14.2-19.2lbs/gal；106-144lbs/ft3)；甲酸铯(15.0-19.2lbs/gal；112-144lbs/ft3)。盐水需要增粘以悬浮岩屑并有助于限制地层中的流体漏失。用于使盐水增粘的聚合物包括(例如)羧甲基纤维素(cmc)、羟乙基纤维素(hec)、黄原胶(xc)、瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶(hpg)。流体漏失对于盐水而言是非常重要的。聚合物可与桥堵剂配合使用以调节盐水的流体漏失控制。用于流体漏失控制的聚合物包括交联淀粉，而桥堵剂为碳酸钙或盐的具有一定尺寸的颗粒。可获得的碳酸钙的尺寸为若干毫米至若干微米。这些颗粒易溶于酸中。为了使流体维持高温下的粘性和屈服点，可加入ph缓冲液、抗氧化剂和氧清除剂。可使用单乙醇胺作为抗氧化剂以抑制羟基自由基将聚合物结构降解，从而保护增粘剂。可添加氧化镁作为ph缓冲剂，并抑制聚合物在盐水中的水解。技术实现要素：已使用高性能化学品添加剂对盐水(例如，二价盐水)进行增粘，以提高盐水(例如，rdf、cf和wf)的实用温度极限。本公开描述了使用针对高性能盐水增粘开发出的添加剂从而将盐水完井液和储层钻井液增粘的组合物和方法。与目前本行业所提供的增粘剂相比，本公开的具有更高耐温性的盐水增粘剂可提供巨大的商业利益。在本公开的一个实施方案中，组合物包含用作增粘剂和降滤失剂的淀粉添加剂(例如，tbc-x388，tbc-brinadd,llc，得克萨斯州houston市)、用作增粘剂的多糖(例如，tbc-x389，tbc-brinadd,llc，得克萨斯州houston市)、用作ph缓冲剂的高表面积等级的氧化镁(mgo)(微细研磨氧化镁)(例如，thermasalb，tbc-brinadd,llc，得克萨斯州houston市)、有机硅消泡剂(例如，antifoamhd，tbc-brinadd,llc，得克萨斯州houston市)、单乙醇胺(例如，tbc-x384，tbc-brinadd,llc，得克萨斯州houston市)以及硫代硫酸钠(例如，thermasala，100％硫代硫酸钠，tbc-brinadd,llc，得克萨斯州houston市)用作氧清除剂(也称为无水盐抗氧化剂)。单乙醇胺与钙络合并降低盐水的硬度。在一些实施方案中，除了其他交联剂之外，或者作为其他交联剂的替代物，淀粉添加剂可通过与表氯醇、三氯氧磷官能化而交联。淀粉添加剂在盐水中的浓度范围为约1磅/桶(ppb)至约20磅/桶(ppb)。淀粉添加剂的分子量范围可为约10千道尔顿(kd)至约200兆道尔顿(md)。增粘多糖可包括黄原胶、琥珀酰聚糖、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、其他纤维素衍生物、瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶和其他瓜尔胶衍生物中的任意一者或任意组合。多糖的含量可为基础流体成分的约0％至约1.0重量％，或为约0.25ppb至约5ppb。多糖的分子量范围可为约1kda至约20mda。mgo的存在部分是为了使盐水溶液具有碱性ph值(或大于约ph7)。mgo的含量为约0.1ppb至约2.0ppb。除了上述添加剂外，在一个实施方案中，组合物包含直径为2微米、5微米和12微米的桥堵用碳酸钙，例如ultracarb2、5和12(tbc-brinadd,llc，得克萨斯州houston市)。这些材料为具有特定尺寸的碳酸钙颗粒，其用作水基或油基钻井液、完井液或修井液的酸溶性主要桥堵固体。本公开中的实例展示了组合物的实施方案是如何提高盐水溶液的高温性能的。引入新型盐水增粘剂，其基于与十二烷基苯磺酸钠(sdbs)(例如，得自位于伊利诺斯州northfield市的stepancompany的40g)缔合的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(polydadmac)(例如，得自中国的snfchinaflocculantco.,ltd的floquatts-45、得自snfholdingcompany的flobeadsdb-45-sh或flodrilldb-45-cr)。为了使流体的流变结构更为稳定，配制物中可包含中性聚合物，例如多臂聚乙二醇(peg)和聚丙烯酰胺共聚物(如叔丁基丙烯酰胺磺酸(atbs)-吗啉，有时也称为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(“amps”)-吗啉共聚物)。因此，本文公开了用于高温含烃储层应用的粘度保持配制物，其中该配制物包括盐水组合物；和粘度增强组合物，该粘度增强组合物至少部分通过胶束化从而能够提高粘度保持配制物的粘度保持性，该粘度增强组合物包含：聚阳离子组合物；和阴离子表面活性剂组合物。在一些实施方案中，聚阳离子组合物包括聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(polydadmac)。在其他实施方案中，阴离子表面活性剂组合物包括十二烷基苯磺酸钠(sdbs)。在另外的其他实施方案中，粘度增强组合物还包括叔丁基丙烯酰胺磺酸(atbs)-吗啉共聚物。在配制物的某些实施方案中，盐水组合物包含选自由以下成分组成的组中的至少一种成分：溴化钙；非交联淀粉添加剂；交联淀粉添加剂；多糖；氧化镁；消泡剂；单乙醇胺；桥堵用碳酸钙；硫代硫酸钠；以及它们的混合物。在另外的其他实施方案中，配制物还包含防滤失添加剂。在另外的其他实施方案中，粘度保持配制物在加热至约300°f之后保持了约90％的初始粘度。在一些实施方案中，在加热至约300°f之后，粘度保持配制物保持了约80％的初始粘度。在另外的其他实施方案中，在加热至约300°f之后，粘度保持配制物保持了约20％至约60％的初始粘度。并且在另外的其他实施方案中，在加热至约300°f之后，粘度保持配制物保持了约60％至约80％的初始粘度。在一些实施方案中，配制物还包含中性电荷聚合物。在另外的其他实施方案中，电荷中性的聚合物包括聚乙二醇。还披露了一种制备用于高温含烃储层中的粘度保持盐水配制物的方法，其中该方法包括以下步骤：配制基础盐水组合物；使基础盐水组合物与粘度增强组合物混合，该粘度增强组合物至少部分通过胶束化从而能够提高粘度保持盐水配制物的粘度保持性，该粘度增强盐水组合物包含：聚阳离子组合物；和阴离子表面活性剂组合物。在所述方法的一些实施方案中，聚阳离子组合物包括聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(polydadmac)。在所述方法的其他实施方案中，阴离子表面活性剂组合物包括十二烷基苯磺酸钠(sdbs)。在另外的其他实施方案中，所述方法包括使配制物与叔丁基丙烯酰胺磺酸(atbs)-吗啉共聚物混合的步骤。在另外的其他实施方案中，所述方法包括使配制物与聚乙二醇(peg)混合的步骤。在一些实施方案中，peg包括多臂peg。在一些实施方案中，配制基础盐水组合物的步骤包括混合选自由以下成分组成的组中的至少一种成分的步骤：溴化钙；非交联淀粉添加剂；交联淀粉添加剂；多糖；氧化镁；消泡剂；单乙醇胺；桥堵碳酸钙；硫代硫酸钠；及其混合物。在另外的其他实施方案中，所述方法包括添加防滤失添加剂的步骤。在一些实施方案中，所述方法包括向高温含烃储层中添加粘度保持盐水配制物的步骤，其中在加热至约300°f之后，粘度保持盐水配制物保持了约90％的初始粘度。在所述方法的另外的其他实施方案中，包括向高温含烃储层中添加粘度保持盐水配制物的步骤，其中在加热至约300°f之后，粘度保持盐水配制物保持了约80％的初始粘度。此外，所述方法还包括向高温含烃储层中添加粘度保持盐水配制物的步骤，其中在加热至约300°f之后，粘度保持盐水配制物保持了约20％至约60％的初始粘度。并且所述方法还包括向高温含烃储层中添加粘度保持盐水配制物的步骤，其中在加热至约300°f之后，粘度保持盐水配制物保持了约60％至约80％的初始粘度。在所述方法的另外的其他实施方案中，包括向高温含烃储层中添加粘度保持盐水配制物的步骤，其中在加热至约325°f之后，粘度保持盐水配制物保持了约80％的初始粘度。此外，所述方法还包括向高温含烃储层中添加粘度保持盐水配制物的步骤，其中在加热至约325°f之后，粘度保持盐水配制物保持了约20％至约60％的初始粘度。并且所述方法还包括向高温含烃储层中添加粘度保持盐水配制物的步骤，其中在加热至约325°f之后，粘度保持盐水配制物保持了约60％至约80％的初始粘度。附图说明基于以下描述、权利要求和附图，本公开的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的几个实施方案，因此不认为是对本公开范围的限制，因此本公开可允许其他同等有效的实施方案。图1示出了聚阳离子和阴离子表面活性剂的非共价缔合(也称为非共价络合)的一般性示意图。图2示出了实验a中样品a-1的粘度测量结果图。图3示出了实验a中样品a-2的粘度测量结果图。图4示出了实验a中样品a-3的粘度测量结果图。图5示出了在实验a中测试的三种不同流体的作为剪切速率的函数的粘度保持百分率图。图6示出了样品b-1和b-3在300°f(149℃)的静态老化之前和之后的剪切响应比较图。图7示出了样品b-4和b-6在300°f(149℃)的静态老化之前和之后的剪切响应比较图。图8由左至右为实验b中的样品b-1至b-6在加热至300°f之后的照片图示。图9a和9b示出了三种不同样品(c-1、c-2和c-3)在300°f(149℃)静态老化16小时之前和之后的剪切应力与剪切速率之间的关系图。图10示出了配制物d-1的剪切响应，该配制物d-1包含polydadmacb和sdbs以及atbs-吗啉和四臂peg。图11示出了配制物d-2的旋转剪切响应，该配制物d-2包含交联淀粉和polydadmacb。图12示出了标准黄原胶/交联淀粉盐水(d-3)与包含交联polydadmac和sdbs(d-4)的盐水在300°f(149℃)的静态老化之前和之后的剪切响应比较。图13a和13b示出了：(a)交联polydadmacc/sdbs/交联淀粉盐水(e-1)与包含交联polydadmacc/sdbs/atbs-吗啉共聚物/交联淀粉盐水的盐水(e-2)在300°f(149℃)的静态老化之前和之后的剪切响应比较；以及(b)交联polydadmacc/sdbs/atbs-吗啉共聚物(e-3)与包含交联polydadmacc/sdbs/atbs-吗啉共聚物和四臂peg的盐水(e-4)在300°f(149℃)的静态老化之前和之后的剪切响应比较。图14a和14b示出了：(a)交联polydadmacc/sdbs/交联淀粉盐水(e-1)与包含交联polydadmacc/sdbs/atbs-吗啉共聚物/交联淀粉盐水的盐水(e-2)在325°f(163℃)的静态老化之前和之后的剪切响应比较；以及(b)交联polydadmacc/sdbs/atbs-吗啉共聚物(e-3)与包含交联polydadmacc/sdbs/atbs-吗啉共聚物和四臂peg的盐水(e-4)在325°f(163℃)的静态老化之前和之后的剪切响应比较。具体实施方式为了能够更详细地理解高性能盐水增粘剂的组成、体系和方法等(下文中将显而易见)的实施方案的特征和优点，可参照本公开的实施方案(其在附图中示出)对上文中所简要总结的本公开实施方案进行更为详细描述，其中这些附图构成了本说明书的一部分。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的不同实施方案，因此不应视为是对本公开范围的限制，并且其可包括其他有效的实施方案。参见图1，示出了聚阳离子与阴离子表面活性剂的缔合的一般性图示。在本文所述的盐水增粘剂的某些实施方案中，聚阳离子为聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(polydadmac)，其可任选为粉末形式，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(sdbs)。polydadmac与阴离子表面活性剂如十二烷基硫酸钠(sds)形成牢固的缔合。不受限于任何理论或原理，如图1所示，由这种缔合形成的结构被称为“链珠(necklaceandbead)”型结构(在为sds的情况中)。聚阳离子100与阴离子102掺混在一起，并且所形成的缔合物或复合物具有非共价性质。在聚阳离子的存在下，sdbs易于形成类似结构。当适当调节sds在溶液中的浓度时，这种缔合能够显著提高本体粘度。可与合成聚合物成分(polydadmac)组合使用或替代合成聚合物成分(polydadmac)的其他表面活性剂为羧酸根阴离子表面活性剂(例如，乙醇酸聚氧乙基月桂醚和聚乙二醇)、烯烃硫酸盐、烷基硫酸盐、硫酸化天然油脂、硫酸化酯、硫酸化烷醇酰胺、烷基酚、磺基烷基盐(例如，4-壬苯基-3-磺丙基醚钾盐)、全氟表面活性剂(例如，全氟辛烷磺酸盐、全氟丁烷磺酸盐、全氟壬酸盐(perfluorononate))、烷基芳基醚磷酸盐、烷基醚磷酸盐和多库酯盐。除此之外或者可替代的，当与阳离子表面活性剂配伍时，可使用阴离子聚合物。阴离子聚合物包括聚苯乙烯磺酸盐、聚甲基丙烯酸盐、聚膦酸盐和聚羧酸盐。可与合成阴离子聚合物组合使用的表面活性剂为季铵盐、具有酰胺键的胺、聚氧乙烯烷基胺和脂环族胺、n,n,n’,n’-四取代乙二胺和2-烷基-1-羟乙基-2-咪唑啉。实例包括西曲溴铵(ctab)、氯化十六烷基吡啶(cpc)、苯扎氯铵(bac)、苄索氯铵(bzt)、甲基苄索氯铵、二甲基双十八烷基氯化铵和双十八烷基二甲基溴化铵(dodab)。以下实验描述了用于提高钻井液(例如，盐水完井液和储层钻井液)的粘度并将盐水的性能窗口(performancewindow)拓宽至约300°f以上的方法和组合物。实验还示出了用于提高钻井液的颗粒悬浮性的方法和组合物。实验a.实验a为14.2磅/加仑(ppg)cabr2盐水中的polydadmac和polydadmac/sdbs增粘剂的耐温性研究，其中该盐水配制为包含储层钻井液的成分而不包含降滤失剂的流体。有意未添加降滤失剂聚合物，使得在将盐水加热至300°f达16小时后粘度的改变主要源于增粘剂的降解而非降滤失聚合物。在添加任何其他添加剂之前，将单乙醇胺与cabr2盐水混合。然后向cabr2和单乙醇胺溶液中加入碳酸钙桥堵剂、硫代硫酸钠(作为氧清除剂)和mgo(作为ph缓冲剂)以及消泡剂，并混合五分钟。然后，加入polydadmac、多糖增粘剂或sdbs并混合35分钟。混合后，将样品置于滚式炉用罐中并加压至500磅/平方英寸(psi)。将样品在150°f下热滚16小时。在graceinstruments5600高压高温(hpht)流变仪中测定流变性。然后将样品置于滚式炉的罐中并加压至500psi，然后静置16小时。然后再次测定样品流变性并与之前的流变性进行比较，以确定加热对流体粘度的影响。这些实验的配制物示于表1和2中。表1.用于测试增粘剂的储层钻井液样品a-1、a-2和a-3的初始样品配制物名称量单位单乙醇胺10.0ml碳酸钙–直径2微米10.0克碳酸钙–直径5微米10.0克碳酸钙–直径12微米10.0克氧化镁5.0克有机硅消泡剂2.0克硫代硫酸钠2.0克cabr2盐水320ml表2.用于测试粘度升高的样品a-1、a-2和a-3的添加剂类型和量添加剂量样品a-1多糖增粘剂8.3ml样品a-2polydadmac12.0克样品a-3polydadmac/sdbs12.0克/2.0克对实验a中的配制物进行设计，以测试储层钻井液中增粘剂的稳定性。实验a检测了增粘剂，而未考虑降滤失剂的稳定性。实验a的结果展示于图2至4中。现在参见图2，其示出了实验a中样品a-1的粘度测量结果。a-1cabr2盐水在最初的150°f热滚16小时后表现出高的低剪切粘度。在将盐水加热至300°f并静态老化16小时之后，盐水在100s-1的剪切速率下基本上未表现出粘度。另一方面，在300°f的静态老化之后，高剪切粘度随剪切速率升高。a-1在静态老化之后成为剪切增稠液。如本申请所期望的，在300°f以下，该液体是剪切稀化的。图3示出了实验a中样品a-2的粘度测量结果。图4示出了实验a中样品a-3的粘度测量结果。与样品a-1盐水不同的是，样品a-2和样品a-3cabr2盐水在300°f的静态老化之前和之后是剪切稀化的。此外，对于a-2和a-3，在所有剪切速率(在a-2的情况中，剪切速率为5001/s时除外)下维持的粘度基本更高。a-3在300°f静态老化实验之后表现出最好的粘度保持效果。图5示出了这三种不同流体的作为剪切速率的函数的粘度保持百分率。图5示出了样品a-1、a-2和a-3在300°f静态老化16小时之后的粘度保持百分率。对于a-1、a-2和a-3，所测得的所有剪切速率下的平均粘度保持百分率分别为23％、74％和87％。样品a-1为包含多糖增粘剂作为增粘剂的样品。多糖增粘剂用于高温井中的多价盐水(作为储层钻井液)中，其最高建议温度为约260°f。样品a-2和a-3不包含该增粘剂。样品a-2包含polydadmac聚合物，样品a-3包含与十二烷基苯磺酸钠(sdbs)表面活性剂络合的polydadmac聚合物。不受限于任何理论或原理，认为样品a-3中粘度和流体稳定性的升高部分源于通过表面活性剂的胶束化造成的聚合物链相互间的超分子胶束化缔合。实验b.实验b比较了一系列11.6ppgcacl2盐水，其在所使用的增粘剂以及单乙醇胺的用量方面存在区别。在300°f的温度下老化16小时后确定这些盐水的粘度保持力。在实验b中，在添加表4中所列出的增粘剂之前，将表3中的所有成分混合5分钟。在将所有成分加入盐水中之后，将盐水另外混合30分钟。然后在设定为150°f的滚式炉中，将各样品在500psi下热滚。在经过16小时之后，冷却至室温，然后确定这些盐水的流变性。用于进行这些测定的流变仪为fann35。然后将样品再次放回炉内，在500psi下加热至300°f。然后在300°f静态老化16小时。表3.用于测试增粘剂的储层钻井液样品b-1至b-6的初始样品配制物名称量单位交联淀粉8.0克碳酸钙–2微米10.0克碳酸钙–5微米10.0克碳酸钙–12微米10.0克氧化镁5.0克有机硅消泡剂2.0克硫代硫酸钠2.0克cacl2盐水320ml表4.添加至样品b-1至b-3中的增粘剂样品b-1和b-4包含黄原胶作为增粘剂。样品b-2和b-5包含polydadmac作为增粘剂。样品b-3和b-6包含polydadmac和sdbs作为增粘剂。如图6至图8所示，样品b-3和b-6除了在300°f(149℃)的静态老化测试后显示出优异的粘度保持力以外，还显示出优于其他样品的最佳悬浮稳定性。在该实验中，用于增粘剂的polydadmac/sdbs组合在悬浮固体的盐水稳定性方面得到了最好的结果。样品3和6在300°f(149℃)的静态老化步骤之后显示出了最好的悬浮稳定性。其他样品在老化步骤之后相对较为迅速地沉降。表5给出了在实验b中测试的盐水配制物的计算屈服点和塑性粘度的表格。样品3和6在300°f(149℃)的静态老化测试后的塑性粘度恢复率为约42％。样品b-3在静态老化后的计算屈服点为1.9磅-英尺(lbf)/100ft2。该屈服点为初始屈服点的21％，其中经计算初始屈服点为9.3lbf/100ft2。样品b-6在静态老化之后的塑性粘度恢复率为31％，计算屈服点为2.2lbf/100ft2(表5)。样品b-3和b-6未示出沉降行为。这表明与该实验中测试的其他配制物相比，包含sdbs和polydadmac的盐水溶液具有更高的稳定性。sdbs和polydadmac在静态300°f(149℃)测试后具有更好的固体悬浮性，这表明该配制物优于黄原胶配制物或者不存在表面活性剂(例如sdbs或sds)的polydadmac的配制物。表5.实验b的屈服点和塑性粘度样品b-1和b-3在300°f(149℃)的静态老化之前和之后的剪切响应比较(图6)表明：在塑性粘度和屈服点这两方面，样品b-1的稀化程度显著高于样品b-3。样品b-1为标准盐水，该盐水用黄原胶和交联淀粉进行了增粘。样品b-3为包含polydadmac/sdbs和交联淀粉的样品。在这种情况中，polydadmac/sdbs直接取代了黄原胶。该添加剂在配制物中的存在使流体b-3具有更高的耐热降解性。样品b-4至b-6与样品b-1至b-3大体上是相同的，唯一的区别在于样品b-4至b-6中单乙醇胺的量是样品b-1至b-3中的两倍。图7示出了类似效果，其中样品b-6(其用polydadmac/sdbs和交联淀粉进行增粘)显示出了比样品b-4(其用黄原胶和交联淀粉进行增粘)更高的耐热降解性。b-6和b-3粘度在低剪切速率下的热降解降低是非常重要的。实验c.为了进一步降低实施例配制物对进一步热降解的敏感性，当选择了适当的合成聚合物时，可替换交联淀粉。实验c凸显了所得配制物的优点。实验c测试了包含polydadmac/sdbs增粘剂的盐水配制物中的合成的防滤失添加剂。实验c证实了与polydadmac/sdbs和交联淀粉防滤失添加剂相比，atbs-吗啉共聚物降滤失剂在16小时静态老化步骤之后具有优异的粘度保持性。配制物示于表6中。在实验c中，在添加其他任何添加剂之前，将单乙醇胺与cabr2盐水混合。向cabr2和单乙醇胺溶液中加入碳酸钙桥堵剂、硫代硫酸钠和mgo以及消泡剂，并混合五分钟。然后加入流体漏失控制聚合物(交联淀粉、atbs-吗啉共聚物或者它们的混合物)并简单混合。最后，加入polydadmac、黄原胶增粘剂或sdbs并混合35分钟。表6.实验c的配制物实验c证实了与市售增粘剂产品(包含多糖增粘剂和防滤失添加剂)相比，降滤失剂atbs-吗啉共聚物在16小时静态老化步骤之后维持了实质上更高的粘度。样品c-1在320mlcabr2盐水中包含16克atbs-吗啉共聚物。样品c-2包含4.0克atbs-吗啉共聚物和4.0克交联淀粉。样品c-3包含8.0克交联淀粉作为降滤失成分。表7中包括测试样品的计算塑性粘度和屈服点。从图9a中可看到，样品c-1具有最高的流变性质保持率，在300°f(149℃)静态老化步骤之后，平均粘度保持率为91％。样品c-2(图9b)(其包含合成聚合物和衍生淀粉的1:1混合物用于流体漏失控制)在静态老化步骤之后维持了15％的塑性粘度，并且经计算比300°f(149℃)老化步骤之前具有更高的屈服点(170％)。可用图9a和图9b中示出的剪切响应的定性分析补充该外推。c-1在300°f(149℃)之前和之后显示出很小的剪切响应波动。样品c-3在静态老化测试后维持了56％的塑形粘度。与样品c-2和c-3相比，该低剪切粘度对于样品c-1而言是最高的。在该实验中的样品中，标记为样品c-3的粘度保持性最差，该样品c3为这样的盐水，其包含黄原胶作为增粘剂(替代polydadmac/sdbs混合物)并且包含交联淀粉作为流体漏失控制剂。表7.实验c的屈服点和塑性粘度实验d.测试叔丁基丙烯酰胺磺酸(atbs)-吗啉共聚物在高温下对盐水稳定性的影响。实验d在盐水配制物中测试了合成防滤失添加剂，其中该盐水配制物包含14.2ppgcabr2盐水中的polydadmac/sdbs增粘剂。实验d证实了与polydadmac/sdbs和交联淀粉防滤失添加剂相比，降滤失剂fl-18(其为由得克萨斯州mesquite市的fritzindustries,inc.提供的atbs-吗啉共聚物)在16小时静态老化之后具有优异的粘度保持性。atbs-吗啉共聚物的分子量范围在约1kd和约2md之间，并将其以约0.1重量％至约10重量％的浓度添加至盐水溶液中。可替代atbs-吗啉共聚物使用的其他聚合物、或者除atbs-吗啉共聚物外还可使用的其他聚合物为烷基取代的atbs丙烯酰胺聚合物、atbs-n-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基磺酸盐共聚物、丙烯酸盐、n-乙烯基-n-甲基乙酰胺、水解的聚丙烯腈以及它们的混合物。实验d进一步依赖于实验c的结果，其将配制物扩展至另外两种polydadmac聚合物(表8)。这两种polydadmac聚合物表示为polydadmacb和polydadmacc。polydadmacb和polydadmacc的分子量与polydadmaca大致相同，但是区别在于polydadmacb和polydadmacc的合成方式不同。polydadmacc是支链polydadmac，而a和b是线性的。在样品d-1和d-4中，这些盐水中用atbs-吗啉共聚物和四臂聚乙二醇(peg)部分替代了交联淀粉。样品d-2仅用四臂peg替代了交联淀粉。样品d-3为标准黄原胶/交联淀粉基准物(benchmark)。表8.实验d的配制物图10示出了polydadmacb不具有与在实验a至c中观察到的polydadmaca相同的增粘能力。然而，这些聚合物显示出比黄原胶/交联淀粉体系(d-3)更优异的温度恢复性。有趣的是，d-1暴露于325°f(163℃)的低剪切粘度高于样品暴露于300°f时的低剪切粘度。因此尽管在300°f(149℃)下存在热降解，但是在325°f(163℃)下的降解并不明显更高，事实上，屈服点值似乎存在一定程度的恢复。图11示出了在300°f之后剪切响应显著降低，并且在325°f(163℃)之后剪切响应的降低程度显著更大。交联淀粉成分在这些温度下降解，从而整体上影响了盐水的性能。在所有情况中，对于盐水d-1和d-2，所使用的polydadmac(polydadmacb)并未赋予流体以实质上足够的结构。相反，配制物d-4在相同浓度下显示出远远更高的粘度。该配制物的剪切响应示于图12中。在测试的任意流体中，包含交联polydadmacc的配制物(d-4)显示出了最高的粘度和屈服点。在暴露于300°f(149℃)之后，流体性能出现了一定程度的降低，但是在6.0lbf/100ft2(表9)时，流体所维持的屈服点比所有其他配制物的屈服点高一个数量级。交联polydadmac配制物所维持的屈服点比d-3(其为标准黄原胶/交联淀粉配制物)高两个数量级。表9.实验d的屈服点和塑性粘度实验e.实验e进一步依赖于实验d的结果，其将温度界限由300°f扩展至325°f，并进一步优化盐水配制物。去除了这些配制物中的黄原胶，并用polydadmacc和sdbs代替。这些配制物评价了用atbs-吗啉共聚物和四臂peg部分替代和完全替代交联淀粉。此外，提高了这些盐水中的单乙醇胺的浓度，以提高基础流体的耐氧化性。这些配制物示于表10中，并且静态老化步骤之前和之后的剪切响应曲线示于图13a、13b和14中。表10.实验e的配制物样品e-1使用polydadmacc和sdbs以及交联淀粉作为组合的增粘剂/降滤失剂。图13a示出了该配制物能够承受300°f(149℃)，但是显示出了一定程度的降解，这一点与交联淀粉类似。在图14a中，在325°f(163℃)时降解更为明显。在表11和12中，将该效果量化为e-1在300°f(149℃)和325°f(163℃)静态老化的屈服点降低幅度分别为64.0％和56.9％。观察到在300°f(149℃)和325°f(163℃)的屈服点降低幅度分别为16.5％和49.8％，这表示用atbs-吗啉共聚物部分替代交联淀粉(e-2)不具有提高增粘剂的耐温性的期望效果。用atbs-吗啉共聚物完全替代交联淀粉具有相反的趋势(参见图13和14，e-3和e-4)。e-4包含四臂peg，该配制物在300°f(149℃)和325°f(163℃)时表现出具有最佳的耐温性。然而，有一些化学变化，这些流体在老化工序后表现出稍许的变色和持续的弹性结构。表11.在300°f(149℃)下老化后实验e的屈服点和塑性粘度表12.在325°f(163℃)老化后实验e的屈服点和塑性粘度通过添加阴离子表面活性剂(例如，sdbs)，提高了polydadmac的性能。不仅提高了粘度，而且还提高了盐水悬浮能性和耐温性。通过开发出用于盐水完井液和储层钻井液的耐高温增粘剂，能够将盐水用于更高的温度中，从而可用于含烃储层的更深处。最终，这能够提高产量并降低开采成本。披露了包含polydadmac和十二烷基苯磺酸钠复合物的盐水配制物，该复合物用于盐水增粘。另一溶液包含合成的atbs类防滤失聚合物，其与增粘剂共同发挥作用。为了进一步提高盐水的性能，可选择基于羟胺和抗坏血酸的氧清除剂并将其添加到盐水中。在本公开的一些实施方案中，在不包含或不存在凝胶或预制凝胶的情况下，制得了具有更高的颗粒悬浮性的粘度增加的组合物。在本公开的一些实施方案中，在不包含或不存在交联聚合物(例如，交联atbs共聚物)的情况下，制得了具有更高的颗粒悬浮性的粘度增加的组合物。除非文中另有说明，否则单数形式“一个(a)”、“一者(an)”和“所述(the)”包括复数指代。在附图和说明书中，披露了用于本公开的高温盐水增粘的组合物、体系和方法的实施方案，尽管使用了特定术语，但是术语仅用于描述性意义，并且不用于限制的目的。本公开的实施方案已经具体参考示出的实施方案进行了相当详细地描述。然而，显而易见的是，可以在如前述说明书中所描述的本发明的精神和范围内进行各种修改和改变，并且这些修改和改变应视为本公开的等同方式和一部分。当前第1页12