用于在油氣井中進(jìn)行井下作業(yè)的組合物的制作方法
【專利說(shuō)明】用于在油氣井中進(jìn)行井下作業(yè)的組合物
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年7月19日提交的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?1/856,200的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi) 容通過(guò)引用結(jié)合在本文中用于全部目的。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及非水性液體的增粘，并且更具體地涉及井眼液的增粘。尤其是，本發(fā)明 涉及活化劑，其用于將在多種用途(例如井眼液)中使用的親有機(jī)性粘土剝落。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 親有機(jī)性粘土廣泛地在多種溶劑體系中用作流變控制劑。尤其是，親有機(jī)性粘土 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在井眼液中的廣泛用途，用在與天然油氣藏的開采、完井和生產(chǎn)相關(guān)的操作中。 典型的操作包括鉆井、壓裂地下地層、改變地下地層的滲透性、測(cè)井操作、防砂、封隔液等。
[0006] 尤其是，在深井鉆井中，在油基泥漿中使用親有機(jī)性粘土具有一定優(yōu)勢(shì)，盡管它們 初始成本明顯較高。在水敏感性地層，例如溶脹性頁(yè)巖、不溶鹽地層中，以及在高溫下，油基 液體的優(yōu)勢(shì)是明顯的。這些液體用于鉆柱潤(rùn)滑，尤其是在對(duì)曲線井或斜井進(jìn)行鉆井中，用于 腐蝕保護(hù)，并且它們具有可再利用這一另外優(yōu)勢(shì)。
[0007] 在油基井眼液中，以及其他非水基流體（即二醇醚類）中，親有機(jī)性粘土的主要功 能之一是起增粘劑的作用。然而，公知的是，為了親有機(jī)性粘土在非水性井眼液中溶脹或使 非水性井眼液增粘，通常必須使用少量作為活化劑的極性分子。典型的用于與粘土型觸變 性增粘劑如親有機(jī)性粘土一起使用的活化劑包括水、乙醇、甲醇、二醇、硅酸鈉、氟化鈉、硅 氟化鎂、碳酸鈣、極性疏質(zhì)子化合物等。特別優(yōu)選的并且廣泛使用的活化劑是碳酸亞丙酯。
[0008] 發(fā)明概述
[0009] 在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種剝落劑(exfoliating agent)，用于非水性液體尤 其是非水性井眼液中。
[0010] 在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供用于在非水性液體中使用的增粘包裝。
[0011] 在又一個(gè)方面中，本發(fā)明提供包含非水性液體(例如烴系液體）、親有機(jī)性粘土和 剝落劑的井眼液。
[0012] 在還又一個(gè)方面中，本發(fā)明提供包含具有顯著含量的環(huán)烷烴(naphthenics)和/或 支化烴類的烴類液體、親有機(jī)性粘土和剝落劑的井眼液。
[0013] 根據(jù)以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和另外的特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得顯而易見，其中 參照了附圖中的圖。
[0014] 優(yōu)選實(shí)施方案詳述
[0015] 術(shù)語(yǔ)"井眼液"或類似的術(shù)語(yǔ)是指在來(lái)自地下地層的油和氣的勘探、鉆井或生產(chǎn)的 任何階段中使用的任何液體。
[0016] 如將在以下看出的，本發(fā)明的組合物可以采用基礎(chǔ)油（base oil)，所述基礎(chǔ)油包 括純烴混合物以及與含氧化合物混合的烴。通常，在本發(fā)明的組合物中有用的基礎(chǔ)油包括 具有顯著含量的環(huán)烷烴和/或高度支化的鏈烷烴的基礎(chǔ)油。一般而言，基礎(chǔ)油可以含有約 20%至約99%以上的環(huán)烷烴、異鏈烷烴或其混合物。具體地，具有該組成的基礎(chǔ)油將含有約 C8至約C30。在下表1中，示出了可以用于本發(fā)明的組合物中的多種多樣的基礎(chǔ)油的非限制 性實(shí)例。
[0017]表1 [0018]
[0019] 如從上表1可以看出的，基礎(chǔ)油可以包括液態(tài)烴，所述液態(tài)烴具有約10 %至約35 % 的異鏈烷烴、約30%至約73%的環(huán)烷烴并且具有約C8至約C30碳鏈長(zhǎng)度。如還可以從上表1 看出的，某些基礎(chǔ)油可以包括顯著量的直鏈鏈烷烴，而其他的可以含有少量含氧物質(zhì)如醇 類、酯類等。如應(yīng)當(dāng)從表1進(jìn)一步明確的，某些基礎(chǔ)油可以含有烯烴，而其他的(例如柴油)可 以含有顯著量的芳族化合物。表1說(shuō)明，本發(fā)明的組合物可以有利地使用多種基礎(chǔ)油，其全 部都具有顯著的烴油含量，雖然在某些情況下可以存在其他化合物。
[0020] 可以用于本發(fā)明組合物的親有機(jī)性粘土包括任何其中與粘土有關(guān)的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子 已經(jīng)被有機(jī)陽(yáng)離子如季銨陽(yáng)離子替代的粘土。適合的親有機(jī)性粘土包括:綠土（ sme c t i t e) 型、鋰蒙脫石粘土或其他粘土與有機(jī)陽(yáng)離子即季銨陽(yáng)離子(有時(shí)被稱為親有機(jī)性粘土膠凝 劑）的反應(yīng)產(chǎn)物;綠土粘土;高嶺土粘土;等等。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，用作觸變?cè)稣硠┑?優(yōu)選的親有機(jī)性粘土是選自由下列各項(xiàng)組成的組的綠土型粘土:膨潤(rùn)土、鋰蒙脫石、蒙 [0021 ] 脫石、綠脫石、貝得石(biedel 1 ite)、皂石、富鎂蒙脫石、及其混合物，最優(yōu)選膨潤(rùn) 土或鋰蒙脫石。在所使用的粘土是粘土和季銨化合物的反應(yīng)產(chǎn)物的情況下，優(yōu)選的季銨陽(yáng) 離子選自由下列各項(xiàng)組成的組：甲基三氫化牛脂銨、二甲基脫氫牛脂銨、二甲基芐基氫化牛 脂銨、甲基芐基脫氫牛脂銨、和它們的混合物。適合用于與在本文中所描述的組合物一起使 用的示例性的有機(jī)粘土和粘土膠凝劑在以下美國(guó)專利中給出，其所有相關(guān)部分通過(guò)引用結(jié) 合在本文中：美國(guó)專利號(hào)2,531，427;美國(guó)專利號(hào)2,966,506;美國(guó)專利號(hào)4，105,578;和美國(guó) 專利號(hào)4,208,218。適合與在本文中所描述的組合物一起使用的示例性的可商購(gòu)親有機(jī)性 粘土是可從 Southern Clay Products，Inc.，Gonzalez，Tex.，U.S.A.獲得的 CLAYTONE.RTM.IMG 400Claytone ER、Claytone EM、和Claytone II，或者Bentone 34、 Bentone 150和BENT0NE.RTM.380rganoclay (商用鋰蒙脫石系產(chǎn)品，可從許多供應(yīng)廠商獲 得)。
[0022]本發(fā)明的剝落劑通常包含與特定烷氧基化醇混合的甘油碳酸酯。本發(fā)明中可用的 烷氧基化醇將具有以下通式：
[0024]其中R是2至18個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基，或具有以下結(jié)構(gòu)的芳基：
[0026]其中是具有2至18個(gè)碳原子的支鏈或直鏈烷基 [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] 本發(fā)明的剝落劑將會(huì)通常包含約10%至約100%的甘油碳酸酯和約0%至約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組合重量按重量計(jì)的。不 過(guò)將會(huì)理解的是，不同的剝落劑在不同基礎(chǔ)油中具有不同效果。因此應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)剝落劑的組 成以匹配所談?wù)摰幕A(chǔ)油。
[0032] 剝落劑可以以任何數(shù)目的方式合并至井眼液中，要么通過(guò)單獨(dú)或預(yù)先添加至基礎(chǔ) 油和/或粘土，要么通過(guò)在制備井眼液時(shí)與基礎(chǔ)油、粘土和其他成分混合。在某些情況下，可 以單獨(dú)或與其他組分一起使用包含剝落劑和親有機(jī)性粘土的"丸劑"，丸劑在合理的時(shí)間注 入到井眼中。
[0033] 在之后的實(shí)施例中使用的烷氧基化醇是由Sasol North AmericaJnc.以商品名 NOVEL/銷售的乙氧基化醇。如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，乙氧基化醇通過(guò)在適合反應(yīng)條 件下使各種醇與環(huán)氧乙烷反應(yīng)形成。所得乙氧基化醇因此具有來(lái)自醇的烷基鏈殘基和所需 數(shù)量的乙氧基基團(tuán)。作為實(shí)例，名為NOVEl·/ L012-9的乙氧基化醇表示乙氧基化醇具有 平均碳數(shù)10-12的烷基鏈長(zhǎng)度和9個(gè)乙氧基基團(tuán)。名為NOVEL ?:23E9的乙氧基化醇將會(huì)含 有12-13個(gè)碳原子的具有9個(gè)乙氧基基團(tuán)的烷基鏈。
[0034] 通常，本發(fā)明的組合物將會(huì)含有約95 %至約98 %的基礎(chǔ)油、約1 %至約5 %的親有 機(jī)性粘土和約0.005%至約1%的剝落劑，其中所有含量是基于總組合物的重量％。
[0035] 為了更充分地說(shuō)明本發(fā)明，以下示出非限制性實(shí)例。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 將三克Claytone'K II親有機(jī)性粘土分散在100mL含有l(wèi)mL剝落劑的柴油中。剝落劑 在下表2中示出。在表2中示出的剝落劑也用在實(shí)施例2-7中。
[0038] 表2
[0039]
[0040] 將混合物混合三分鐘并且之后在TURRAX高剪切混合機(jī)上于中-高(3)剪切一分鐘。 樣品在室溫下老化過(guò)夜16小時(shí)。隨后將樣品再均質(zhì)化30秒并在Grace 3600Viscometer上測(cè) 試。結(jié)果在圖1中示出，并表明使用100%甘油碳酸酯獲得最高粘度。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042]重復(fù)實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)，但使用的基礎(chǔ)油是0DC-15。結(jié)果在圖2中示出，并表明使用 80 %甘油碳酸酯和20 %烷氧基化醇獲得最高粘度。
[0043] 實(shí)施例3
[0044] 重復(fù)實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)，但使用的基礎(chǔ)油是LPA。結(jié)果在圖3中示出，并表明使用80% 甘油碳酸酯和20 %烷氧基化醇獲得最