專利名稱：用于改變巖石地層可潤濕性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于改變巖石地層可潤濕性(wettability)的方法和組合物，更具體 地在一個非限制性實施方案中涉及使用水性膠束溶液、細(xì)乳液、納米乳液、乳液或微乳液流 體改變地下儲層中巖石地層可潤濕性的方法和組合物。
背景技術(shù)：
潤濕和可潤濕性涉及液體和固體表面之間的接觸，從而當(dāng)兩者在一起時產(chǎn)生分子 間相互作用。潤濕的量取決于所涉及界面的能量(或表面張力)使得總能量最小化。潤濕 程度的一種測量是接觸角，即液體_蒸氣界面與固體_液體界面相接處的角。如果潤濕非 常有利，則接觸角將是低的，并且流體將鋪展開以覆蓋或“潤濕”較大的表面面積。如果潤 濕是不利的，則接觸角將是高的，并且流體將在表面上形成緊湊的自包含液滴。如果表面上 水的接觸角是低的，則可以認(rèn)為該表面是“水潤濕的”或“水可潤濕的”，而如果表面上油滴 的接觸角是低的，則可以認(rèn)為該表面是“油潤濕的”或“油可潤濕的”。用于鉆入地下油和氣井的鉆井液以及其它鉆井液的應(yīng)用和鉆井過程是已知的。在 旋轉(zhuǎn)鉆井中，期望鉆井液(亦稱“鉆井泥漿”或簡稱“泥漿”)具有各種功能和特征。鉆井液通常地根據(jù)它們的基液進(jìn)行分類。在水基泥漿中，固體顆粒懸浮在水或鹽 水中。油可以在作為連續(xù)相的水中被乳化。鹽水基鉆井液，當(dāng)然是其中水性組分為鹽水的 水基泥漿(WBM)。油基泥漿(OBM)則是相反的或倒轉(zhuǎn)的。固體顆粒通常懸浮在油中，并且水 或鹽水在油中乳化，因此油為連續(xù)相。油基泥漿可以為全油基或油包水粗乳液，其也被稱作 逆乳液。在油基泥漿中，油可以由任何油組成，該油可以包括但不限于柴油、礦物油、酯或 α烯烴。本文定義的OBM也包括合成基流體或泥漿(SBM)，其為合成制造的而不是由自然 存在的物質(zhì)提煉而得。SBM經(jīng)常包括但不必限于乙烯的烯烴低聚物，由植物脂肪酸和醇制 造的酯，由醇和多元醇制造的醚和聚醚，鏈烷烴、或芳烴、烷基苯、萜烯及其它天然產(chǎn)物和這 些類型的混合物。當(dāng)使用OBM和/或SBM(有時統(tǒng)稱作非水性流體或NAF)，地下巖石地層變?yōu)橛蜐?濕性并且抵抗使用水基處理劑(pill)的處理。在油田中，處理劑是任何相對少量(例如約 200桶以下(32千升))的鉆井液專用共混物，用于完成常規(guī)鉆井液不能實施的特定任務(wù)或 工作。非限制性實例包括有助于從垂直井眼提升出切屑的高粘度處理劑；溶解浸蝕含鹽地 層的淡水處理劑；使管解卡例如減輕壓差粘卡鉆力或破壞濾餅的處理劑；堵塞漏失層或阻 止流體損失進(jìn)入相對高的可透過性區(qū)的井漏或降濾失處理劑；以及輸送和交聯(lián)多糖例如瓜 爾膠以提高某些區(qū)中的粘度從而防止或阻止流體濾失的交聯(lián)處理劑。如果可將組合物和方法設(shè)計成幫助和改進(jìn)將巖石地層的可潤濕性進(jìn)行變換或轉(zhuǎn) 變的能力即將油潤濕性變成水潤濕性巖石使得隨后引入的水基處理劑可實施和/或更有 效的能力，則是期望的。

發(fā)明內(nèi)容
以一種非限制性方式提供了改變先前與油基泥漿(OBM)接觸的巖石地層的可潤 濕性的方法。通常，在這樣的條件下，巖石變成將油潤濕性。該方法包括將水潤濕性處理劑 泵送到巖石地層中。該水潤濕性處理劑可以是幾種類型之一。處理劑可以包括是常規(guī)乳 液、細(xì)乳液、微乳液或單相微乳液(SPME)的組合物，該組合物含有至少一種表面活性劑，至 少一種非極性流體(其可以不同于作為OBM的一部分已與巖石地層接觸的非極性流體)，和 至少一種極性流體。即，預(yù)先形成這些組合物例如微乳液。第二種類型的水潤 濕性處理劑 可以涉及原位乳液形成組分，這些組分包括至少一種表面活性劑和至少一種極性流體。即， 在井下原位形成乳液或微乳液。通過使用這些處理劑類型中的一種或多種，從而使巖石地 層與如上所述的組合物和/或乳液接觸。在至少原位乳液形成組分的情形中，將第一種非 極性流體中的至少一些引入到乳液中。通過這種方法，將至少部分或全部巖石地層的可潤 濕性改變?yōu)樗疂櫇裥?。隨后另一種處理劑(其性能需要水潤濕性表面)例如水基處理劑 (treatment pill)泵入巖石地層中并且可更加有效。水潤濕性處理劑可以任選含有酸，例 如無機(jī)酸或有機(jī)酸。這種方法的微乳液可以涉及熱力學(xué)穩(wěn)定、宏觀均勻的單相微乳液，其包括極性相、 非極性相(來自第一和/或第二非極性流體)、表面活性劑和任選的助表面活性劑。


圖1是在NAF濾餅上于IOOpsid(0. 7MPa)和150° F下就微乳液處理劑而言濾液 體積比上總流體體積的比率作為時間函數(shù)的圖；和圖2是濾液體積比上總流體體積的比率作為井漏物質(zhì)(LCM)處理劑在施加到用微 乳液處理劑處理的NAF濾餅之后時間的函數(shù)的圖。
具體實施例方式發(fā)現(xiàn)在將水基處理劑例如高降濾失擠壓處理劑(squeeze pill)或交聯(lián)處理劑泵 送到先前用合成或油基泥漿(S/0BM)鉆取的井中之前，可通過使用微乳液水潤濕性處理劑 或原位形成的微乳液水潤濕性處理劑逆轉(zhuǎn)或改變巖石地層的油可潤濕性。將大部分的降濾 失擠壓處理劑和交聯(lián)處理劑配制為水基流體。為此，在泵送降濾失處理劑或其它處理劑之 前，必須移除S/0BM并且實現(xiàn)地層中可潤濕性的逆轉(zhuǎn)，所述地層可以是天然裂縫性或誘導(dǎo) 裂縫性。除降濾失處理劑之外，本文所述方法使用的其它類型的處理劑可有效包括但不必 限于水平修復(fù)劑(horizontal healer)處理劑、儲層巖石清洗處理劑和交聯(lián)處理劑。可潤濕 性從油潤濕性變?yōu)樗疂櫇裥蕴岣呓禐V失處理劑進(jìn)入裂縫和裂縫尖端并且形成填充和封堵 裂隙的緊密堵塞體的過濾速率或漏失速率。這種方法提高降濾失處理劑(或井漏處理劑) 顆粒在可透過和壓裂地層中的緊密填充性，其結(jié)果是，改進(jìn)了所述處理劑的有效性。該微乳液可以是在泵入地下儲層之前形成的單相微乳液(SPME)，或者該微乳液可 以是在地下儲層原位形成或注入的微乳液，它們可以形成混有非極性和極性流體以及任選 地層中已經(jīng)存在的顆粒的新的微乳液。通過在水潤濕性處理劑與油潤濕性巖石接觸時使顯 著部分的非極性物質(zhì)和最終的極性物質(zhì)溶入微乳液中而發(fā)生了這種可潤濕性改變方法。當(dāng) 一種或多種表面活性劑和極性相(例如通常、但不限于水)與儲層地層接觸并溶解在多孔介質(zhì)(例如巖石)中遇到的S/OBM或S/OBM濾餅的所有或部分非極性流體時，可以形成原 位微乳液?！白罱K的”在本文中意味著非極性物質(zhì)和表面活性劑在某個稍后的時間點，例如井 下或分別加入，接觸例如儲層流體的極性流體，或例如分別加入的醇或助表面活性劑的中 等極 性流體?！白罱K的”意味著該接觸不是必要的或強(qiáng)制的，但這種最終的接觸可以是不被 排除的。例如，為了制造微乳液，并不總是必須加入醇助表面活性劑，但在有些情況下(例 如在低溫下的離子型表面活性劑)其通常是必須的或其至少使過程變得更簡單。原位微乳液移除(至少部分)S/0BM、S/0BM濾餅，促進(jìn)可潤濕性的逆轉(zhuǎn)并且至少部 分移除用SBM或OBM鉆取的油和氣井中濾餅的油。在使用高降濾失擠壓處理劑(或其它水 基處理劑處理)之前，使用微乳液或原位微乳液的益處是巖石地層和濾餅的固體顆粒從油 潤濕性轉(zhuǎn)變成水潤濕性，這提高了在與巖石地層的界面處處理劑的強(qiáng)度。提高巖石強(qiáng)度的 這種現(xiàn)象在接近井眼區(qū)域中特別重要。如將在后面更詳細(xì)描述的，本文的方法和組合物中，改變巖石地層的可潤濕性可 以通過使S/0BM和其它非極性物質(zhì)與原位形成的流體或預(yù)先形成的微乳液(Winsor III) 和/或單相微乳液，例如Winsor IV或類似的化學(xué)品接觸而實現(xiàn)。原位形成的乳液流體是 指井下原位形成的任何乳液或類似種類的組合物，且可以包括但不必限于常規(guī)乳液(有時 稱作粗乳液)、細(xì)乳液、所有類型的微乳液、納米乳液及它們的混合物。單相微乳液可以定 義為油、水、表面活性劑和任選的助表面活性劑形成的雙連續(xù)相。在該現(xiàn)象的一個非限制性 解釋中，單相微乳液接觸油基泥漿和其它非極性物質(zhì)并仍具有微乳液的特性性能。已經(jīng)令 人驚訝地發(fā)現(xiàn)，這種接觸可以在不流通井的情況下實現(xiàn)，流通井意味著泵送流體使其經(jīng)過 包括井眼和構(gòu)成主系統(tǒng)的所有地表儲罐的整個活性流體系統(tǒng)。也就是說，將具有預(yù)先形成 的SPME的流體作為處理劑泵入地層或地下儲層并允許接觸巖石地層和浸泡存在的油和非 極性物質(zhì)，通過擴(kuò)散或通過流動能量而發(fā)生潤濕性逆轉(zhuǎn)作用。在其它非限制性實施方案中， 在使預(yù)先形成的SPME處理劑泵入地層或地下儲層之前循環(huán)流體以消除表面損害可以是有 幫助的。實施該步驟將確保在進(jìn)入裂縫區(qū)或漏失區(qū)之前水潤濕性處理劑的活性或油增溶能 力不受到危害。還發(fā)現(xiàn)該微乳液可以在井下原位形成。即不必在地表上形成微乳液并將其泵入井 下。注意，文獻(xiàn)中通常將這些微乳液描述為被稱為具有Winsor IV相行為的單相微乳液，但 本方法還包括使用三相體系，其中微乳液與過量的極性相(鹽水)和/或非極性相(油) 平衡，這通常稱為具有Winsor III相行為。更具體地，本文中的方法和組合物涉及使用例如微乳液的原位形成的流體，以移 除油基泥漿(OBM)或合成的油基泥漿(SBM)，以及在使用水基降濾失處理劑之前在使用SBM 或OBM鉆井的油井或氣井的地下儲層中逆轉(zhuǎn)巖石地層的可潤濕性。原位流體(例如微乳 液、納米乳液等)可以在至少一種表面活性劑和極性相(通常、但不限于水或鹽水)與OBM 或其它非極性物質(zhì)接觸并溶解OBM中的非極性物質(zhì)時形成。應(yīng)該理解本文的術(shù)語OBM包括 SBM。微乳液的原位流體形成的好處之一是水潤濕性處理劑在其初始配方中不需要任 何油或溶劑，或至少比可以在最后的微乳液中溶解的比例少得多，這使其在與巖石地層上 的OBM和其它非極性物質(zhì)接觸時具有更高的油或非極性物質(zhì)混合能力或清洗能力。另一個好處是任何顆?；蚱渌蜐櫇裥晕廴疚镉捎蜐櫇裥赞D(zhuǎn)變成水潤濕性。另外，由于其促進(jìn)了 酸和顆粒間的接觸，當(dāng)無機(jī)酸、有機(jī)酸、氧化劑、水溶性酶(例如催化劑)或這些組分的前體 (例如原位酸產(chǎn)生劑)在潤濕性逆轉(zhuǎn)過程之后在地下儲層中形成斑點時，水潤濕性改進(jìn)了 對損害的修補(bǔ)(包括但不限于濾餅破壞)。在一個非限制性變型中，可以期望使用酸或其 它損害清除添加劑，但只不過在可潤濕性改變之后，且更可能的是在鉆孔階段后的某個時 間。由于在例如微乳液或納米乳液或它們前體的流體的原位形成過程中，OBM(或SBM)被 水潤濕性處理劑接觸和吸收和/或所述油潤濕性的非極性物質(zhì)和巖石表面由油潤濕性轉(zhuǎn) 變成水潤濕性，表面活性劑和極性相(例如水)的共混物也可以含有酸、重晶石溶解劑(螯 合劑)或其它可以溶解酸溶性顆粒或溶解重晶石和其它顆粒以及分解任何聚合物類降濾 失添加劑(如果存在的話)的前體添加劑。在很多情況下，表面活性劑可以是表面活性劑 共混物并且常常為表面活性劑和助表面活性劑混合物，其中助表面活性劑為短的兩親性物 質(zhì)，例如醇(在非限定性實例中，為以它們的不同異構(gòu)化結(jié)構(gòu)存在的丙醇、丁醇、戊醇)以及 二醇、和乙氧基化的和丙氧基化的醇或酚。醇在這里也被記作中等極性的物質(zhì)；即介于例如 油的非極性物質(zhì)和例如水的極性物質(zhì)之間的中間物。在一個非限制性的實施方案中，原位形成的乳液可以通過使用表面活性劑、極性 流體和相對少量的非極性流體和/或中等極性流體制得。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)形成井下原位乳液 時，注入已經(jīng)含有一些溶解的油的表面活性劑水溶液(在非限制性的實施例中僅為約2至 約5%左右)有時候是有幫助的。換言之，注入的流體可以認(rèn)為是僅含有2%油的單相微乳 液，然后一旦在儲層中，這種流體將溶解巖石地層上為原位的油，從而成為另一種含有更多 油(在非限制性的情況下，約30或40%)的單相微乳液。這種處理體系的凈效應(yīng)可改進(jìn)操作者將水基處理劑泵入儲層以例如改進(jìn)降濾失控 制的能力，并從而改進(jìn)生產(chǎn)井的生產(chǎn)率或者降低高花費的S/0BM鉆井液在壓裂區(qū)域(無論是 在儲層中或儲層上方)中的損失。在另外的例子中，非極性物質(zhì)的改變可通過穿過注入/生 產(chǎn)間隙或向地層中泵入預(yù)先形成的SPME產(chǎn)生原位形成的流體(例如單相微乳液)來實現(xiàn)。 可以理解的是，對于本發(fā)明的方法及其組合物，沒有必要認(rèn)為對于所有的油潤濕 性巖石或濾餅使其可潤濕性逆轉(zhuǎn)才是成功的。如果與不使用本文的微乳液相比，使用本文 中無論是否原位形成的微乳液(例如單相微乳液)使得更多的油潤濕性巖石地層逆轉(zhuǎn)且變 成了水潤濕性，或者與不使用微乳液或其它類似的組合物的情況相比，與螯合劑一起使用 所述微乳液使得更多巖石表面變得具有相對更大的水潤濕性，則獲得了成功。或者，如果至 少部分巖石地層變成了水潤濕性，則認(rèn)為該方法和組合物是成功的。在一個非限制性的實 施方案中，至少大部分(>50%)的巖石變成了水潤濕性。當(dāng)然，通常希望盡可能多地使巖 石地層從油潤濕性轉(zhuǎn)變?yōu)樗疂櫇裥?。本文的方法和組合物的一個非限制性目標(biāo)是逆轉(zhuǎn)巖石 的可潤濕性以獲得較高的隨后有效弓I入處理劑的百分比。本文描述的地下儲層潤濕性逆轉(zhuǎn)技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用。通過將井眼潤濕可逆轉(zhuǎn)性 和/或清洗的化學(xué)方面與驅(qū)替技術(shù)結(jié)合，認(rèn)為用OBM(例如逆乳液流體)鉆井后地下儲層的 缺點可以得到顯著減少或消除。本文的方法和組合物可以用來逆轉(zhuǎn)地下巖石的可潤濕性，并且還可以消除、修復(fù) 和/或修補(bǔ)由原油中的大分子沉積所引起的損害，例如浙青質(zhì)在儲層多孔介質(zhì)上沉積的情 況?？梢韵钠渌鼡p害包括混有或包括來自儲層的或引入到鉆井泥漿中的任何非極性物質(zhì)(油及其它烴類)以及注入井下的其它物質(zhì)的任何乳液。 因此，與其它沒有使用例如單相微乳液和/或包括酸或其它組分的單相微乳液在 內(nèi)的微乳液(原位或其它的)的相同方法和組合物相比，本文中的方法和組合物具有以下 優(yōu)勢能夠在泵送處理劑如降濾失處理劑之前逆轉(zhuǎn)地下巖石的可潤濕性，從而提高和改進(jìn) 降濾失處理劑或其它處理劑對地層的粘附，且因此提高了處理劑的有效性，例如控制、防止 或阻止井漏。水潤濕性處理劑還可以減少地層傷害，以及由此帶來的烴回收率增加和/或 注水率增加。微乳液為以下至少三種組分的熱力學(xué)穩(wěn)定的宏觀上均勻的混合物極性相和 非極性相(通常、但不限于水和有機(jī)相)和至少一種表面活性劑(經(jīng)常多于一種表面活性 齊U，例如具有助表面活性劑如醇、特別是當(dāng)使用離子表面活性劑時)，如在以下參考文獻(xiàn)中 所提及:J. L. Salager 和 R. E. Anton, “離子微乳液(Ionic Microemulsions) ”，第 8 章，在 P. Kumar 和 K. L. Mittal 編輯的《微乳液科技手冊》(Handbook of Microemulsion Science andTechnology), Marcel Dekker Inc. New York 1999，第 247-280 頁中。合適的助表面活 性劑包括但不必限于一元醇或者多元醇、低分子量有機(jī)酸或者胺、聚乙二醇、例如丁氧基 乙醇等的低乙氧基化溶劑、和它們的混合物。微乳液自發(fā)地形成并顯著地區(qū)別于熱力學(xué)不 穩(wěn)定的粗乳液，后者的形成依賴于強(qiáng)烈的攪拌能量。微乳液是本領(lǐng)域公知的，并且請將注 意力關(guān)注于S. Ezrahi, A. Aserin和N. Garti，“第7章單相(ffinsor IV)微乳液體系的聚 結(jié)行為(Aggregation Behavior inOne-Phase (ffinsor IV) Microemulsion Systems)，，,在 P. Kumar 和 K. L. Mittal 編輯的《微乳液科技手冊》(Handbook of MicroemulsionScience and Technology)，Marcel Dekker, Inc.，New York, 1999，第 185-246 頁中。所引用的章節(jié)描述了由Winsor定義的微乳液相行為的類型=Winsor I、ffinsor II和Winsor III。體系或制劑定義為當(dāng)其含有與過量的油相平衡的微乳液時，Winsor I ；當(dāng)其含有與過量的水平衡的微乳液時，Winsor II ；和當(dāng)其含有與過量的水和過量的油 平衡的中間相微乳液時，Winsor III。作者還描述了沒有過量的油或過量的水的單相微乳 液Winsor IV。雖然不希望受任何一種理論的限制，但認(rèn)為在本方法和組合物中形成的微 乳液為Winsor IV型，這意味著整個體系至少在工藝開始時和其中某階段是微乳液相，隨 著儲層流體稀釋注入的制劑，最很可能結(jié)束時是一種或兩種過量的相。通過配方或組成上 的變化，熱力學(xué)穩(wěn)定的單相Winsor IV微乳液可以發(fā)展至形成細(xì)乳液或納米乳液，細(xì)乳液 或納米乳液為具有亞微米尺寸液滴的Winsor I或Winsor II兩相體系，并可以在長的時 間段內(nèi)保持穩(wěn)定，但并非如微乳液般永久穩(wěn)定，如在以下參考文獻(xiàn)中所說明J. L. Salager, 在Emulsions and Emulsion Stability (乳液和乳液穩(wěn)定性)中的“乳液相逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象 (Emulsion Phase Inversion Phenomena) ”，J. Sjobl6m編輯，第 2 版，第 4 章，第 185-226 頁，Taylor 禾口 Francis, London (2006)。適于產(chǎn)生本文的原位流體(例如單相微乳液)的表面活性劑包括但不必限于非離 子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑，且尤其是它們的 共混物。助溶劑或助表面活性劑例如醇為在微乳液配制中使用的任選的添加劑。合適的 非離子表面活性劑包括但不必限于烷基多糖苷、脫水山梨糖醇酯、甲基糖苷酯或醇的乙氧 基化物和它們的混合物。在一個非限制性變型中，聚乙二醇酯特別合適，其包括但不必限 于美國專利No. 7，238，647中所描述的那些。合適的陰離子表面活性劑包括但不必限于 堿金屬的烷基硫酸鹽、烷基或烷基芳基磺酸鹽、直鏈或支鏈烷基醚硫酸鹽和磺酸鹽、醇聚丙氧基化的和/或聚乙氧基化的硫酸鹽、烷基或烷基芳基二磺酸鹽、烷基硫酸氫鹽(alkyl disulfates)、烷基磺基琥珀酸鹽、烷基醚硫酸鹽、直鏈和支鏈的醚硫酸鹽和它們的混合物。 合適的陽離子表面活性劑包括但不必限于精氨酸甲酯、鏈烷醇胺和亞烷基二酰胺。在一個 非限制性的實施方案中，至少兩種表面活性劑的共混物可以用來原位產(chǎn)生單相微乳液，以 及其它原位流體。合適的表面活性劑還可以包括氟碳表面活性劑，硅表面活性劑，可裂解的表面活性劑，二聚表面活性劑和含有非離子間隔臂中心伸出部(spacer-arm central extension) 和離子或非離子極性基團(tuán)的所謂長鏈表面活性劑(extended surfactant)?！翱闪呀獾谋砻?活性劑”是具有可控半衰期的特殊種類的表面活性劑，該表面活性劑通過它們的特定設(shè)計 (tailor-made)弱化學(xué)鍵中一些的斷裂而使其無活性，所述弱化學(xué)鍵在酸性水解、堿性水解 下或在紫外光存在下斷裂，為了使該物質(zhì)與隨后程序相容，或者為了選擇性地移除斷裂產(chǎn) 物，或者為了斷裂產(chǎn)物發(fā)揮新的功能。長鏈表面活性劑具有親脂性間隔臂和親水性極性頭。 在非限制性實施方案中，非離子間隔臂中心伸出部可以由聚丙氧基化、聚乙氧基化或這兩 種的混合產(chǎn)生?；蛘?，長鏈表面活性劑可以包含具有2-20個丙氧基部分的丙氧基化間隔臂 和具有0-20個乙氧基部分的乙氧基化間隔臂。長鏈表面活性劑可以具有親脂性部分，該親 脂性部分包括但不必限于線性或支鏈、飽和或不飽和的具有8-50個碳原子的烴鏈。另外， 長鏈表面活性劑具有親水極性頭，該親水極性頭可以包括但不必限于聚氧乙烯、硫酸鹽、乙 氧基硫酸鹽、羧酸鹽、乙氧基羧酸鹽、C6糖、木糖醇、二木糖醇、乙氧基木糖醇、羧酸鹽和木糖 醇(xytol)、羧酸鹽和葡萄糖。關(guān)于合適的長鏈表面活性劑的其它細(xì)節(jié)可以在2009年3月 31日提交的美國專利申請序列No. 12/414，888中找到。在另一個非限制性的實施方案中，SPME和原位流體制劑(例如粗乳液、納米乳液 等)可以含有助表面活性劑，所述助表面活性劑可以為具有約3-約10個碳原子的醇，在另 一個非限制性的實施方案中為具有約4-約6個碳原子的醇。合適的助表面活性劑的具體 例子包括但不必限于丁醇。這些助表面活性劑可以被烷氧基化，例如乙氧基化和/或丙氧 基化，雖然在大多數(shù)情況下應(yīng)該存在充足的乙氧基化以實現(xiàn)本文所述的方法的目的。在一 個非限制性的實施方案中，乙氧基單元的數(shù)目可為約3-約15個，或者從約6個，獨立地高 達(dá)約10個。在一個非限制性變型中，可以使用任選的助表面活性劑。與表面活性劑一起使用 的助表面活性劑的比例難以預(yù)先確定，且可受許多相關(guān)因素影響，所述因素包括但不必限 于表面活性劑的性質(zhì)，助表面活性劑的性質(zhì)，待移除、驅(qū)替或者以其它方式接觸或影響的鉆 井液的類型、井眼條件等。在一個非限制性實施方案中，被泵送的流體包括聚乙氧基化的烷 基硫酸鹽和聚甘油酯(例如從Oleon N. V.獲得的PG 8_10酯)的表面活性劑共混物，其具 有3. 4/1的游離OH/酯化OH摩爾比，任選具有被7. 5或更高的EO乙氧基化的烷基醇。在本文的一個非限制性實施方案中，SPME或原位形成的乳液含有非極性流體， 所述非極性流體可以包括合成流體，所述合成流體包括但不必限于酯流體；鏈烷烴(例如 Baker Hughes Drilling Fluids 的PARA-TEQ 流體)和異構(gòu)化的烯烴(例如Baker Hughes DrillingFluids的IS0-TEQ )。然而，柴油和礦物油，例如ESCAID 110 (從EXXON獲得)或 ECD 99-DW油(從TOTAL獲得)，也可以用作制備本文的流體體系的非極性流體。其它合適 的非極性流體包括但不必限于檸檬烯、菔烯和其它萜烯、二甲苯、互溶溶劑等等。如前面所提到的，原位形成活性制劑(例如納米乳液、單相微乳液等)的優(yōu)點是需要使用更少的非 極性液體(與預(yù)先形成的微乳液相比)，因為所有或大部分的該非極性液體在非極性物質(zhì) OBM(或SBM)本身中存在。這使得微乳液具有更高的能力，例如，逆轉(zhuǎn)巖石的可潤濕性以及 溶解油和非極性物質(zhì)中存在的其它物質(zhì)的能力。應(yīng)當(dāng)理解的是，待產(chǎn)生或形成的原位流體的量和待添加或包括的原位形成組分 (極性流體、非極性流體、表面活性劑和助表面活性劑，如果存在的話)的量是很難以高的 準(zhǔn)確度預(yù)先確定和預(yù)料的，這是由于其取決于許多相互關(guān)連的因素，所述因素包括但不必 限于鹽水類型、OBM或SBM類型、地層溫度、使用的特定表面活性劑或表面活性劑共混物 等。然而，為了使人們對使用量有所了解，在一個非限制性的實施方案中，原位流體(例如 單相微乳液)中的非鹽水組分的比例可以為約15-約85體積％，甚至約90體積％，在其它 非限制性的實施方案中，在有時稱作膠束溶液的稀釋的微乳液中可以為約1-約20體積％， 以及在另一種有時被稱作逆膠束溶液的稀釋的微乳液中為約70-約95體積％?？梢灶A(yù)期鹽水將成為原位流體(例如單相微乳液)的常用組分，并且任何常用鹽 水和制造它們的鹽，預(yù)期是適合于本文的組合物和方法的。雖然可以預(yù)期水是用于原位制 造微乳液的極性流體，但應(yīng)當(dāng)理解的是，例如醇和二醇的其它極性液體可以單獨或與水一 起使用。更具體地，本文的方法和組合物可以涉及用來物理上改變OBM (例如逆乳液)和其 它非極性物質(zhì)的單程水潤濕性處理劑從而使巖石變?yōu)樗疂櫇裥曰蚝艽蟪潭壬献優(yōu)樗疂櫇?性。本發(fā)明該方法不但物理上改變巖石表面和存在的任何非極性物質(zhì)的性質(zhì)，而且所得的 混入原位形成的單相微乳液(例如)中并其后進(jìn)一步微乳化或溶解的油組分，使得更加有 效地引入隨后的水基處理劑。由于外部的油轉(zhuǎn)化為水中的內(nèi)部乳化的油，大部分非極性流 體和顆粒物質(zhì)或者被移除，或者微小尺寸至僅為最小量的程度，或者減少保留在進(jìn)行處理 的地下儲層中的非極性組分的數(shù)量。 在一個非限制性的實施方案以及更進(jìn)一步的詳述中，本文的組合物和方法利用微 乳液或其它原位流體來使OBM和油潤濕性顆粒轉(zhuǎn)化為水基流體和水潤濕性顆粒。這種常常 被稱作逆轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化有若干的好處。非極性物質(zhì)是油潤濕性的，并且在某些完井操作中引起 相容性問題，例如注水和礫石充填中，而水基或水潤濕性組分自然地與大部分降濾失處理 齊IJ、注入水和鹽水基礫石充填載體流相容。另外，當(dāng)無機(jī)酸、有機(jī)酸、氧化劑、水溶性酶(催 化劑)和原位酸產(chǎn)生劑在處理之后(或期間)被置于井眼中時，將WBM和水潤濕性顆粒用 于地下儲層的損害修補(bǔ)是理想的。在另一個非限制性的實施方案中，適用于產(chǎn)生鹽水的鹽包括但不必限于氯化銨、 氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、溴化鈉、溴化鋅、溴化鈣、甲酸鈉、甲酸鉀、甲酸銫、氯化鎂或乙酸鎂 及它們的組合。鹽水的密度可以為約8. 41b/gal-約171b/gal (約1-約2. 04千克/升)， 本文可以在其它位置給出其它密度。依賴于用于井的流體所要求的密度，原位流體(例如單相微乳液)處理可以由不 同的鹽水和油共混物組成。這種技術(shù)不要求或歧視任何逆乳液。換言之，單相微乳液可以應(yīng)用于先前與任 何OBM體系接觸的儲層的可潤濕性逆轉(zhuǎn)，而不管其基油類型或用于配制泥漿的乳化劑如 何。這種多用性給予操作者基于井眼需要配制鉆井液時的靈活性。這與一些現(xiàn)有方法的情況不同， 它們需要高度專門的胺乳化劑，因為它們要求酸質(zhì)子化以逆轉(zhuǎn)潤濕性。在一 個非限制性的實施方案中，該方法和組合物在不存在例如松香胺的胺乳化劑和/或式為 R-N-[(CH2CH2R' A)XH]2的胺乳化劑(例如在美國專利No. 6，989，354中所描述的那些)的 情況下實施。在另一個非限制性實施方案中，本文描述的方法和組合物在不存在特別用作 助表面活性劑和/或助溶劑的丙酸酯(如在WO 2006/109016 Al中所述)的情況下實施和 使用。相對于其它0ΒΜ、逆乳液或其它非極性物質(zhì)移除方法的另一個重要特征是，通過浸 泡，也就是簡單接觸，使OBM乳液的油相微乳化進(jìn)入單相微乳液(或例如納米乳液、細(xì)乳液 或單相乳液的其它原位流體)，通過擴(kuò)散在從幾分鐘至幾天的時間跨度內(nèi)實現(xiàn)混合。與上述 方法相比，本發(fā)明的該處理工藝減少了形成微乳液所需要的能量。這種效率消除或減少了 起下鉆的次數(shù)，并且縮短了完井所需的時間?，F(xiàn)將參考下面實施例進(jìn)一步論述本發(fā)明，所述實施例不意欲以任何方式限制本發(fā) 明，而是提供用來說明本發(fā)明的一個非限制性實施方案。實施例1對于實施例1使用下面程序。1.在35 μ m陶瓷過濾圓盤上于150° F(66°C )下以500psi (3. 4MPa)過平衡積累 濾餅3小時。2.積累OBM濾餅之后，在150° F(66°C )下以IOOpsi (0. 7MPa)過平衡進(jìn)行微乳液 處理劑的處理，打開出口閥敞開以允許處理劑的處理物在目標(biāo)溫度下穿過OBM濾餅直到收 集了全部或大部分處理濾液或者達(dá)到最大3小時(圖1)。在小于3小時內(nèi)收集的濾液被認(rèn) 為是優(yōu)良的處理劑。3.在收集微乳液濾液后，在經(jīng)處理的濾餅的頂部加入LCM處理劑并將槽(cell)加 壓到1，OOOpsi (6. 9MPa)。打開出口閥并收集來自LCM處理劑的濾液30分鐘(圖2)。圖1和2顯示了用(1)微乳液處理劑、(2)常規(guī)表面活性劑處理劑處理和(3)鹽 水處理劑(基線)的試驗結(jié)果。如在圖2中所可看出，微乳液處理劑顯著改善了 LCM的濾失。在用微乳液處理之后使用殘留OBM濾餅的固體于水中的分散試驗顯示本文所描 方法有效地將濾餅的可濕潤性從油潤濕性逆轉(zhuǎn)到促進(jìn)高的濾失的水潤濕性。在用常規(guī)表面 活性劑處理劑處理和鹽水處理劑處理的情形中，殘留OBM濾餅為油潤濕性并且濾液體積非 常低。在前述說明書中，本發(fā)明已參考其具體實施方案進(jìn)行描述，且被認(rèn)為在提供有效 的逆轉(zhuǎn)地下儲層和巖石地層的可潤濕性的方法和組合物方面是有效的。然而，顯然可對其 做出各種改進(jìn)和改變而不脫離如所附的權(quán)利要求書所闡述的本發(fā)明的廣泛范圍。因此，本 說明書將以說明性而非限制性意義考慮。例如，落入所要求的參數(shù)范圍內(nèi)但在本文中在用 以逆轉(zhuǎn)巖石地層可潤濕性的特定組合物中未具體指定或嘗試的用于形成單相微乳液的組 分和其它用于形成原位流體的組分如表面活性劑、助表面活性劑、酸、溶劑、非極性液體等 的具體組合及其比例，預(yù)期在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，在一個非限制性實施方案中，對于天 然油潤濕性的油儲層，可以有利地使用本文的方法以另一種方向改變巖石地層的可潤濕 性，即使用油潤濕性處理劑改變先前與水基泥漿(WBM)接觸的巖石地層的可潤濕性。
如本文所使用的，在權(quán)利要求中，詞語“包含”和“包括”應(yīng)解釋為“包括但不限于”。本發(fā)明 可以適當(dāng)包括公開的要素，由公開的要素組成或基本上由公開的要素組 成，且可以在缺乏未公開的要素的情況下實施。
權(quán)利要求
1.一種改變先前與油基泥漿(OBM)接觸的巖石地層的可潤濕性的方法，該方法包括 將水潤濕性處理劑泵入巖石地層中，其中所述水潤濕性處理劑選自組合物，該組合物選自微乳液、納米乳液、乳液和細(xì)乳液，該組合物包含至少一種表面活性劑；至少一種非極性流體；和至少一種極性流體；以及原位乳液形成組分，包含至少一種表面活性劑；和至少一種極性流體；由此使巖石地層與所述組合物或所述原位形成的乳液接觸，其中在至少原位乳液形成 組分的情形中，至少一些第一非極性流體混入原位形成的乳液中； 使至少部分巖石地層的可潤濕性改變?yōu)樗疂櫇裥?；以?隨后將第二處理劑泵入巖石地層中，其中隨后的處理劑包含水。
2.權(quán)利要求1的方法，其中第二處理劑選自降濾失處理劑、交聯(lián)處理劑、儲層巖石清洗 處理劑、水平修復(fù)處理劑和它們的組合。
3.權(quán)利要求1的方法，其中至少一種表面活性劑選自非離子表面活性劑、陰離子表面 活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑、氟碳表面活性劑、硅表面活性劑，可裂解的表 面活性劑、二聚表面活性劑，以及含有非離子間隔臂中心伸出部和離子或非離子極性基團(tuán) 的長鏈表面活性劑，以及它們的混合物。
4.權(quán)利要求3的方法，其中在所述表面活性劑中非離子表面活性劑選自烷基多糖苷、脫水山梨糖醇酯、甲基糖苷酯、聚乙二醇酯、和醇 的乙氧基化物；陰離子表面活性劑選自堿金屬的烷基硫酸鹽、烷基或烷基芳基磺酸鹽、直鏈或支鏈烷 基醚硫酸鹽和磺酸鹽、醇聚丙氧基化的和/或聚乙氧基化的硫酸鹽、烷基或烷基芳基二磺 酸鹽、烷基硫酸氫鹽、烷基磺基琥珀酸鹽、烷基醚硫酸鹽、直鏈和支鏈的醚硫酸鹽； 陽離子表面活性劑選自精氨酸甲酯、鏈烷醇胺和亞烷基二酰胺； 禾口長鏈表面活性劑包含丙氧基化和/或乙氧基化的間隔臂，以及它們的混合物。
5.權(quán)利要求1或4的方法，其中至少一種極性流體還包含鹽水。
6.權(quán)利要求1或4的方法，其中所述原位乳液形成組分還包含選自非極性流體、中等極 性流體及它們的混合物的流體。
7.權(quán)利要求1或4的方法，其中所述組合物和/或原位形成的乳液為至少三種組分的 熱力學(xué)穩(wěn)定的宏觀上均勻的混合物，其中所述三種組分包括來自極性流體的極性相，至少 部分來自O(shè)BM的第一種非極性流體的非極性相，和至少一種表面活性劑。
8.權(quán)利要求1或4的方法，其中所述水潤濕性處理劑中的表面活性劑是離子表面活性 劑并且所述水潤濕性處理劑還包含助表面活性劑。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述助表面活性劑為選自一元醇或多元醇、低分子量有機(jī) 酸或胺、聚乙二醇、低乙氧基化溶劑和它們的混合物的表面活性物質(zhì)。
10.權(quán)利要求1或4的方法，其中所述水潤濕性處理劑還包含酸。
全文摘要
水潤濕性處理劑中的單相微乳液(SPME)和原位形成的微乳液可以在泵送高降濾失擠壓處理劑或交聯(lián)處理劑或其它水基處理劑之前用于逆轉(zhuǎn)先前用油基泥漿或合成基泥漿鉆取的地下巖石的可潤濕性。當(dāng)水潤濕性處理劑接觸非極性物質(zhì)時通過將非極性物質(zhì)溶入微乳液中而發(fā)生這種潤濕性逆轉(zhuǎn)?？梢栽谝环N或多種表面活性劑和極性相(例如水或鹽水)以及最終若干量的有機(jī)相接觸儲層地層并且逆轉(zhuǎn)多孔介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的可潤濕性時形成原位微乳液。所述微乳液有效用于逆轉(zhuǎn)由非極性物質(zhì)產(chǎn)生的可潤濕性，所述非極性物質(zhì)包括但不必限于油基泥漿、合成基泥漿、鏈烷烴、瀝青質(zhì)、乳液、砂漿以及它們的組合。
文檔編號C09K8/504GK102076809SQ200980123817
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者D·E·克拉克, L·奎因特羅, T·A·瓊斯 申請人:貝克休斯公司