包括陽離子聚合物的井筒應(yīng)用液及其使用方法
【專利摘要】一種方法，其包括將包括陽離子聚合物的井筒應(yīng)用液放入井筒中，其中該陽離子聚合物具有大約300,000道爾頓到大約10,000,000道爾頓的分子量。一種組合物，其包括井筒應(yīng)用液、陽離子聚合物和鹽水。
【專利說明】包括陽離子聚合物的井筒應(yīng)用液及其使用方法
[0001]本申請是分案申請，原國際申請的申請日為2010年2月11日、申請?zhí)枮?01080007875.4 (PCT/US2010/023808)、發(fā)明名稱為“包括陽離子聚合物的井筒應(yīng)用液及其
使用方法”。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]不適用
[0004]關(guān)于聯(lián)邦資助研究或開發(fā)的聲明
[0005]不適用
[0006]縮微膠片附件的引用
[0007]不適用【技術(shù)領(lǐng)域】
[0008]本公開一般地涉及井筒應(yīng)用液(wel lbore servicing fluid)。更具體地,該公開涉及包括陽離子聚合物的井筒應(yīng)用液及其制備和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0009]天然資源的地下沉積物，例如氣、水和原油，通常通過鉆井筒以開采包含這種沉積物的地下巖層或區(qū)域而采出。不同的井筒應(yīng)用液被用于鉆井筒和準備井筒以及鄰近地下巖層，用于從其采出材料。例如，當鉆井筒時，鉆井液通常循環(huán)通過井筒。一般來說，鉆井液可用于冷卻和潤滑鉆頭，以便去除巖屑、調(diào)節(jié)井眼和控制井筒壓力。一旦遇到了生產(chǎn)層，鉆井液通常被鉆開油層鉆井液(Drill-1n fluid)所代替，該鉆開油層鉆井液具有與普通鉆井泥衆(zhòng)相似的作用，但可包括鹽水，以便將對生產(chǎn)巖(producing rock)的損害最小化。完井液可在完成井筒的步驟中使用，并且修井液可用于進行井筒中的修井作業(yè)。
[0010]適合用于井筒的流體通常具有足夠的密度，以克服地層壓力并防止不需要的流體進入井筒。鹽水常常用于這些目的，因為其密度可通過調(diào)節(jié)其成分容易地進行控制。另外，這種流體可包含懸浮的固體，目的在于控制進入鄰近井筒的巖石的流體損失(失水量，fluid loss)。
[0011]在井筒應(yīng)用(servicing)中使用鹽水的挑戰(zhàn)在于該液體通常較低的粘度。較高粘度的含鹽水流體因為很多原因通常是可用的。例如，這種流體可在控制流體損失方面得到應(yīng)用，因為在流體損失期間，流體可作為濾出液進入儲集巖的多孔基巖的速率與流體粘度是成比例的。此外，如果這種流體能夠運送鉆屑、井筒中捕集的固體或固體添加劑——這也將取決于流體粘度，那么這種流體可得到另外的應(yīng)用。包括羥乙基纖維素(HEC)或黃原膠的聚合物已被用于增稠井筒應(yīng)用液，這是因為其可溶解在鹽水中并產(chǎn)生剪切稀化粘度，其還提供了固體懸浮能力和流體損失控制。然而，這些聚合物(即HEC，黃原膠)在相對低的溫度下會失去它們的增稠能力，由此限制了它們在超過240 ? F——對于HEC——和280 ?F——對于黃原膠——溫度下的可用性。另外，在升高的溫度下，這些聚合物可與鹽水中的多價陽離子交聯(lián)，形成凝膠或沉淀物。鹽水中增稠劑(例如HEC，黃原膠)可溶性的喪失可引起地層或填砂損害，由此限制了井中烴的流動。因此，存在改進的包含鹽水的井筒應(yīng)用液及使用其的方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在此公開了一種方法，其包括將包括陽離子聚合物的井筒應(yīng)用液放置于井筒中，其中該陽離子聚合物具有大約300，000道爾頓到大約10，000, 000道爾頓的分子量。
[0013]在此也公開了一種組合物，其包括井筒應(yīng)用液、陽離子聚合物和鹽水。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更全面的理解本公開，聯(lián)合附圖和詳細描述對以下的說明進行參考，其中相同的參考數(shù)字代表相同的部分。
[0015]圖1為相分離實驗的圖示。
[0016]圖2為來自實施例1樣品的粘度作為剪切速率函數(shù)的圖。
[0017]圖3為來自實施例1樣品的剪切應(yīng)力作為剪切速率函數(shù)的圖。
[0018]圖4為來自實施例3樣品的粘度作為溫度函數(shù)的圖。
[0019]圖5為來自實施例5樣品的粘度作為剪切速率函數(shù)的圖。 [0020]圖6為來自實施例5樣品的相分離的程度作為時間函數(shù)的圖。
[0021]圖7為來自實施例6樣品的流體損失作為時間平方根函數(shù)的圖。
[0022]圖8為來自實施例7樣品的粘度作為剪切速率函數(shù)的圖。
[0023]圖9為在350 ，來自實施例7樣品的粘度作為時間函數(shù)的圖。
[0024]圖10為來自實施例9樣品的粘度作為剪切速率函數(shù)的圖。
[0025]詳細描述
[0026]在開始時，應(yīng)當理解雖然下面提供了一種或多種實施方式的說明性實施，但公開的系統(tǒng)和/或方法可用很多技術(shù)來實施，這些技術(shù)不論是目前已知的還是存在的。本公開決不應(yīng)被這些說明性實施、附圖和下面說明的技術(shù)——包括在此說明和描述的示例性設(shè)計和實施——所限制，而且本發(fā)明可在所附權(quán)利要求的范圍和其全部等同物的范圍內(nèi)進行修改。
[0027]在此公開了包括陽離子聚合物的井筒應(yīng)用液。也在此公開了包括陽離子聚合物和鹽水的井筒應(yīng)用液。在此所用的“井筒應(yīng)用液”指的是如此水性液體，該水性液體可被放入井筒或地下巖層和/或用于準備井筒或地下巖層，以便從地層或井筒中采出材料。因此，井筒應(yīng)用液可用作例如鉆井液、修井液、完井液、壓裂液等。應(yīng)該理解“地下巖層”包括暴露的土地下方的地區(qū)和被水一例如海水或大洋水一覆蓋的土地下方的地區(qū)。
[0028]包括陽離子聚合物和鹽水的井筒應(yīng)用液在下文中稱為陽離子聚合物-鹽水組合物(CPBC)?？蓪PBC應(yīng)用于井筒，例如CPBC可用于控制流體損失和/或懸浮井筒中的固體。將CPBC應(yīng)用于井筒的方法將在本文后面進行更詳細地描述。
[0029]在一個實施方式中，CPBC包括陽離子聚合物(CP)。CP在此指由帶正電荷和帶負電荷的組分組成的聚合物。適合用于本公開的CP為與CPBC的其他組分相容的任何CP。另外，適合用于本公開的CP進一步以與通常存在于鹽水中的多價陽離子(例如Ca+2、Zn+2)具有低反應(yīng)性或可忽略的反應(yīng)性為特征。在一個實施方式中，CP具有足夠的分子量，以便能夠賦予鹽水粘度。在這個實施方式中，CP具有大約300，000道爾頓到大約10，000, 000道爾頓的分子量，可選地具有大約350，000道爾頓到大約1，000, 000道爾頓，可選地大約400，000道爾頓到大約750，000道爾頓，可選地大約450，000道爾頓到大約650，000道爾頓，可選地大約475，000道爾頓到大約550，000道爾頓，可選地大約500，000道爾頓的分子量。
[0030]在一個實施方式中，CP包括多胺，可選地聚(烯丙胺)，可選地季銨，可選地聚烷基鹵化銨，可選地聚烯丙基烷基鹵化銨，可選地聚二烯丙基二甲基氯化銨或其組合。在另一個實施方式中，CP包括聚烯丙基烷基鹵化銨、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯咪唑或其組合。CP可為均聚物，可選地為共聚物，例如乙烯胺和烯丙胺的共聚物或丙烯酰胺和烯丙胺的共聚物。適合用于本公開的CP的例子非限定性地包括聚二烯丙基二甲基氯化銨均聚物(聚DADMAC)、聚DADMAC-烯丙胺共聚物、聚DADMAC-乙烯吡咯烷酮共聚物、聚DADMAC-乙烯咪唑共聚物、聚DADMAC-丙烯酰胺共聚物、聚乙烯胺、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯吡咯烷酮-甲基丙烯酰胺-乙烯咪唑共聚物或其組合。在此描述類型的CP可為直鏈的、支鏈的或交聯(lián)的聚合物。在某些實施方式中，CP未交聯(lián)。
[0031]在一個實施方式中，CP包括聚DADMAC，該聚DADMAC是從NorthavenChemicals, SNF Inc.和Ciba Corporation可商業(yè)上獲得的。該聚DADMAC的分子結(jié)構(gòu)為:
[0032]
【權(quán)利要求】
1.井筒應(yīng)用液組合物，其包括: 陽離子聚合物， 鹽水,和 固體， 其中所述陽離子聚合物具有300，000道爾頓到10，000, 000道爾頓的分子量； 其中所述鹽水以基于所述井筒應(yīng)用液總體積的95vol.%到99.8vol.%的量存在于所述井筒應(yīng)用液中； 其中所述固體是選自碳酸鐵、碳酸鎂、碳酸鈣或重晶石、赤鐵礦、鈦鐵礦、碳酸鐵、碳酸鎂和碳酸鈣的組合的加重劑；并且 其中所述井筒應(yīng)用液在Ssec-1到SOOsec-1的剪切速率下和24 0C (75 0F )到260 0C (500 0F )的溫度下顯示了剪切稀化流變性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述陽離子聚合物包括多胺、聚(烯丙胺)、聚烷基鹵化銨、聚烯丙基烷基鹵化銨、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯咪唑、乙烯胺和烯丙胺的共聚物、丙烯酰胺和烯丙胺的共聚物、聚二烯丙基二甲基氯化銨均聚物(聚DADMAC)、聚DADMAC-烯丙胺共聚物、聚DADMAC-乙烯吡咯烷酮共聚物、聚DADMAC-乙烯咪唑共聚物、聚DADMAC-丙烯酰胺共 聚物、聚乙烯胺、乙烯吡咯烷酮-甲基丙烯酰胺-乙烯咪唑共聚物或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述陽離子聚合物是聚二烯丙基二甲基氯化銨均聚物或共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述陽離子聚合物未交聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述陽離子聚合物以基于所述組合物總重量的0.14kg/L (0.51b/BBl)到 0.43kg/L (151b/BBl)的量存在。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述鹽水是溴化鈉(NaBr)、溴化鈣(CaBr2)、溴化鋅(ZnBr2)、溴化鉀(KBr)、氯化鈉(NaCl)、氯化鈣(CaCl2)、氯化鋅(ZnCl2)、氯化鉀(KCl)或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述鹽水具有l(wèi)kg/L(8.41b/gal)到2.3kg/L(19.21b/gal)的密度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述組合物在0.1sec-1到lOsec—1的剪切速率下、在240C (75 0F )到2600C (500 0F )的溫度下維持100厘泊到40，000厘泊的粘度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述固體以基于所述組合物總體積的0.28kg/L(llb/BB1)到 1.14kg/L(4001b/BBl)的量存在。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述固體包括碳酸鈣。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述井筒應(yīng)用液具有0%到60%的相分離程度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述井筒應(yīng)用液形成穩(wěn)定的懸浮液。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述液體作為非牛頓流體。
【文檔編號】C09K8/035GK103952127SQ201410162829
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2009年2月16日
【發(fā)明者】K·B·?？怂? 申請人:切弗朗菲利浦化學(xué)公司