專利名稱：控制井眼內(nèi)的壓力和靜電荷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及當(dāng)約束體積內(nèi)的流體正被加熱時(shí)控制由該約束體積內(nèi) 容納的流體產(chǎn)生的壓力的方法。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及控 制由井眼內(nèi)的套管柱組件描述的環(huán)形體積內(nèi)的壓力的方法。
背景技術(shù)：
在鉆井眼，例如油井的過程中，通常將較大直徑的金屬管的各個(gè) 段固定在一起以形成布置在該井眼每一部分內(nèi)的套管柱或套管襯。每個(gè)套管柱可以從地面附近的井頭設(shè)施懸掛下來(lái)?；蛘撸?一些套管柱可 以呈襯柱形式，該襯柱從套管的前位部分的埋設(shè)深度附近伸出。在這 種情況下，該襯柱將從襯懸桂器上的套管的前位部分懸吊下來(lái)。套管 柱通常由許多通過螺紋接頭或其它連接裝置彼此連接的接頭或片段組 成，各自約為四十英尺長(zhǎng)。這些接頭通常是金屬管，但是也可以是非 金屬材料例如復(fù)合管道。這種套管柱用來(lái)通過阻止孔穴壁塌陷來(lái)提高 井眼完整性。此外，套管柱阻止流體從一個(gè)地層運(yùn)動(dòng)到井眼穿過的另一個(gè)地層。
通常，在鉆井眼的下一部分之前，套管柱的每一部分固定在井眼內(nèi)。因此，井眼的每一隨后的部分必須具有小于前位部分的直徑。例如，井眼的第一部分可以接收直徑20英寸的表面(或?qū)?套管柱。 井眼的接下來(lái)的若干部分可以接收分別具有直徑16英寸、13 3/8英寸 和9 5/8英寸的中間(或保護(hù))套管柱。井眼的最后的部分可以接收分別具有直徑7英寸和4 1/2英寸的生產(chǎn)套管柱。當(dāng)固井作業(yè)完成并且水 泥固化時(shí)，在由每一套管柱的外表面描述的環(huán)隙中存在水泥柱。
被井孔穿透的地下區(qū)域通常由水硬性水泥組合物密封。在這種應(yīng)用中，使用水硬性水泥組合物將管柱例如套管和襯管固定在井孔中。 在進(jìn)行這些基礎(chǔ)固井操作中，將水硬性水泥組合物泵送入由井孔壁和
置于其中的管柱的外表面界限的環(huán)形空間。允許該水泥組合物在該環(huán) 形空間中固化以形成硬化的基本上不透性水泥的環(huán)形鞘，該鞘支撐和 使該管柱在井孔中定位并且將該管柱的外表面密封到井孔的壁上。水 硬性水泥組合物還用于各種其它固井作業(yè)，例如密封高滲透區(qū)或地下 區(qū)域中的裂縫，堵塞管柱中的裂紋或孔穴等。
包括多于一個(gè)套管柱的套管組件界限井眼內(nèi)的相鄰?fù)奶坠苤?間的一個(gè)或多個(gè)環(huán)形體積。通常，當(dāng)安裝套管柱時(shí)，每個(gè)環(huán)形體積至 少在某種程度上填充有存在于井眼中的流體。在深井中，環(huán)形體積內(nèi)
的流體量(即，環(huán)形流體)可能是顯著的。每個(gè)l英寸厚x 5000英尺長(zhǎng) 的環(huán)隙將容納大致50， OOO加侖，這取決于套管柱的直徑。
在油氣井中，常見的是，地層的一部分必須與該井的其余部分隔 離。這通常如下實(shí)現(xiàn)使后續(xù)柱的水泥柱的頂部向上到前位套管孰上 面的環(huán)隙內(nèi)。當(dāng)這隔離地層的同時(shí)，使水泥向上到套管孰內(nèi)部有效地 阻斷由自然的壓裂梯度提供的安全閥。代替在該靱處漏泄，任何壓力 增大將施加在該套管上，除非它可以在地面處放泄。大多數(shù)陸地井和 一些海上平臺(tái)井安裝有為每個(gè)套管環(huán)隙提供通路的井頭并且可以迅速 地放泄表觀的壓力提高。另一方面，大多數(shù)海下井頭設(shè)施不為套管環(huán) 隙提供通路并且可能產(chǎn)生密封的環(huán)隙。因?yàn)樵摥h(huán)隙被密封，所以內(nèi)壓 力可能相應(yīng)于溫度的提高而顯著地增加。
在套管柱的安裝期間環(huán)形體積中的流體通常將處于或靠近海底的 環(huán)境溫度。當(dāng)加熱環(huán)形流體時(shí)，它膨脹并且可能導(dǎo)致相當(dāng)大的壓力增 加。這種條件通常存在于所有生產(chǎn)井中，但是在深水井中是最明顯的。 深水井很可能由于環(huán)隙壓力增大而損壞，原因在于相比在生產(chǎn)期間采 出流體的高溫，置換流體的低溫。環(huán)形體積中流體(當(dāng)它被密封時(shí)) 的溫度通常將是環(huán)境溫度，該環(huán)境溫度可以在0下-100下(例如34下) 的范圍內(nèi)，其中較低的溫度最通常出現(xiàn)在井上方具有相當(dāng)大水深的海 底井中。在從儲(chǔ)層生產(chǎn)期間，產(chǎn)出流體在相當(dāng)高的溫度下穿過生產(chǎn)管 道。50下-300T的溫度是預(yù)期的，并且經(jīng)常遇到125下-250下的溫度。
產(chǎn)出流體的較高溫度增加套管柱之間的環(huán)形流體的溫度，并且增
加對(duì)每個(gè)套管柱的壓力。用于環(huán)形體積的常規(guī)液體在恒壓下隨溫度膨
脹；在環(huán)形空間的恒定體積中，增加的流體溫度導(dǎo)致顯著的壓力增加。 恒壓下，基本上不能壓縮的水流體可能在從環(huán)境條件到生產(chǎn)條件的溫 度變化過程中體積增加超過5%。在恒定體積下，溫度的這種增加可能 導(dǎo)致壓力增加高達(dá)大約IO， OOOpsig。增加的壓力顯著地增加套管柱破 壞的概率，對(duì)井的操作帶來(lái)災(zāi)難性后果。
需要的是用流體體系替換環(huán)形體積內(nèi)的至少 一 部分常規(guī)流體的方 法，該流體體系隨著流體的溫度增加比體積減小。還需要的是控制環(huán) 形體積中的流體體系內(nèi)的任何靜電荷聚集以降低火花風(fēng)險(xiǎn)的方法。
環(huán)隙壓力增大(APB)問題在石油鉆井/回收工業(yè)中熟知的。參見 B. Moe和P. Erpelding,"Annular pressure buildup: What it is and what to do about it," Deepwater Technology, p. 21-23，8月
(2000 )和P. 0udeman和M. Kerem， "Transient behavior of annular pressure buildup in HP/HT wells," J. of Petroleum Technology, v. 18， no. 3， p. 58-67 ( 2005 )。此前已經(jīng)才艮道了數(shù)種可 能的解決方案A.如R. F. Vargo， Jr.等人的"Practical and Successful Prevention of Annular Pressure Buildup on the Marlin Project, 11 Proceedings-SPE Annual Technical Conference and Exhibition, p. 1235-1244， ( 2002 )所述注射氮?dú)獍l(fā)泡的水泥隔層， B.如J. H. Azzola等人的"Application of Vacuum Insulated Tubing to Mitigate Annular Pressure Buildup," Proceedings-SPE Annual Technical Conference and Exhibition， p. 1899-1905 ( 2004 )所述 的真空絕緣管道，C.如C. P. Leach和A丄Adams， " A New Method for the Relief of Annular Heat-up Pressure," 在proceedings-SPE Annual Technical Conference and Exhibition, p. 819-826， ( 1993 ) 所述的可壓碎泡沫隔層，D.如R. Williamson等人的"Control of Contained-Annulus Fluid Pressure Buildup," 在 proceedings, SPE/IADC Drilling Conference paper Number 79875
(2003 )所述的水泥不足，完高度粘固，優(yōu)選的滲漏通道或通氣口，增強(qiáng)的套管(更強(qiáng))和使用可壓縮流體，和E.如J. Staudt在美國(guó)專 利號(hào)6，457，528 ( 2002 )和US專利號(hào)6， 675， 898 ( 2004 )中所述使用防 爆盤組件。這些現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例(雖然可能有用)不會(huì)提供APB問題的完 全防護(hù)，這是由于執(zhí)行困難或禁止性的成本，或這兩者。我們的發(fā)明 相對(duì)易于執(zhí)行并且是成本有效的。
發(fā)明內(nèi)容
如本文所描述的那樣，提供了控制約束體積內(nèi)的壓力以及控制任 何靜電荷聚集的方法。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及在約束體積內(nèi)控制壓力和降低靜 電荷聚集的方法，該方法包括
a)提供在體積內(nèi)含有第一流體的體積，該第一流體具有第一壓力 和第一溫度；
b )用第二流體替換在該體積內(nèi)的至少一部分第一 流體，該第二流 體包含(i)至少一種可聚合單體和(ii)至少一種抗靜電劑；
c) 將該體積密封以產(chǎn)生約束體積；和
d) 將在該約束體積內(nèi)的流體加熱，以使該流體處于第二壓力和第 二溫度，
其中該單體在該第一溫度和笫二溫度之間的溫度下聚合，該單體聚合伴隨著該約束體積內(nèi)的壓力降低以使該第二壓力低于當(dāng)該約束體 積僅含第一流體時(shí)在第二溫度下的壓力。
上述方法中的抗靜電劑優(yōu)選包含親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)。該抗 靜電劑優(yōu)選是中性和/或離子表面活性劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，該抗靜 電劑優(yōu)選是陰離子磷酸酯。在其它實(shí)施方案中，該抗靜電劑選自ZELEC TY 、 ZELEC 1]『和它們的混合物。在附加的實(shí)施方案中，該抗靜電劑 是季銨鹽。優(yōu)選地，以第二流體總體積的大約O. 05vol。/。-大約5voiy。的 量將抗靜電劑添加到上述方法中，更優(yōu)選以第二流體總體積的大約 0. lvol。/。-大約lvol。/。的量添加。
在一個(gè)獨(dú)立的實(shí)施方案中，提供了在井眼的套管結(jié)構(gòu)內(nèi)控制壓力 和降低靜電荷聚集的方法，其中該壓力可以根據(jù)井眼內(nèi)的位置而改變。在這個(gè)實(shí)施方案中，壓力和溫度涉及環(huán)形體積內(nèi)的單個(gè)位置。因此，該方法包4舌
a )提供環(huán)形體積，該環(huán)形體積由井眼內(nèi)的兩個(gè)套管柱描述并且在 該環(huán)形體積內(nèi)的選取位置含有具有第一壓力和第 一溫度的第 一流體；
b )用第二流體替換該環(huán)形體積內(nèi)的至少 一 部分第 一 流體，該第二 流體包含(i )在第二壓力和第一溫度和第二溫度之間的溫度下聚合的 單體，和(ii )至少一種抗靜電劑；
c)將該環(huán)形體積密封以產(chǎn)生約束體積；和
d )加熱該約束體積內(nèi)的流體，以使在選取位置的流體處于第二壓 力和第二溫度；
其中預(yù)先選擇該第二流體以使在該選取位置的第二壓力比當(dāng)該約 束體積在第二溫度下僅含第一流體時(shí)在該約束體積內(nèi)的選取位置處的 壓力低。
在一個(gè)實(shí)施方案中，盡管環(huán)形體積內(nèi)的流體的溫度提高，但是在 該環(huán)形體積內(nèi)的選取位置在第二溫度下存在的第二壓力等于在該位置的第一壓力。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在該選取位置的第二壓力比在該 選取位置的第一壓力高至多50%，優(yōu)選地至多30%，更優(yōu)選至多15%。
在一個(gè)獨(dú)立的實(shí)施方案中，方法涉及環(huán)形體積內(nèi)的最大壓力和靜 電荷聚集的減少。對(duì)于具有相當(dāng)大垂直長(zhǎng)度的環(huán)形體積，由環(huán)形流體 產(chǎn)生的靜水壓力引起穿越該垂直距離的壓力梯度，其中在該環(huán)形體積 最深位置的壓力大于該井眼頂部的壓力，其中位置與地球的中心有關(guān)。 因此，環(huán)形體積內(nèi)存在壓力是最高壓力的位置。因此，在這個(gè)實(shí)施方 案中，提供了在井眼的套管結(jié)構(gòu)內(nèi)控制最大壓力和降低靜電荷聚集的 方法，該方法包括
a )提供環(huán)形體積，該環(huán)形體積由井眼內(nèi)的兩個(gè)套管柱描述并且在 該環(huán)形體積內(nèi)含有在第一溫度下具有第一最高壓力的第一流體；
b )用第二流體替換該環(huán)形體積內(nèi)的至少一部分第一流體，該第二 流體包含(i )在第一溫度和第二溫度之間的溫度下聚合的單體，和(U ) 至少一種抗靜電劑；
c) 將該環(huán)形體積密封以產(chǎn)生約束體積；和
d) 將該約束體積內(nèi)的流體加熱到比該第 一溫度高的高溫，以使至 少一部分流體處于第二最高壓力；
其中預(yù)先選擇該第二流體以使第二最高壓力比當(dāng)該約束體積在該 高溫下僅含第一流體時(shí)該約束體積內(nèi)的最高壓力低。
在一個(gè)實(shí)施方案中，環(huán)形體積內(nèi)的第二最高壓力等于第一最高壓 力。在這個(gè)實(shí)施方案中，盡管環(huán)形體積內(nèi)的流體的溫度提高，但是該 密封的環(huán)形體積內(nèi)不存在凈壓力增加。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第二最 高壓力比第一最高壓力高至多50%，優(yōu)選地至多30%，更優(yōu)選至多15%。
在另一個(gè)獨(dú)立的實(shí)施方案中，提供了在約束體積內(nèi)控制壓力和降 低靜電荷聚集的方法，該方法包括
a) 在第一壓力和第一溫度下提供含第一流體和第二流體的體積， 該第二流體包含(i )在該第一溫度和第二溫度之間的溫度下聚合的單 體，和(n )至少一種抗靜電劑；
b) 將該體積密封以產(chǎn)生約束體積；
c) 將該約束體積內(nèi)的第 一流體和第二流體加熱，以使該第 一流體 和第二流體處于第二壓力和第二溫度；
其中預(yù)先選擇該第二流體以使該第二壓力低于當(dāng)該約束體積僅含 第一流體時(shí)在笫二溫度下的壓力。
在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，笫二流體包舍單體和至少一種抗靜電
劑，其中當(dāng)該單體在按照該密封環(huán)形體積內(nèi)的條件的溫度和壓力下聚 合(體積減小)時(shí)，靜電荷聚集被該抗靜電劑驅(qū)散。因此，提供了在 井眼內(nèi)的環(huán)形體積內(nèi)控制壓力和降低靜電荷聚集的方法，包括
a)用第一流體填充該環(huán)形體積；
b )在該環(huán)形體積內(nèi)用包含聚合體系和至少 一種抗靜電劑的第二流 體替換至少一部分第一流體；和
c)密封該環(huán)形體積。
上述方法中的抗靜電劑優(yōu)選包含親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)，其中 該抗靜電劑的疏水性基團(tuán)被含該單體和/或聚合物的第二流體吸引，和
13
其中該抗靜電劑的親水基保持在該第二流體和周圍空氣的界面處以使 以傳導(dǎo)方式驅(qū)散靜電荷，從而阻止電弧。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，抗靜 電劑是中性和/或離子表面活性劑。優(yōu)選地，以第二流體總體積的大約
0. 05vor/。-大約5vol。/。的量，更優(yōu)選以第二流體總體積的大約O. lvo"/。-
大約ivoiy。的量添加抗靜電劑。
連同其它因數(shù)一道，本發(fā)明基于具有不平常熱膨脹性能的流體體 系的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樵摿黧w在恒壓下膨脹的程度比不可壓縮流體所預(yù)期的 小。本發(fā)明進(jìn)一 步基于經(jīng)由將上述抗靜電劑添加到流體體系中來(lái)控制 這些流體體系內(nèi)的靜電荷聚集而降低火花和燃燒風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)現(xiàn)。因此， 雖然被約束在密封體積中，但是當(dāng)加熱時(shí)，與常規(guī)流體所預(yù)期的相比， 本發(fā)明的流體在該密封體積內(nèi)引起更低的壓力增加并且顯示對(duì)靜電荷 聚集的更多控制。
圖l示出了本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案，顯示了開口環(huán)形體積，在 此期間，第二流體正被添加到該環(huán)形體積中。
圖2示出了本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案，顯示了密封的環(huán)形體積，
該環(huán)形體積包含本文公開的處于第二溫度和第二壓力下的第二流體。
圖3示出了試驗(yàn)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖4示出了試驗(yàn)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)這一詳細(xì)描述，以下簡(jiǎn)稱和定義適用。必須指出，本文所使
用的單數(shù)形式"a"、 "an"以及"the"包括復(fù)數(shù)指示,除非上下文明確指 明相反。因此，例如，所謂的"化合物"包括許多化合物。
1本文討論的出版物僅是提供其在本申請(qǐng)?zhí)峤蝗掌谥暗墓_內(nèi) 容。在此不應(yīng)理解為承認(rèn)本發(fā)明由于在前的發(fā)明而沒有資格早于這種 公開。另外，所提供的
公開日期可能不同于實(shí)際的
公開日期，這可能 需要獨(dú)立地加以證實(shí)。
除非另有說明，用于說明書和權(quán)利要求中的以下術(shù)語(yǔ)具有下面給 出的意義
"鹵素"是指氟、氯、溴或碘。
"硝基"是指基團(tuán)-NO2。
"亞硝基"是指基團(tuán)-NO。
"羥基"是指基團(tuán)-OH。
"羧基"是指基團(tuán)-COOH。
"低級(jí)烷基"是指含l-6個(gè)碳原子的一價(jià)烷基，包括直鏈和支鏈烷 基。這一術(shù)語(yǔ)由基團(tuán)例如曱基、乙基、異丙基、正丙基、正丁基、異 丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基等示例。
"取代的低級(jí)烷基"是指含一個(gè)或多個(gè)取代基，優(yōu)選一個(gè)至三個(gè)取 代基的烷基，其中該取代基選自氨基、亞硝基、硝基、卣素、羥基、 羧基、酰氧基、酰基、氨基?；桶被恃趸?。"低級(jí)烯基"是指含2-6 個(gè)碳原子的線性不飽和一價(jià)烴基或具有3-8個(gè)碳原子、含至少一個(gè)雙鍵 (-C=C-)的支化一價(jià)烴基。烯基的實(shí)例包括但不限于，烯丙基、乙烯 基、2-丁烯基等。
"取代的低級(jí)烯基"是指含一個(gè)或多個(gè)取代基，優(yōu)選一個(gè)至三個(gè)取 代基的烯基，其中該取代基選自氨基、亞硝基、硝基、卣素、羥基、 羧基、酰氧基、?；?、氨基酰基和氨基羰氧基。
術(shù)語(yǔ)"環(huán)烷基"是指含3-6個(gè)碳原子并具有單個(gè)環(huán)狀環(huán)的環(huán)狀烷基， 包括例如環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基和環(huán)己基。
"烷氧基"是指基團(tuán)"低級(jí)烷基-o-",后者包括例如，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧 基、1，2-二甲基丁氧基等。
"氨基"是指基團(tuán)NITRb，其中IT和Rb獨(dú)立地選自氫、低級(jí)烷基、取 代的低級(jí)烷基和環(huán)烷基。
"酰氧基"是指基團(tuán)H-C (0) 0-、低級(jí)烷基-C (0) 0-、取代的低級(jí) 烷基-C (0)0-、低級(jí)烯基-C ( 0 ) 0-、取代的低級(jí)烯基-C ( 0 ) 0-和環(huán) 烷基-C(0)0-，其中低級(jí)烷基、取代的低級(jí)烷基、低級(jí)烯基、取代的 低級(jí)烯基和環(huán)烷基如本文所限定。
"?；?是指基團(tuán)H-C (0)-、低級(jí)烷基-C (0)-、取代的低級(jí)烷基
-C (0)-、低級(jí)烯基-C (0)-、取代的低級(jí)烯基-C (0)-、環(huán)烷基-c (0)-，其中低級(jí)烷基、取代的低級(jí)烷基、低級(jí)烯基、取代的低級(jí)烯基和環(huán)烷基如本文所限定。
"氨酰基"是指基團(tuán)-NRC (0)低級(jí)烷基、-NRC (0)取代的低級(jí)烷 基、-NRC (0)環(huán)烷基、-NRC (0)低級(jí)烯基和-NRC (0)取代的低級(jí)烯 基，其中R是氫或低級(jí)烷基，其中低級(jí)烷基、取代的低級(jí)烷基、低級(jí)烯 基、取代的低級(jí)烯基和環(huán)烷基如本文所限定。
"氨基羰氧基"是指基團(tuán)-NRC (0) 0-低級(jí)烷基、-NRC (0) 0-取代 的低級(jí)烷基、-NRC (0) 0-低級(jí)烯基、-NRC (0) 0-取代的低級(jí)烯基、 -NRC (0) 0-環(huán)烷基，其中R是氬或低級(jí)烷基，其中低級(jí)烷基、取代的 低級(jí)烷基、低級(jí)烯基、取代的低級(jí)烯基和環(huán)烷基如本文所限定。
"脂族化合物"是指非芳族有機(jī)化合物，其中碳原子按直鏈或支鏈 而不是按苯環(huán)連在一起。脂肪族化合物的一個(gè)實(shí)例是甲烷。脂族化合 物不但包括脂肪酸和鏈烷烴的其它衍生物(例如，烷烴)，而且包括 不飽和化合物，例如乙烯(例如，烯烴)和乙炔(例如，炔烴)。
"抗靜電劑"是指減少或驅(qū)散靜電荷在本文所述可聚合單體中聚集 的任何化合物。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，抗靜電劑具有親水性 和疏水性基團(tuán)。該抗靜電劑的疏水性基團(tuán)被含該單體和/或聚合物的第 二流體吸引。該抗靜電劑的親水基保持在該第二流體和周圍空氣的界 面處以使以傳導(dǎo)方式驅(qū)散靜電荷，從而阻止電弧。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí) 施方案中，抗靜電劑是表面活性劑。
"脂肪酸"是指具有通式CnH2n+1COOH的羧酸衍生物，包括含至少四個(gè) 碳原子，優(yōu)選含至少八個(gè)碳原子的飽和或不飽和脂族化合物。
"中性或離子表面活性劑"是指具有親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)的化 合物。該表面活性劑的疏水性基團(tuán)被含該單體和/或聚合物的第二流體 吸引，并且其中該表面活性劑的親水基保持在該第二流體和周圍空氣 的界面處以使以傳導(dǎo)方式驅(qū)散靜電荷，從而阻止電弧。在優(yōu)選的實(shí)施 方案中，表面活性劑可以用作本發(fā)明各種實(shí)施方案中的抗靜電劑。
"鹽"是指衍生自本領(lǐng)域中熟知的各種有機(jī)和無(wú)機(jī)平衡離子的鹽并
且包括，僅通過舉例，鈉、鉀、鈣、鎂、銨、四烷基銨等；并且當(dāng)該 分子含有堿性官能團(tuán)時(shí)，包括有機(jī)或無(wú)機(jī)酸的鹽，例如鹽酸鹽、氫溴 酸鹽、酒石酸鹽、甲磺酸鹽、乙酸鹽、馬來(lái)酸鹽、草酸鹽等。優(yōu)選地， 鹽是無(wú)機(jī)酸鹽，例如鹽酸鹽。
"任選"或"任選地"是指隨后描述的事件或情形可以，但不必發(fā)生， 并且該描述包括其中所述事件或情形發(fā)生的情況和其中不發(fā)生的情 況。例如，"任選被烷基一取代或二取代的芳基"是指該烷基可以但不 必存在，并且該描述包括其中所述芳基被烷基一或二取代的情況和其 中所述芳基沒有被烷基取代的情況。
本發(fā)明提供流體體系，該流體體系當(dāng)在約束體積內(nèi)被加熱時(shí)壓力 增加到比常規(guī)體系更低的值并且該流體體系由于靜電荷聚集的減少而 降低了火花和燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。將該約束體積密封以阻止流體的逃逸。因 此，本發(fā)明提供當(dāng)將密封或約束體積內(nèi)的流體加熱到高溫時(shí)降低該體 積內(nèi)壓力增加效果的流體和方法。
在一個(gè)實(shí)施方案中，該體積可以是任何被密封、然后被加熱的含 流體的體積。本發(fā)明體積的非限制性實(shí)例是反應(yīng)容器，用于進(jìn)行例如， 化學(xué)反應(yīng)。該體積(最初充滿第一流體)是開放的，是指可以使流體 進(jìn)入和離開該體積。在該體積被密封之前，使第二流體進(jìn)入該體積， 取代該體積中的至少一部分第一流體。然后密封該體積以阻止流體進(jìn) 一步流入和流出該體積，并且將該體積內(nèi)的流體加熱。這種加熱導(dǎo)致 該體積內(nèi)的壓力增加到相當(dāng)大的程度，尤其是采用液相流體，更尤其 是采用基本上不能壓縮的液相流體的情況下。因此，本發(fā)明提供具有 以下性能的第二流體，即當(dāng)包含在密封體積內(nèi)并加熱到目標(biāo)溫度時(shí)， 該體積內(nèi)的壓力比當(dāng)該體積僅包含第 一流體時(shí)的壓力低。因?yàn)榧s束體 積和第二流體可能聚集靜電荷，所以第二流體還包含抗靜電劑以降低 靜電荷聚集和降低火花和燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。
在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供在井眼內(nèi)，尤其是在套管 組件內(nèi)的環(huán)形體積內(nèi)控制壓力的方法，該套管組件已經(jīng)安裝在打算例 如，從儲(chǔ)層提取資源的井眼中。資源的實(shí)例包括原油、天然氣液、石
油蒸氣(例如，天然氣)、合成氣(例如，一氧化碳)、其它氣體(例如，二氧化碳、氮?dú)?和水或水溶液。使用本文描述的第二流體實(shí)現(xiàn)壓力的控制。這些實(shí)施方案尤其對(duì)火花和燃燒敏感。因此，已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)向第二流體中添加抗靜電劑允許降低火花和燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。
套管組件包括套管柱，該套管柱用于保護(hù)通過鉆入陸地形成的井眼側(cè)面。通過套管組件內(nèi)的兩個(gè)相鄰的同心套管柱將環(huán)形體積分界。 在油氣井的構(gòu)造期間，通常使用旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆入陸地的地層以形成井眼。 隨著旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆入陸地，鉆井流體(工業(yè)中稱為"泥漿")流通穿過井眼。通常經(jīng)由鉆管的內(nèi)部從地面泵送泥漿。通過經(jīng)由該鉆管連續(xù)地泵送鉆井流體，該鉆井流體可以流出鉆管的底部并經(jīng)由井眼壁和鉆管之間的環(huán)形空間流回到井表面。當(dāng)想要某種地質(zhì)信息和當(dāng)將該泥漿再循環(huán)時(shí)，通常讓該泥漿返回到地面。泥漿用來(lái)幫助潤(rùn)滑和冷卻鉆頭并促 進(jìn)當(dāng)鉆井眼時(shí)巖屑的除去。此外，由孔穴中的泥漿柱產(chǎn)生的靜水壓力阻止噴出，該噴出可能由于井眼內(nèi)遇到的高壓而發(fā)生。為了阻止高壓引起的噴出，將重的重物投入泥漿以使該泥漿具有比在鉆井中預(yù)期的任何壓力大的靜水壓力。
在不同的深度必須使用不同類型的泥漿，因?yàn)榫壑械膲毫﹄S井眼深度的增加而增加。例如，在2，500ft.的壓力比在l， 000ft的壓力高得多。在l，000ft.使用的泥漿的重量不足以使用在2， 500ft.的深度， 否則可能發(fā)生噴出。在海底井中的極限深度處泥漿的重量必須特別重以抵消高壓。然而，這種特別重的泥漿的靜水壓力可能引起泥漿開始侵入或漏入地層，從而產(chǎn)生泥漿的循環(huán)液漏失。套管柱用來(lái)為井眼加村里以阻止鉆井泥漿的滲漏。
為了能夠使用不同類型泥漿，采用不同的套管柱以消除井眼中出現(xiàn)的寬的壓力梯度。為了開始，使用輕質(zhì)泥漿鉆井眼到需要重質(zhì)泥漿的深度。這通常在稍微超過l，OOOft處發(fā)生。在這一階段，將套管柱插入井眼中。將水泥漿泵送入套管并且在水泥漿之后泵送流體例如鉆井泥漿或水的柱塞流以將水泥推動(dòng)到套管外部和井眼內(nèi)部之間的環(huán)隙中。用于形成水泥漿的水的量將在寬范圍內(nèi)變化，這取決于所選的水硬性水泥的類型，所要求的漿料稠度，具體作業(yè)的強(qiáng)度要求和手頭的 一般作業(yè)條件。
通常，使用水硬性水泥，尤其是波特蘭水泥將井套管固定在井眼 內(nèi)。水硬性水泥是由于水合反應(yīng)的發(fā)生而凝固并顯示抗壓強(qiáng)度的水泥， 該水合反應(yīng)允許它們?cè)谒履袒蚬袒?。允許水泥漿凝固并^5更化而使 套管固定就位。水泥還提供地面下地層的層間封隔并且?guī)椭柚咕?的坍塌或侵蝕。
在設(shè)置第一套管后，鉆孔繼續(xù)進(jìn)行直到再次將井眼鉆到需要更重 質(zhì)泥漿的深度并且該所需要的更重質(zhì)泥漿開始侵入和漏入地層，通常
在大約2， 500英尺處。再次，將套管柱插入此前安裝的套管柱內(nèi)部的井 眼中，并如以前那樣添加水泥漿。
還可以在井眼中使用多個(gè)套管柱以隔離兩種或更多種不應(yīng)該彼此 連通的地層。例如，在墨西哥灣發(fā)現(xiàn)的特殊情況是在大約2，000英尺的 深度流動(dòng)的高壓淡水砂。由于高壓，在那種水平通常需要額外的套管 柱。否則，該砂子將漏入泥漿或采出流體。
海下井頭通常具有固定到海底的外殼和在該外井頭外殼內(nèi)接收的 內(nèi)井頭外殼。在近海井的完井期間，經(jīng)由安裝在外殼上方的BOP組將套 管和管道掛降入井頭外殼內(nèi)的支撐位置中。在井的完井之后，用具有 適合的閥門的采油樹(Christmas tree )替換BOP組用于控制井流體的
生產(chǎn)。將套管掛相對(duì)于外殼孔密封并將管道掛相對(duì)于該套管掛或外殼 孔密封，以使有效地在該套管和管柱之間的環(huán)隙和該管道桂上方的外 殼孔中形成流體屏障。在布置和密封套管桂后，安裝套管環(huán)隙密封件 用于壓力控制。如果該密封件在地面井頭上，則通常該密封件可以具 有與套管環(huán)隙連通的端口。然而，在海下井頭外殼中，存在大直徑的 低壓外殼和較小直徑的高壓外殼。因?yàn)楦邏?，為了安全起見，該高?外殼必須沒有任何端口。 一旦密封高壓外殼，就無(wú)法讓孔穴在套管掛 下面以便使防噴。
圖1中代表性示出的是實(shí)施本發(fā)明原理的方法。在本文描述的方法 和其它設(shè)備和方法的以下描述中，方向術(shù)語(yǔ)例如"上方"，"下面"，"
上部"，下部"等僅是為了便于參照附圖而使用。此外，應(yīng)該理解的是，在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本文描述的本發(fā)明的各種實(shí)施方案可以按各種取向使用，例如傾斜、反轉(zhuǎn)、水平、垂直等，和按各種構(gòu)造使用。本文描述的方法可應(yīng)用于陸地部位和水下部位中的井眼。應(yīng)當(dāng)理解，井眼在該井眼進(jìn)入陸地的一端終止。在水下部位的情況下，終點(diǎn)處于水/陸地界面。
應(yīng)當(dāng)理解，本文使用的術(shù)語(yǔ)"井眼"和"套管柱"不應(yīng)認(rèn)為將本發(fā)明限制到方法的具體示出的元素。井眼可能是任何井眼，例如另一個(gè)井眼的分支，并且不一定直接延伸到地表。套管柱可能是任何類型的管 柱，例如襯柱等。術(shù)語(yǔ)"套管柱"和"襯柱"在本文中用來(lái)指示任何類型的管柱，例如片段或非片段的管柱，由任何材料(包括非金屬材料)制成的管柱等。因此，讀者將領(lǐng)會(huì)本文所使用的這些及其它描述性術(shù) 語(yǔ)僅是為了便于清楚解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，并且不用于限制本發(fā)明范圍。
圖l示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。已經(jīng)使用鉆柱50鉆出了井眼 10，并且已經(jīng)預(yù)先安裝了套管組件20，其包括至少兩個(gè)彼此同心排列 的套管柱。沒有示出鉆機(jī)，其具有支撐裝置用于支撐鉆柱，安裝套管 柱和將流體供給井眼。在圖1中，已經(jīng)安裝了套管柱22，并通過水泥塞 24在對(duì)著井眼10的一端或附近加以密封。
現(xiàn)特別注意套管柱40，其已經(jīng)被安裝以延伸到井眼終點(diǎn)34。很明顯，終點(diǎn)34可以是臨時(shí)終點(diǎn)，以使在安裝了套管柱40后可以進(jìn)一步將 井眼延伸?；蛘?，套管柱40可以延伸到地層5中的最終深度，并且在生 產(chǎn)開始之前不將井眼延伸。當(dāng)安裝套管柱40時(shí)，用流體填充由套管柱22的內(nèi)表面和套管柱40的外表面界限的環(huán)形體積42，并且通常用存在于井眼體積36內(nèi)的流體進(jìn)行填充。可以最初存在于環(huán)形體積中的常規(guī)流體包括鉆井流體或完井流體，這取決于鉆井作業(yè)的環(huán)境。最初在環(huán)形體積內(nèi)的流體(本文稱作第一流體)的性能經(jīng)選擇滿足鉆井眼專業(yè)人員鉆井以完井的需要。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一流體是使用常規(guī)定義的不可壓縮流體。
第一流體的組成對(duì)本發(fā)明不是決定性的，并且通常是用于鉆孔和 完井的各種流體之一，包括例如，鉆井流體或完井流體。鉆井流體可 以是水或油基的，并且可以進(jìn)一步包含表面活性劑、鹽、增重劑和任 何需要用于有效冷卻鉆頭、清除巖屑和保護(hù)并調(diào)理用于流體生產(chǎn)的井 眼的材料。同樣地，完井液可以是水或油基的，并且可以進(jìn)一步包含 用于清洗井眼和準(zhǔn)備從地層回收流體的安裝結(jié)構(gòu)的材料。
在圖1所示的方法中的階段，環(huán)形體積42經(jīng)由在套管一端的開口44 與井眼體積36流體連通。由46表示的環(huán)形體積的另一端與地面設(shè)備例 如鉆機(jī)(未顯示)流體連通，該地面設(shè)備具有回收經(jīng)由46離開該環(huán)形 體積的流體的裝置。環(huán)境關(guān)注提供使經(jīng)由46損失到環(huán)境中的流體量最 小化的激勵(lì)。
在本發(fā)明方法中，將包含至少一種可聚合單體和至少一種抗靜電 劑的第二流體經(jīng)由開口48引入井眼體積36以替換該環(huán)形體積42中的至 少一部分第一流體。開口48與供應(yīng)該第二流體的裝置流體連通。例如， 可以在鉆機(jī)或生產(chǎn)機(jī)上設(shè)置用于這一目的的泵送裝置。第二流體作為 柱塞流或段塞被供給該體積，并且以較純形式向下穿過井眼體積36。 在井眼終點(diǎn)34,第二流體經(jīng)由開口44進(jìn)入環(huán)形體積42,并且向上流動(dòng)， 驅(qū)動(dòng)最初在環(huán)形體積42中的在該第二流體段塞前面的笫一流體，并經(jīng) 由開口 4 6離開該環(huán)形體積。供給環(huán)形體積的第二流體的量是工程選擇 的問題，這取決于密封環(huán)形體積42內(nèi)部可以容許的壓力的大小。這種 量進(jìn)一步受例如，井系統(tǒng)的尺寸，第二流體當(dāng)供給環(huán)形體積時(shí)的溫度， 井中將產(chǎn)生的流體的溫度，生產(chǎn)期間環(huán)形體積中的流體的預(yù)期溫度， 套管柱的設(shè)計(jì)和規(guī)格等的影響。
在足夠量的第二流體已經(jīng)添加到環(huán)形體積42中以替換其中包含的 至少一部分第一流體后，密封該環(huán)形體積"。圖2示出了由在26的水泥 塞子和在28示出的套管環(huán)隙塞子密封的環(huán)形體積42。通常，套管環(huán)隙密封件將井眼的頂部密封，從而阻止流體從井眼逃逸到環(huán)境中。因此， 由套管柱的環(huán)形體積42表示的密封或約束的體積包含流體，該流體被 約束在原位并且被阻止以任何顯著的程度從該體積泄漏。
在圖2所示的實(shí)施方案中，用包含至少一種可聚合單體和至少一種抗靜電劑的第二流體替換包含在體積例如環(huán)形體積42內(nèi)的并在該體積內(nèi)具有第一壓力和第一溫度的至少一部分第一流體，以使該體積填充有該第一流體和第二流體的混合物。通過水泥塞子"和套管環(huán)隙塞子 28密封在該套管柱22和40之間的環(huán)形體積42。在該環(huán)形體積42內(nèi)的包 含第二流體的流體溫度通常在0-100下的范圍內(nèi)。對(duì)于海下設(shè)施，流體 溫度(即，第一溫度)通常小于60下，或小于40下，或例如，在25下 -35T的溫度范圍內(nèi)。
當(dāng)烴流體開始產(chǎn)生并向上流經(jīng)生產(chǎn)導(dǎo)管52并流出井眼10時(shí)，這些 流體通常在比第一溫度高的溫度下。50T-300T的采出流體溫度是預(yù) 期的，并且經(jīng)常遇到125下-250下的溫度。導(dǎo)管52內(nèi)的較熱的采出流體 將約束的環(huán)形體積42內(nèi)的流體加熱，以使該流體處于第二壓力和第二 溫度。在常規(guī)體系中，密封環(huán)形體積內(nèi)的流體壓力隨著溫度升高將開 始增加到顯著更高的壓力。
相反，根據(jù)本發(fā)明，預(yù)先選擇包含至少一種可聚合單體的第二流 體以使在約束體積內(nèi)的流體的溫度升高到第二溫度后，在該體積內(nèi)的 第二壓力比當(dāng)該約束體積在該第二溫度下僅含第 一流體時(shí)的壓力低。 因而，在將該體積內(nèi)的流體的溫度提高到第二溫度后，在該第二流體 中的可聚合單體聚合，伴隨著該約束體積內(nèi)的壓力降低，以使該第二 壓力低于當(dāng)該約束體積僅含第一流體時(shí)在第二溫度下的壓力。該第二 流體還包含至少 一種降低靜電荷聚集的抗靜電劑。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，抗靜電劑具有親水性和疏水性基 團(tuán)。該抗靜電劑的疏水性基團(tuán)被含該單體和/或聚合物的第二流體吸 引。該抗靜電劑的親水基保持在該第二流體和周圍空氣的界面處以使 以傳導(dǎo)方式驅(qū)散靜電荷，從而阻止電孤。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，抗靜 電劑是表面活性劑。
具有親水基和疏水性基團(tuán)的抗靜電劑的實(shí)例包括但不限于，選自 以下的陰離子磷酸酯和季銨鹽二 (十八烷基)二甲基氯化銨、二牛 油基二甲基氯化銨、二 (十六烷基)二甲基氯化銨、雙(二十二烷基)二甲基氯化銨、二 (十二烷基)二甲基氯化銨、二牛油基二甲基溴化 銨、二油基二甲基氫氧化銨、二牛油基二乙基氯化銨、二牛油基二丙 基溴化銨、二牛油基二丁基氟化銨、十六烷基癸基曱基乙基氯化銨、 雙[二牛油基二甲基銨]硫酸鹽、三[二牛油基二甲基銨]磷酸鹽和它們的混合物。
陰離子磷酸酯優(yōu)選選自ZELEC TYTm和/或ZELEC UNtm (都可以從 DuPont， Wilmington, DE獲得)。
由于第二流體中靜電荷聚集的減少，有可能顯著地降低與火花和燃燒相聯(lián)系的風(fēng)險(xiǎn)。
由本發(fā)明實(shí)踐獲得的利益和優(yōu)點(diǎn)與常規(guī)方法的缺陷成對(duì)比。環(huán)形體積最初填充有第一流體。第一流體的溫度可以在環(huán)境溫度或之下，這取決于在添加第一流體期間井眼的條件。對(duì)于海下井眼，可以通過水冷卻第一流體，通過該水，該第一流體從鉆井平臺(tái)處的來(lái)源在途中 流到井眼。在這些條件下，第一流體通常將處于在0下-IOO下的范圍內(nèi)的溫度。對(duì)于海下設(shè)施，流體溫度(即，第一溫度)通常小于60下，或小于40下，或例如，在25下-35下的溫度范圍內(nèi)。在流體密封在環(huán)形體積內(nèi)后，它被向上穿過井眼中的生產(chǎn)管道52的采出流體加熱；升高的溫度通常導(dǎo)致壓力增加，有時(shí)高到災(zāi)難性的程度。此外，可能存在由于約束體積中靜電荷的聚集引起的火花和燃燒的風(fēng)險(xiǎn)，這可能導(dǎo)致災(zāi)難性的破壞。
環(huán)隙壓力
相反，根據(jù)本發(fā)明，通過本文公開的方法將環(huán)形體積內(nèi)的這種壓 力控制到易控制的程度。在本發(fā)明實(shí)踐中，將包含流體的約束體積加熱，以使在該約束體積內(nèi)的流體處于第二壓力和第二溫度。在一個(gè)實(shí) 施方案中，第二壓力在整個(gè)約束體積中是均勻的。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第二壓力可以在該體積內(nèi)處處不同。在這個(gè)實(shí)施方案中，因此，第二壓力(和第二溫度)與該環(huán)形體積內(nèi)的具體位置(稱作選取位置)有關(guān)。例如，井眼中的套管組件內(nèi)的環(huán)形體積可以具有數(shù)百、甚至數(shù)千英尺的深度(vertical extent)。在該流體填充的井眼內(nèi)的靜水壓
力因此預(yù)期在井眼底部比在其頂部高。在另一個(gè)實(shí)施方案中，因此， 本發(fā)明方法涉及控制環(huán)形體積內(nèi)的最大壓力(考慮該體積內(nèi)的靜水壓 頭及其它因素)。
對(duì)本公開內(nèi)容來(lái)說，目標(biāo)壓力是在本發(fā)明實(shí)踐期間環(huán)形體積內(nèi)所 需的壓力。在一個(gè)實(shí)施方案中，在本發(fā)明實(shí)踐中的目標(biāo)壓力是第二壓 力，該第二壓力比該約束體積僅含第一流體時(shí)低。在另一個(gè)實(shí)施方案 中，第二壓力等于環(huán)形體積內(nèi)的第一壓力。在另一個(gè)實(shí)施方案中，預(yù) 先選擇包含至少一種可聚合單體的第二流體以使減少靜電荷聚集，包 含在密封環(huán)形體積內(nèi)的第二流體在第二溫度下的第二壓力比在第一溫度下且僅含第一流體的未密封環(huán)形體積的第一壓力高至多50%，優(yōu)選至 多30%，更優(yōu)選至多15%。
在很多情況下，可以測(cè)量第一壓力、第一溫度、第二壓力和第二 溫度并且各自的數(shù)值可以是已知的。然而，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員將承認(rèn)， 可以在不知道這些參數(shù)的數(shù)值的情況下全面實(shí)踐本發(fā)明。對(duì)本發(fā)明實(shí) 踐足夠的是，第二壓力維持在小于壓力極限，在該壓力極限下，其中容納流體的容器(例如套管柱)的完整性將被損害到不可接受的程度。
第二流體體系
在本發(fā)明實(shí)踐中，通過第二流體至少部分地替換在環(huán)形體積內(nèi)的 第一流體。當(dāng)在此使用時(shí)，添加到環(huán)形體積中以控制該環(huán)形體積內(nèi)的 壓力的流體稱作笫二流體或，在替代方案中，稱作環(huán)形流體。
一般而言，第二流體包含液體組分和有助于本文所述性能的附加 組分。根據(jù)本發(fā)明，附加組分包括至少一種可聚合單體和至少一種抗 靜電劑。液體組分可以包含水、烴或這兩者，包括例如，鉆井流體的 一種或多種組分。包含溶解的有機(jī)和/或無(wú)機(jī)鹽、酸或堿的水溶液可以 包括在第二流體體系中?？梢园N混合物，包括通常存在于鉆井流 體或完井流體中的材料。實(shí)例包括柴油、C6-C20混合物、醇、醛、酮、 醚、羰基化物、芳族化合物、鏈烷烴和環(huán)烷烴?？梢园ň哂羞B續(xù)水 相和不連續(xù)有機(jī)相的乳液；或者，可以包括具有連續(xù)有機(jī)相和不連續(xù) 水相的乳液。
另外，第二流體可以包括液相作為連續(xù)相，并且還包括固體，該 固體可以作為漿料或作為塊狀顆粒存在?；蛘?，第二流體可以包含液體作為連續(xù)相，該連續(xù)相具有氣相層，或包含呈在液體內(nèi)的泡沫形式 的氣相。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第二流體按任何或所有上述形式包含 液、氣和固相。在每個(gè)備選方案中，第二流體相對(duì)于流體溫度的增加 具有出乎意料的膨脹性能。
靜電荷聚集可能在約束體積內(nèi)發(fā)生。此外，用第二流體替換環(huán)形 體積內(nèi)的一部分第一流體可能導(dǎo)致附加的第二流體靜電荷聚集。這種 靜電荷聚集導(dǎo)致火花和燃燒的風(fēng)險(xiǎn)增加，這可能具有災(zāi)難性的后果。
根據(jù)本發(fā)明，第二流體包含至少一種可聚合單體和至少一種抗靜 電劑。第二流體具有熱膨脹性能，與基本上不可壓縮的液體可能預(yù)期 的壓力增加相比，該性能引起環(huán)形體積內(nèi)更低的壓力增加。第二流體 還具有減少靜電荷聚集的性能，因?yàn)樵摰诙黧w包含至少一種抗靜電 劑。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，抗靜電劑具有親水性和疏水性基 團(tuán)。該抗靜電劑的疏水性基團(tuán)被含該單體和/或聚合物的第二流體吸 引。該抗靜電劑的親水基保持在該第二流體和周圍空氣的界面處以使 以傳導(dǎo)方式驅(qū)散靜電荷，從而阻止電弧。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，抗靜電劑是表面活性劑。
向第二流體中添加至少一種抗靜電劑減少與靜電荷聚集相聯(lián)系的風(fēng)險(xiǎn)。
可聚合單體
根據(jù)本發(fā)明，第二流體包含至少一種可聚合單體。因而，根據(jù)本發(fā)明，提供了如下控制約束體積內(nèi)壓力的方法提供包含單體的第二 流體，該單體在第二壓力和在第 一溫度至第二溫度之間的溫度下聚合，并伴隨比體積減小。因此，當(dāng)加熱時(shí)由于在密封環(huán)形體積之前被添加 到環(huán)形流體中的單體聚合而使該密封環(huán)形體積內(nèi)的壓力降低。當(dāng)添加 到環(huán)形體積中時(shí)，水溶性單體和水不溶性單體都可以聚合，并伴隨著體積減小(和相聯(lián)系的該環(huán)形體積內(nèi)的壓力降低)。相對(duì)于沒有本發(fā) 明特定單體的聚合的類似體系，在密封環(huán)隙的約束體積中，此種體積減小導(dǎo)致該約束體積內(nèi)的壓力降低，
本發(fā)明的單體可以與水、油或具有鉆井泥漿特征的更復(fù)雜的混合 物(包括第二流體準(zhǔn)備中的高密度組分)混合。該單體在第二流體中
的存在量為l-99voP/。，更優(yōu)選5-75vo1。/。，仍更優(yōu)選lQ-5Gvo1。/。。實(shí)例笫 二流體包含20vol。/。單體和80voiy。第二組分，該笫二組分包含水和高密 度材料例如硫酸鋇。
隨著單體的聚合，包括丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯和曱基丙烯酸 甲酯的聚合，液體單體和固體聚合物之間的多達(dá)25%的體積收縮率可能 由該聚合過程引起。參見，例如，"Acrylic and Methacrylic Ester Polymers"，Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,第 二版，J. Kroschwitz編，John Wiley & Sons, Inc.，第1巻，表20， p. 266， (1985 )和D. A. Tildbrook等人的"Prediction of Polymerization Shrinkage Using Molecular Modeling,". Poly. Sci; Part B: Polymer Phys ics， 41， 528-548 ( 2003 )。在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案 中，將單體懸浮或乳化(使用皂)在水中成為含合適聚合引發(fā)劑的水/ 油混合物，泵送入環(huán)形空間，并且在粘固后，聚合發(fā)生(再次，利用 在接近凝固溫度下的緩慢動(dòng)力學(xué))，其中采用單體和水的"。/。vol/vo1 混合物可以達(dá)到高達(dá)5%的總體積降低。
丙烯酸系單體的非限制性實(shí)例包括丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，它 們的衍生物，丙烯酸，曱基丙烯酸，它們的鹽，N，N-二烷基氨基烷基 丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的酸鹽和季鹽，二烯丙胺的酸鹽，二烯丙基 二烷基銨鹽，丙烯酸或甲基丙烯酸磺烷基酯，丙烯酰胺烷基磺酸和它 們的鹽等。更優(yōu)選，丙烯酸系單體包括丙烯酸曱酯、甲基丙烯酸曱酯 和它們的混合物。可能對(duì)這種就地聚合方法實(shí)用的其它乙烯基單體的 非限制性實(shí)例包括其它丙烯酸系酯、甲基丙烯酸系酯、丁二烯、苯乙 烯、氯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己內(nèi)酰胺或其它這樣的油 和/或水溶性單體。
可以由為聚合方法選擇引發(fā)劑獲得附加利益。偶氮型引發(fā)劑在聚 合方法期間產(chǎn)生氮?dú)庾鳛楦碑a(chǎn)物。在約束環(huán)形體積中產(chǎn)生的所得氣相
組分(是可壓縮流體)可以幫助當(dāng)環(huán)形流體正被穿過生產(chǎn)管道的產(chǎn)物 流體加熱時(shí)控制該約束環(huán)形體積內(nèi)的壓力。還可以使用過氧化物引發(fā) 劑，這取決于產(chǎn)物流體的溫度和化學(xué)約束?；蛘撸绻缟纤霰话?封以控制聚合發(fā)生的時(shí)機(jī)，則還可以使用氧化還原引發(fā)劑體系例如過
石克酸銨和活化劑N，N，N ' N 四甲基乙二胺，或過石充酸鉀和活一化劑減i 酸亞鐵/亞硫酸氳鈉。
</column><column>該第二流體還包含至少一種降低靜電荷聚集的抗靜電劑。</column><column> 抗靜電劑
</column><column>約束體積在密封后可以聚集靜電荷。此外，在單體的處理期間和
單體的聚合期間，靜電荷可以聚集。靜電荷聚集增加火花的危險(xiǎn)并增 加燃燒和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)?？梢酝ㄟ^增加含已聚合單體的第二流體的導(dǎo)電
性控制靜電荷聚集。導(dǎo)電性的增加可以通過增加離子或電子導(dǎo)電性來(lái) 實(shí)現(xiàn)。還可以通過經(jīng)由吸濕增加導(dǎo)電性來(lái)控制靜電荷聚集。吸濕可以 使用泛稱為保濕劑的吸濕性抗靜電劑來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈円揽看髿鉂駳?的吸附發(fā)揮它們的有效性?？轨o電劑可以進(jìn)一步通過當(dāng)靜電荷聚集時(shí) 將它們驅(qū)散來(lái)工作；因此，靜電衰減率和表面導(dǎo)電率是抗靜電劑有效 性的常用量度。根據(jù)本發(fā)明，將起作用以驅(qū)散靜電荷的抗靜電劑添加 到聚合體系中。
</column><column>根據(jù)本發(fā)明，抗靜電劑是指在第二流體中減少或驅(qū)散靜電荷聚集 的化合物。因而，根據(jù)本發(fā)明，將抗靜電劑添加到含可聚合單體的第 二流體中。
</column><column>抗靜電劑的實(shí)例包括胺和酰胺、脂肪酸的酯、有機(jī)酸、聚氧乙烯 衍生物、多羥基醇、中性或離子表面活性劑、季銨鹽和它們的混合物。 抗靜電劑的其它實(shí)例包括脂肪酸鹽和叔胺的結(jié)合物、脂肪酰胺縮合物、 羥烷基脂肪酸酰胺、四烷基銨化合物、烷基丙胺、乙氧基化胺和它們 的混合物?？轨o電劑還有的其它實(shí)例包括(i)N-(2-幾烷基)乙醇胺； (ii) N，N-雙(2-羥乙基)高級(jí)脂族胺和高級(jí)脂族醇的組合；(iii) N- ( 2-羥基-3-十二烷氧基丙基)乙醇胺和N， N-雙(2-羥乙基)烷基胺 的組合；(iv)四氬嘧咬；和(v)它們的混合物。其它示例性的抗靜電劑可以選自單硬脂酸甘油酯、十八烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、 三乙醇胺硬脂酸鹽和它們的混合物。
抗靜電劑的附加實(shí)例包括(i ) N-曱基甘氨酸的N-酰基衍生物，其 中酰基是月桂?；⒂王；蜓苌砸佑偷幕旌现舅幔?ii)N-?；“彼狨ズ退鼈兊柠}；(iii) N,N-雙(2-羥乙基)高級(jí)脂族胺； 和(iv)它們的混合物，它們中的每一種在美國(guó)專利號(hào)4， 785， 032中進(jìn) 行了描述。N-酰基肌氨酸酯可以通過各種方法制備，包括美國(guó)專利號(hào) 2， 063， 987和美國(guó)專利號(hào)2， 729， 657、 3, 074， 980和3， 836， 551中描述的 那些方法。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，抗靜電劑具有親水性和疏水性基 團(tuán)。該抗靜電劑的疏水性基團(tuán)被含該單體和/或聚合物的第二流體吸 引。該抗靜電劑的親水基保持在該第二流體和周圍空氣的界面處以使 以傳導(dǎo)方式驅(qū)散靜電荷，從而阻止電弧。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，抗靜 電劑是表面活性劑。
具有親水基和疏水性基團(tuán)的抗靜電劑的優(yōu)選的實(shí)例包括但不限 于，選自以下的陰離子磷酸酯和季銨鹽二(十八烷基)二甲基氯化 銨、二牛油基二甲基氯化銨、二 (十六烷基)二甲基氯化銨、雙(二 十二烷基)二甲基氯化銨、二 (十二烷基)二甲基氯化銨、二牛油基 二甲基溴化銨、二油基二甲基氫氧化銨、二牛油基二乙基氯化銨、二 牛油基二丙基溴化銨、二牛油基二丁基氟化銨、十六烷基癸基甲基乙 基氯化銨、雙[二牛油基二曱基銨]硫酸鹽、三[二牛油基二甲基銨]磷 酸鹽和它們的混合物。
陰離子磷酸酯優(yōu)選選自ZELEC TYTm和/或ZELEC UN (都可以從 DuPont，Wilmington，DE獲得)。ZELEC 11^是陰離子磷酸酯，它是未 中和的磷酸酯并且不溶于水。另外，ZELEC UNTM具有含C廣dJ旨肪醇骨 架的高分子量。因此，ZELEC UNTM是磷酸和脂肪醇的未中和的水不溶性、 陰離子磷酸酯Cs-Cw烷基酯。ZELEC TYTM是含低分子量脂肪醇骨架的中 和了的、水溶性陰離子磷酸酯。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，以大約o. Qivol%-大約iovol%的量將至少一種抗靜電劑添加到第二流體中，更優(yōu)選，以大約o. 05vol%-大約5vol%的量將至少一種抗靜電劑添加到第二流體中，最優(yōu)選，以大約0. 1 vo1 %-大約lvol%的量將至少一種抗靜電劑添加到第二流體中。
實(shí)施例
實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)證實(shí)在乳液聚合方法中甲基丙烯酸甲酯的混合物的有效的體積收縮，并且通過下面的實(shí)施例，該方法證明在保持體積恒定， 同時(shí)監(jiān)測(cè)加熱循環(huán)期間的壓力的設(shè)備中(實(shí)施例l)，和在使用500英尺試驗(yàn)井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中(實(shí)施例2)有效。使用500英尺試驗(yàn)井實(shí)施使用含甲基丙烯酸甲酯和抗靜電劑的第二流體的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)(實(shí)施例3)。
實(shí)施例l
在200psig起動(dòng)壓力下用含水流體填充壓力容器(bomb)。然后密 封該容器以阻止流體從該容器逃逸，并從24℃加熱到100℃。如圖3所示，該容器內(nèi)的流體的壓力在加熱循環(huán)期間增加到14，OOOpsig。
在200psig起動(dòng)壓力下用水性乳液流體填充上面使用的壓力容器， 該水性乳液流體包含20%按體積填充的甲基丙烯酸甲酯(含偶氮型引發(fā) 劑)。然后密封該容器以阻止流體從該容器逃逸，并從24℃加熱到100℃。如圖3所示，該容器內(nèi)的流體的壓力增加到大約3000psig，但是增加率比僅有含水流體低。在大約70℃，引發(fā)甲基丙烯酸甲酯單體的聚合，并且該容器內(nèi)的壓力降低到小于該容器內(nèi)的初始?jí)毫Α?br>
實(shí)施例2
還進(jìn)行比例增大的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。將水用于在由7英寸和9-5/8英寸套管約束的環(huán)形空間內(nèi)的500英尺深試驗(yàn)井。在放置流體后，將該環(huán)形空間預(yù)加壓到500psig，然后通過在該7英寸管內(nèi)部的循環(huán)熱水加熱。在2個(gè)小時(shí)的期間內(nèi)，溫度輸入是190℉，并且溫度輸出是160℉ (歸因于 下孔穴地層吸收熱)。所得的壓力為大約2100psig (圖4)。
將如實(shí)施例1所述的類似乳液流體用于相同的試驗(yàn)井，該流體包含 20%按體積填充的甲基丙烯酸甲酯(含偶氮型引發(fā)劑)。在初始500預(yù)加壓之后的數(shù)分鐘內(nèi)，注意到，壓力已經(jīng)降至零，所以再次將該環(huán)隙 加壓至500psig。在2個(gè)小時(shí)的期間內(nèi)，溫度如前所述升高，并且注意
到，輸入與輸出溫度幾乎相同，這是由于聚合反應(yīng)產(chǎn)生的熱。壓力再次降低到零，然后緩慢地增加到240psig的最終穩(wěn)定壓力(圖4)。壓 力的顯著下降歸因于單體至聚合物的收縮。分析在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)收集的 樣品的單體和聚合物。證實(shí)存在痕量單體(<1%)，并且聚合物具有接 近3百萬(wàn)的重均分子量。
實(shí)施例3
使用如實(shí)施例1所述但還包含抗靜電劑的類似的乳液流體進(jìn)行比 例增大的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該乳液流體包含2 0%按體積填充的甲基丙烯酸曱酯 (含偶氮型引發(fā)劑)和l%按體積填充的Dupont Zelec TY或Zelec UN (Dupont，Wilmington，DE)。將乳液流體用于在由7英寸和9-5/8英寸 套管約束的環(huán)形空間內(nèi)的500英尺深試驗(yàn)井。在放置流體后，將該環(huán)形 空間預(yù)加壓到500psig，然后通過在該7英寸管內(nèi)部的循環(huán)熱水加熱。 在2個(gè)小時(shí)的期間內(nèi)，提高溫度輸入。由于單體至聚合物的收縮，壓力 降低。該抗靜電劑防止任何靜電荷的聚集。
雖然已經(jīng)詳細(xì)地并且參照本發(fā)明的具體實(shí)施方案描述了本發(fā)明， 但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說將顯而易見的是在不脫離本發(fā)明精神和范 圍的情況下可以作出各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.在約束體積內(nèi)控制壓力和降低靜電荷聚集的方法，包括a)提供在體積內(nèi)容納第一流體的體積，該第一流體具有第一壓力和第一溫度；b)用第二流體替換在該體積內(nèi)的至少一部分第一流體，該第二流體包含(i)至少一種可聚合單體和(ii)至少一種抗靜電劑；c)將該體積密封以產(chǎn)生約束體積；和d)將在該約束體積內(nèi)的流體加熱，以使該流體處于第二壓力和第二溫度，其中該可聚合單體在該第一溫度和第二溫度之間的溫度下聚合，和其中該可聚合單體的聚合伴隨著該約束體積內(nèi)的壓力降低以使該第二壓力低于當(dāng)該約束體積僅含第一流體時(shí)在第二溫度下的壓力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該體積是環(huán)形體積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該環(huán)形體積通過井眼內(nèi)的兩個(gè)同心 套管柱描述。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第 一溫度在0°F -100下的范圍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第二溫度在50下-300下的范圍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中該第二溫度在125下-250T的范圍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(c)的約束體積內(nèi)的流體處 于第一壓力和第一溫度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第一壓力是步驟(a)的體積內(nèi)的 第一流體的最大壓力，其中該第二壓力是步驟(d)的體積內(nèi)的流體的 最大壓力。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)的體積內(nèi)的流體在第一溫 度下的第一壓力處于該體積內(nèi)的選取位置，其中步驟(d)的體積內(nèi)的 流體在笫二溫度下的第二壓力處于該體積內(nèi)的所述的選取位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中該可聚合單體選自丙烯酸酯和甲基 丙烯酸酯。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中該可聚合單體的聚合是由選自以下的引發(fā)劑引發(fā)的偶氮型引發(fā)劑、過氧化物引發(fā)劑或過硫酸銨 /N， N， N' ， N'-四曱基亞乙基二胺氧化還原引發(fā)劑體系。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該抗靜電劑具有親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該抗靜電劑是中性和/或離子表面活性劑。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該抗靜電劑是陰離子磷酸酯。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中該抗靜電劑選自ZELECTYTM、 ZELEC UNTM和它們的混合物。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該抗靜電劑選自二 (十八烷基)二 曱基氯化銨、二牛油基二曱基氯化銨、二 (十六烷基)二曱基氯化銨、 雙(二十二烷基)二甲基氯化銨、二 (十二烷基)二甲基氯化銨、二牛 油基二甲基溴化銨、二油基二甲基氫氧化銨、二牛油基二乙基氯化銨、 二牛油基二丙基溴化銨、二牛油基二丁基氟化銨、十六烷基癸基甲基乙 基氯化銨、雙[二牛油基二甲基銨]疏酸鹽、三[二牛油基二甲基銨]磷酸 鹽和它們的混合物。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中以第二流體總體積的大約 0. 05vol%-大約5vol%的量將該抗靜電劑添加到第二流體中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中以第二流體總體積的大約O. lvol%-大約1vol%的量將該抗靜電劑添加到第二流體中。
19. 在井眼的套管結(jié)構(gòu)內(nèi)控制壓力和降低靜電荷聚集的方法，包括a) 提供環(huán)形體積，該環(huán)形體積由井眼內(nèi)的兩個(gè)套管柱描述并且在 該環(huán)形體積內(nèi)的選取位置容納具有第一壓力和第一溫度的第一流體；b) 用第二流體替換該環(huán)形體積內(nèi)的至少一部分第一流體，該第二 流體包含(i)在第二壓力、第一溫度和第二溫度之間的溫度下聚合的 單體，和(ii)至少一種抗靜電劑；c) 將該環(huán)形體積密封以產(chǎn)生約束體積；和d) 加熱該約束體積內(nèi)的流體，以使在選取位置的流體處于第二壓力和第二溫度；其中預(yù)先選擇該第二流體以使在該選取位置的第二壓力比當(dāng)該約 束體積在第二溫度下僅含第一流體時(shí)在該約束體積內(nèi)的選取位置的壓 力低。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中該第二壓力比第一壓力高至多5 0%。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中該第二壓力比第一壓力高至多30%。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中該第二壓力比笫 一壓力高至多15%。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中該第二壓力等于第一壓力。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中該抗靜電劑具有親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中該抗靜電劑是中性和/或離子表面 活性劑。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中該抗靜電劑是陰離子磷酸酯。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中該抗靜電劑選自ZELEC TYTM、 ZELEC UN，和它們的混合物。
28. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中該抗靜電劑選自二 (十八烷基) 二甲基氯化銨、二牛油基二甲基氯化銨、二(十六烷基)二甲基氯化銨、 雙(二十二烷基)二曱基氯化銨、二 (十二烷基)二甲基氯化銨、二牛 油基二曱基溴化銨、二油基二甲基氫氧化銨、二牛油基二乙基氯化銨、 二牛油基二丙基溴化銨、二牛油基二丁基氟化銨、十六烷基癸基甲基乙 基氯化銨、雙[二牛油基二甲基銨]硫酸鹽、三[二牛油基二甲基銨]磷酸 鹽和它們的混合物。
29. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中以第二流體總體積的大約 0. 05vol°/。-大約5vo"/。的量將該抗靜電劑添加到第二流體中。
30. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中以第二流體總體積的大約 0. 1 vo 1 %-大約1 vo 1 %的量將該抗靜電劑添加到第二流體中。
31. 在井眼的套管結(jié)構(gòu)內(nèi)控制壓力和降低靜電荷聚集的方法，包括a) 提供環(huán)形體積，該環(huán)形體積由井眼內(nèi)的兩個(gè)套管柱描述并且在 該環(huán)形體積內(nèi)容納在第一溫度下具有第一最高壓力的第一流體；b) 用第二流體替換該環(huán)形體積內(nèi)的至少一部分第一流體，該第二 流體包含(i )在第一溫度和第二溫度之間的溫度下聚合的單體，和(ii ) 至少一種抗靜電劑；c) 將該環(huán)形體積密封以產(chǎn)生約束體積；和d) 將該約束體積內(nèi)的流體加熱到比該第一溫度高的高溫，以使至 少一部分流體處于笫二最高壓力；其中預(yù)先選擇該第二流體以使第二最高壓力比當(dāng)該約束體積在該 高溫下僅含笫一流體時(shí)該約束體積內(nèi)的最高壓力低。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中該抗靜電劑具有親水性基團(tuán)和疏 水性基團(tuán)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中該抗靜電劑是中性和/或離子表面 活性劑。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中該抗靜電劑是陰離子磷酸酯。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中該抗靜電劑選自ZELEC TYTM、 ZELEC 冊(cè)TM和它們的混合物。
36. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中該抗靜電劑選自二 (十八烷基) 二甲基氯化銨、二牛油基二甲基氯化銨、二(十六烷基)二甲基氯化銨、 雙(二十二烷基)二甲基氯化銨、二 (十二烷基)二甲基氯化銨、二牛 油基二曱基溴化銨、二油基二甲基氫氧化銨、二牛油基二乙基氯化銨、 二牛油基二丙基溴化銨、二牛油基二丁基氟化銨、十六烷基癸基甲基乙 基氯化銨、雙[二牛油基二甲基銨]硫酸鹽、三[二牛油基二甲基銨]磷酸 鹽和它們的混合物。
37. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中以第二流體總體積的大約 0. 05vol。/。-大約5vo"/。的量將該抗靜電劑添加到第二流體中。
38. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中以第二流體總體積的大約 0. lvol%-大約lvol。/。的量將該抗靜電劑添加到第二流體中。
39. 在約束體積內(nèi)控制壓力和降低靜電荷聚集的方法，包括a) 在第一壓力和第一溫度下提供容納第一流體和第二流體的體積， 該第二流體包含U)在該第一溫度和第二溫度之間的溫度下聚合的單 體，和(ii)至少一種抗靜電劑；b) 將該體積密封以產(chǎn)生約束體積；c) 將該約束體積內(nèi)的第一流體和第二流體加熱，以使該第一流體 和第二流體處于第二壓力和第二溫度；其中預(yù)先選擇該第二流體以使該第二壓力低于當(dāng)該約束體積僅含 第一流體時(shí)在第二溫度下的壓力。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中該抗靜電劑具有親水性基團(tuán)和疏 水性基團(tuán)。
41. 根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中該抗靜電劑是中性和/或離子表面活性劑。
42. 根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中該抗靜電劑是陰離子磷酸酯。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42的方法,其中該抗靜電劑選自ZELEC TYTM、 ZELEC 冊(cè)TM和它們的混合物。
44. 根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中該抗靜電劑選自二 (十八烷基) 二甲基氯化銨、二牛油基二曱基氯化銨、二(十六烷基)二曱基氯化銨、 雙(二十二烷基)二甲基氯化銨、二 (十二烷基)二甲基氯化銨、二牛 油基二曱基溴化銨、二油基二甲基氫氧化銨、二牛油基二乙基氯化銨、 二牛油基二丙基溴化銨、二牛油基二丁基氟化銨、十六烷基癸基曱基乙 基氯化銨、雙[二牛油基二曱基銨]疏酸鹽、三[二牛油基二甲基銨]磷酸 鹽和它們的混合物。
45. 根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中以第二流體總體積的大約 0. 05voiy。-大約5vol。/。的量將該抗靜電劑添加到第二流體中。
46. 根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中以第二流體總體積的大約 0. lvo％-大約lvol％的量將該抗靜電劑添加到第二流體中。
47. 在井眼內(nèi)的環(huán)形體積內(nèi)控制壓力和降低靜電荷聚集的方法，包括a) 用第一流體填充該環(huán)形體積；b) 在該環(huán)形體積內(nèi)用包含聚合體系和至少一種抗靜電劑的第二流 體替換至少一部分第一流體；和c) 密封該環(huán)形體積。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中該聚合體系包含選自丙烯酸酯和 甲基丙烯酸酯的單體。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中該聚合體系包含選自以下的引發(fā) 劑偶氮型引發(fā)劑、過氧化物引發(fā)劑或過硫酸銨/N，N，N'，N'-四曱基亞 乙基二胺氧化還原引發(fā)劑體系。
50. 根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中該抗靜電劑具有親水性基團(tuán)和疏 水性基團(tuán)。
51. 根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中該抗靜電劑是中性和/或離子表面活性劑。
52. 根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中該抗靜電劑是陰離子磷酸酯。
53. 根據(jù)權(quán)利要求52的方法，其中該抗靜電劑選自ZELEC TY 、 ZELEC 冊(cè)TM和它們的混合物。
54. 根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中該抗靜電劑選自二 (十八烷基) 二甲基氯化銨、二牛油基二甲基氯化銨、二(十六烷基)二甲基氯化銨、 雙(二十二烷基)二甲基氯化銨、二 (十二烷基)二甲基氯化銨、二牛 油基二曱基溴化銨、二油基二曱基氫氧化銨、二牛油基二乙基氯化銨、 二牛油基二丙基溴化銨、二牛油基二丁基氟化銨、十六烷基癸基甲基乙 基氯化銨、雙[二牛油基二曱基銨]硫酸鹽、三[二牛油基二甲基銨]磷酸 鹽和它們的混合物。
55. 根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中以第二流體總體積的大約 0. 05voiy。-大約5vo"/。的量將該抗靜電劑添加到第二流體中。
56. 根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中以第二流體總體積的大約 0. lvol。/。-大約lvol。/。的量將該抗靜電劑添加到第二流體中。
全文摘要
描述了用第二液體替換井眼內(nèi)套管系統(tǒng)的環(huán)形體積內(nèi)的至少一部分液體的方法。該第二液體包含至少一種可聚合單體和至少一種抗靜電劑以控制靜電荷的聚集。當(dāng)該環(huán)形體積內(nèi)的流體正被加熱時(shí)，預(yù)先選擇該第二流體以為該環(huán)形體積內(nèi)的壓力提供控制措施。
文檔編號(hào)E21B43/12GK101346530SQ200680047894
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2006年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日
發(fā)明者D·M·寇特斯, J·M·丹尼爾 申請(qǐng)人:雪佛龍美國(guó)公司;璐彩特國(guó)際公司