專利名稱：：用于油田的羥乙基纖維素的穩(wěn)定硫代硫酸鈉基流化聚合物懸浮液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種組合物以及羥乙基纖維素的硫代硫酸鈉基流化聚合物懸浮液在油田應(yīng)用例如完井液、鉆井液和油井水泥漿中作為流變/粘度改進(jìn)劑和鉆井液降濾失劑的用途。
背景技術(shù)：
：羥乙基纖維素(HEC)被廣泛地用于油田水基流體中。由于其流變性能和控制失液量性能，高粘型通常被用于完井液中。由于其過(guò)濾控制性能，低粘型一般被用于油井水泥漿和鉆井液中。然而，高粘型與低粘型在油井水泥漿中可用作自由水控制添加劑。為了在油氣井鉆探平臺(tái)中易于處理，以及在近海操作中方便儲(chǔ)存，液體添加劑是最優(yōu)選的。然而，由于排放到近海中的潛在環(huán)境危害，液體添加劑的使用受到嚴(yán)格地管制。過(guò)去幾年里已經(jīng)使用了各種環(huán)境上可接受的溶劑基聚合物懸浮液。這些懸浮液是基于礦物油或乙二醇。然而，由于這些類型的懸浮液都沒(méi)有滿足水生生物毒性、生物降解能力和生物體內(nèi)積累方面的規(guī)范要求，它們?nèi)匀幻媾R一些使用限制。目前正在尋找完全由PLONOR(對(duì)環(huán)境很少或沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn))組分組成的油井和氣井產(chǎn)品。所有不滿足PLONOR組分要求的現(xiàn)有產(chǎn)品都在逐步淘汰，一旦有可用的"綠色"添加劑，就需要被取代。Burdick的美國(guó)專利5,268,466中公開(kāi)了選自HEC(羥乙基纖維素)、HPC(羥丙基纖維素)、MC(甲基纖維素)、EHEC(乙基羥乙基纖維素)等的水溶性多糖與瓜爾膠/瓜爾膠衍生物的穩(wěn)定懸浮液可在12-40wt.。/。的磷酸氫二鉀溶液中制備，該專利的全部?jī)?nèi)容在此并入作為參考。該懸浮液包3含15-30wt,/。的所述多糖。該懸浮液還包括穩(wěn)定量的黃原膠。這些穩(wěn)定的懸浮液在工業(yè)上用于建筑涂料例如粘結(jié)化合物和乳膠漆。美國(guó)專利5，407，475公開(kāi)了一種HEC在硫代硫酸鈉或銨鹽溶液中的懸浮液組合物。該組合物要求用于鉆井液(完井液)，并提高HEC的熱穩(wěn)定性。該懸浮液組合物包含至少30%w/w的硫代硫酸鈉或銨。該專利并未公開(kāi)這樣的組合物在油井水泥漿中的用途。美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)2007/0135312Al公開(kāi)了一種PLONOR定級(jí)的HEC流化懸浮液，其全部?jī)?nèi)容在此并入作為參考。該專利申請(qǐng)具體地教導(dǎo)了HEC的磷酸氫二鉀基水性懸浮液在油井維修流體中的用途。為了提供與其它的水泥漿添加劑的更廣泛的相容性以及提高HEC的熱穩(wěn)定性，顯然需要開(kāi)發(fā)大量PLONOR定級(jí)的懸浮液以滿足特定的應(yīng)用要求。圖1描述了本發(fā)明的懸浮液和對(duì)比前體材料在NaC胞和鹽水中室溫下和高溫下的流變性分布。
發(fā)明內(nèi)容一種包含流體聚合物懸浮液的懸浮液組合物，所述流體聚合物懸浮液包含懸浮在硫代硫酸鈉水溶液中的羥乙基纖維素(HEC)，所述懸浮液組合物還包含穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑為黃原膠或PLONOR定級(jí)防腐劑如苯甲酸鈉。該組合物可與選自鉆井液、完井/油井維修液、增產(chǎn)液如壓裂液、固井液、礫石填充液和提高采收率流體的油田維修流體混合使用。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是提供一種在濃硫代硫酸鈉鹽水溶液中的改善的HEC懸浮液，其與用于油田維修流體的其它添加劑具有改善的相容性。硫代硫酸鈉的優(yōu)點(diǎn)在于其列于PLONOR核準(zhǔn)的用于北海的產(chǎn)品目錄中。為了改善硫代硫酸鈉懸浮液的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，已經(jīng)對(duì)該組合物進(jìn)行了改良。對(duì)硫代硫酸鈉懸浮液的一種改進(jìn)是其包含懸浮劑和選自PLONOR目錄核準(zhǔn)的化學(xué)品中的防腐劑。觀察發(fā)現(xiàn)包含懸浮劑的懸浮液物理穩(wěn)定超過(guò)3個(gè)月。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在濃硫代硫酸鈉鹽水中的HEC懸浮液用少量黃原膠穩(wěn)定并任選包含防腐劑如苯甲酸鈉，其提供了完全由被列為PLONOR物質(zhì)的組分組成的穩(wěn)定組合物。該懸浮液組合物包含水、約5至約80wt。/。的HEC、約10至約30wt。/。的硫代硫酸鈉、約0.01至約0.50wtQ/。的黃原膠。另外任選地，可含有約0.1至約1.0wty。的苯甲酸鈉防腐劑。為了制備該懸浮液組合物，各組分以任何順序進(jìn)行添加，并在室溫下混合。以下實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的這種懸浮液在完井液和低溫油井水泥漿組合物中的典型特性。實(shí)施例1用于實(shí)施例1的本發(fā)明的懸浮液組合物由下列組分組成水；約24重量％的硫代硫酸鈉；約20重量。/。的HEC;約0.15重量％至約0.20重量％的少量黃原膠；以及任選少量的防腐劑，比如有效量的苯甲酸鈉，一般為約0.50重量％。所得懸浮液具有優(yōu)良的流動(dòng)特性(布氏粘度1600-2100cPs)。在室溫下儲(chǔ)存3個(gè)月后，沒(méi)有觀察到相分離的跡象。另外，該懸浮液顯示優(yōu)良的凍熔穩(wěn)定性。經(jīng)測(cè)量，該懸浮液的冰點(diǎn)在-15"以下。詳細(xì)的懸浮液組成見(jiàn)表1，除非另有描述，所有份數(shù)和百分比均按重量計(jì)。表1-詳細(xì)的懸浮液組成<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>制備后使用布氏粘度計(jì)測(cè)量得懸浮液1的粘度為2，100cPs，懸浮液2的粘度為1，660cPs以及懸浮液3的粘度為2，240cPs。實(shí)施例2在完井液中的應(yīng)用相較于非懸浮液態(tài)而為干粉態(tài)的HEC(NatrosolHIVISHEC，由HerculesIncorporated獲得)，評(píng)價(jià)本發(fā)明的懸浮液(NatrosolHIVISHEC懸浮液，由HerculesIncorporated獲得(懸浮液3))的增稠效率。將干粉態(tài)HEC與通過(guò)在NaCl飽和鹽水中溶解21b/bbl(0.57wt.Q/。)當(dāng)量的干HEC的HEC懸浮液進(jìn)行比較。首先通過(guò)在1000ml去離子水中溶解360gNaCl制得所述NaCl飽和鹽水。然后，將2.0g干HEC或10.0g懸浮液3加入到420gNaCl飽和水溶液中，同時(shí)在Hamiltonbeach混合器中混合(11,500rpm)。為了加速聚合物的水合，在聚合物溶液中加入lml10%NaOH溶液以提高pH值。為了減少/除去過(guò)量的泡沫，加入幾滴消泡劑。將該溶液混合60分鐘。制得兩種溶液，均化，然后分成兩份以進(jìn)行老化。一份在室溫(25°C)下靜態(tài)老化一晚，另一份在12rC下熱軋一晚。老化后進(jìn)行Fann流變測(cè)量。表2中的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)以相同的活性量在NaCl飽和水溶液中使用時(shí)，懸浮液3(實(shí)施例2)表現(xiàn)出比其干燥前體(對(duì)比例1)略好的性能。懸浮液3(實(shí)施例2)提供比干燥前體(對(duì)比例l)更高的整體流變性。而且，重要的是懸浮液3(實(shí)施例2)比其干燥前體(對(duì)比例l)顯示出好得多的熱穩(wěn)定性。當(dāng)在12rC下熱軋一晚后，用懸浮液3(實(shí)施例2)增稠的鹽水溶液保留了87.2%/78.7%的表觀粘度/屈服值，而對(duì)比例1則為67.8%/41.8%。表2—NaCl飽和鹽水中的熱穩(wěn)定性比較<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表2和圖1可看出，懸浮液3(實(shí)施例2)是完井/油井維修液的有效增稠劑，同時(shí)相對(duì)于其干燥前體提供額外的熱穩(wěn)定性。實(shí)施例3在油井水泥漿中的應(yīng)用以下實(shí)施例說(shuō)明HEC的水懸浮液(懸浮液2(Natrosol250JRHEC，由HercuIesIncorporated獲得))在低溫和中溫油井水泥漿組合物中的典型性能。溫度對(duì)低溫和中溫油井水泥漿組合物的影響評(píng)價(jià)到180°F(82°C)，以及耐鹽性評(píng)價(jià)到依水的重量計(jì)(bwow)18。/。NaCl。油井水泥漿通過(guò)使用添加劑以及本行業(yè)通常使用的美國(guó)石油組織(API)推薦的混合/配制技術(shù)配制而成。水泥漿組合物(實(shí)施例3-6)中所有的添加劑濃度均是基于水泥的重量(bwoc)。.通過(guò)將水泥干混合物加入攪拌水中，最后包含降濾失劑(FLAC)，制備得到油井水泥漿。所述干混合物由600gCalportG水泥、2.3%合成分散劑(U5wt。/?；钚?、0.10%消泡劑和2.0°/。懸浮液2(0.40。/?；钚訤LAC)組成。為了在180°F(82°C)下實(shí)驗(yàn)，在水泥漿中加入2.0%緩凝劑(38%木素磺酸鈣溶液)。對(duì)油井水泥漿的流變性和控制濾失性能進(jìn)行測(cè)試。一般地，為了模擬井上混合和泵抽，在室溫(80°F，27°C)下制備出水泥漿后即用Fann類型的粘度計(jì)測(cè)量"混合流變性"，而在試驗(yàn)溫度下調(diào)理水泥漿20分鐘后測(cè)量"API流變性"。在水泥漿調(diào)理后，在80。F(27。C)和180°F(82。C)下測(cè)量控制濾失性能。表3的數(shù)據(jù)顯示，在相當(dāng)?shù)偷膭┝肯?0.40°/?；钚?，作為本發(fā)明目標(biāo)的懸浮液2提供了優(yōu)良的流變性能和優(yōu)良的控制濾失性能。表3-"懸浮液2"在油井水泥漿中的流變性和失液量數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.羥乙基纖維素和硫代硫酸鈉的水性聚合物懸浮液，所述懸浮液通過(guò)黃原膠和任選存在的苯甲酸鈉進(jìn)行穩(wěn)定。2.—種下列組分的混合物a)羥乙基纖維素的流化水性聚合物懸浮液，其包含硫代硫酸鈉，該懸浮液通過(guò)黃原膠和防腐劑(苯甲酸鈉)進(jìn)行穩(wěn)定;和b)選自鉆井液、完井/油井維修液、增產(chǎn)液、固井液、礫石填充液和提高采收率流體的油田流體。3.如權(quán)利要求1所述的懸浮液，其包含約24重量％的硫代硫酸鈉、'約20重量％的羥乙基纖維素以及約0.15重量％至約0.20重量％的黃原膠。4.如權(quán)利要求2所述的混合物，其中所述油田流體為固井液。5.如權(quán)利要求2所述的混合物，其中所述油田流體為鉆井液。6.如權(quán)利要求2所述的混合物，其中所述油田流體為完井/油井維修液。7.如權(quán)利要求2所述的混合物，其中所述油田流體為增產(chǎn)液。8.如權(quán)利要求7所述的混合物，其中所述增產(chǎn)液為壓裂液。9.如權(quán)利要求2所述的混合物，其中所述油田流體為礫石填充液。10.如權(quán)利要求2所述的混合物，其中所述油田流體為提高釆收率流體。全文摘要本發(fā)明涉及一種懸浮在硫代硫酸鈉中的羥乙基纖維素(HEC)的水性流化聚合物懸浮液組合物及其應(yīng)用，該懸浮液在油田應(yīng)用如完井液、鉆井液、壓裂液和油井水泥漿中用作流變/粘度改進(jìn)劑和鉆井液降濾失劑，以實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境的影響最小化。文檔編號(hào)C09K8/588GK101679844SQ200880007658公開(kāi)日2010年3月24日申請(qǐng)日期2008年3月5日優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日發(fā)明者M(jìn)·邁爾伯西申請(qǐng)人:赫爾克里士公司