專(zhuān)利名稱(chēng)：包括陽(yáng)離子聚合物的井筒應(yīng)用液及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)一般地涉及井筒應(yīng)用液(wellbore servicing fluid)。更具體地，該公開(kāi)涉及包括陽(yáng)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)：
天然資源的地下沉積物，例如氣、水和原油，通常通過(guò)鉆井筒以開(kāi)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(zhǔn)備井筒以及鄰近地下巖層，用于從其采出材料。例如，當(dāng)鉆井筒時(shí)，鉆井液通常循環(huán)通過(guò)井筒。一般來(lái)說(shuō)，鉆井液可用于冷卻和潤(rùn)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(kāi)油層鉆井液(Drill-In fluid)所代替，該鉆開(kāi)油層鉆井液具有與普通鉆井泥漿相似的作用，但可包括鹽水，以便將對(duì)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(jìn)行井筒中的修井作業(yè)。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(jìn)入井筒。鹽水常常用于這些目的，因?yàn)槠涿芏瓤赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)其成分容易地進(jìn)行控制。另外，這種流體可包含懸浮的固體，目的在于控制進(jìn)入鄰近井筒的巖石的流體損失(失水量， fluid loss)ο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?yàn)楹芏嘣蛲ǔＪ强捎玫?。例如，這種流體可在控制流體損失方面得到應(yīng)用，因?yàn)樵诹黧w損失期間，流體可作為濾出液進(jìn)入儲(chǔ)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(yùn)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?yàn)槠淇扇芙庠邴}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(duì)低的溫度下會(huì)失去它們的增稠能力，由此限制了它們?cè)诔^(guò)240 T—對(duì)于HEC——和280 T — 對(duì)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(jià)陽(yáng)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(dòng)。因此，存在改進(jìn)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
在此公開(kāi)了一種方法，其包括將包括陽(yáng)離子聚合物的井筒應(yīng)用液放置于井筒中， 其中該陽(yáng)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。在此也公開(kāi)了一種組合物，其包括井筒應(yīng)用液、陽(yáng)離子聚合物和鹽水。


為了更全面的理解本公開(kāi)，聯(lián)合附圖和詳細(xì)描述對(duì)以下的說(shuō)明進(jìn)行參考，其中相同的參考數(shù)字代表相同的部分。圖1為相分離實(shí)驗(yàn)的圖示。圖2為來(lái)自實(shí)施例1樣品的粘度作為剪切速率函數(shù)的圖。圖3為來(lái)自實(shí)施例1樣品的剪切應(yīng)力作為剪切速率函數(shù)的圖。圖4為來(lái)自實(shí)施例3樣品的粘度作為溫度函數(shù)的圖。圖5為來(lái)自實(shí)施例5樣品的粘度作為剪切速率函數(shù)的圖。圖6為來(lái)自實(shí)施例5樣品的相分離的程度作為時(shí)間函數(shù)的圖。圖7為來(lái)自實(shí)施例6樣品的流體損失作為時(shí)間平方根函數(shù)的圖。圖8為來(lái)自實(shí)施例7樣品的粘度作為剪切速率函數(shù)的圖。圖9為在350 ，來(lái)自實(shí)施例7樣品的粘度作為時(shí)間函數(shù)的圖。圖10為來(lái)自實(shí)施例9樣品的粘度作為剪切速率函數(shù)的圖。詳細(xì)描述在開(kāi)始時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解雖然下面提供了一種或多種實(shí)施方式的說(shuō)明性實(shí)施，但公開(kāi)的系統(tǒng)和/或方法可用很多技術(shù)來(lái)實(shí)施，這些技術(shù)不論是目前已知的還是存在的。本公開(kāi)決不應(yīng)被這些說(shuō)明性實(shí)施、附圖和下面說(shuō)明的技術(shù)——包括在此說(shuō)明和描述的示例性設(shè)計(jì)和實(shí)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(jìn)行修改。在此公開(kāi)了包括陽(yáng)離子聚合物的井筒應(yīng)用液。也在此公開(kāi)了包括陽(yáng)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(zhǔn)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——例如海水或大洋水——覆蓋的土地下方的地區(qū)。包括陽(yáng)離子聚合物和鹽水的井筒應(yīng)用液在下文中稱(chēng)為陽(yáng)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(jìn)行更詳細(xì)地描述。在一個(gè)實(shí)施方式中，CPBC包括陽(yáng)離子聚合物(CP)。CP在此指由帶正電荷和帶負(fù)電荷的組分組成的聚合物。適合用于本公開(kāi)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(kāi)的CP進(jìn)一步以與通常存在于鹽水中的多價(jià)陽(yáng)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(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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。在一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(kāi)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(lèi)型的CP可為直鏈的、支鏈的或交聯(lián)的聚合物。 在某些實(shí)施方式中，CP未交聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施方式中，CP包括聚DADMAC，該聚DADMAC是從Northaven Chemicals, SNF Inc.和Ciba Corporation可商業(yè)上獲得的。該聚DADMAC的分子結(jié)構(gòu)為其中，η為大約1，800到大約62，200，可選地為大約3，000到大約35，000，可選地大約3，000到大約30，000，可選地，η為足夠產(chǎn)生具有先前在此公開(kāi)范圍內(nèi)的分子量的陽(yáng)離
子聚合物的任何量。在某些實(shí)施方式中，聚DADMAC未交聯(lián)。在某些實(shí)施方式中，聚DADMAC為均聚物。在某些實(shí)施方式中，聚DADMAC為共聚物。例如，聚DADMAC共聚物可包括但不限于聚 DADMAC-烯丙胺共聚物、聚DADMAC-乙烯吡咯烷酮共聚物、聚DADMAC-乙烯咪唑共聚物以及聚DADMAC-丙烯酰胺共聚物。在一個(gè)實(shí)施方式中，CP可以以每桶鹽水大約0. 5磅CP(lb/BBl)到大約151b/BBl 的量存在于CPBC中，可選地為大約31b/BBl到大約131b/BBl，可選地大約71b/BBl到大約 121b/BBl。在一個(gè)實(shí)施方式中，CP包括鹽水。適合用于本公開(kāi)的鹽水的非限制性例子包括溴化鈉(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。在一個(gè)實(shí)施方式中，鹽水包括CaCl2,可選地CaBr2,可選地SiBr2。適合用于本公開(kāi)的CaBr2和ZnBr2鹽水的例子分別非限制性地包括TOLLBR0M 14. 2和TOLLBR0M 19. 2，其中 14. 2和19. 2表示以磅表示的每加侖鹽水的密度(ppg)。WELLBR0M 14. 2和WELLBR0M 19. 2 都是從Albermarle Corporation可商業(yè)上獲得的。在一個(gè)實(shí)施方式中，鹽水可具有大約8.41b/gal到大約19. 21b/gal的密度，可選地大約91b/gal到大約161b/gal，可選地大約lOlb/gal到大約14. 21b/gal。鹽水可以以基于CPBC總體積大約95vol. %到大約99. 8vol. %的量存在于CPBC中，可選地大約 95. 5vol. %到大約99vol. %，可選地大約96vol. %到大約98vol. % .
在一個(gè)實(shí)施方式中，CPBC可通過(guò)接觸鹽水和CP——在此描述的兩種類(lèi)型——制備。鹽水和CP的接觸可通過(guò)任何合適的方法進(jìn)行；例如，可用混合器、攪拌機(jī)、攪拌器等對(duì)鹽水和CP進(jìn)行混合或摻和?；旌蠗l件(混合速率、時(shí)間段等)可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本公開(kāi)的輔助下來(lái)確定。在一些實(shí)施方式中，混合后，可允許該材料在一段時(shí)間內(nèi)、在足夠溶解CP的溫度下進(jìn)行水合。這樣的時(shí)間段和溫度可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本公開(kāi)的幫助下進(jìn)行選擇和調(diào)整。在一些實(shí)施方式中，CPBC可包括被本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為用于改善液體性質(zhì)適當(dāng)?shù)念~外添加劑。這類(lèi)添加劑可根據(jù)井筒內(nèi)流體的預(yù)期用途而變化。這類(lèi)添加劑的例子包括但不限于流體損失或滲漏損失添加劑，例如粘土、油溶性樹(shù)脂、云母、滑石、玻璃纖維、碳纖維、 淀粉和羧甲基纖維素。其他添加劑的例子包括但不限于PH調(diào)節(jié)劑、表面活性劑、乳化劑、分散劑、腐蝕抑制劑、殺菌劑、消泡劑、地層調(diào)節(jié)劑(formation conditioning agent)或其組合?？蓡为?dú)包括或組合包括這些添加劑。在本公開(kāi)的輔助下，引入這些添加劑的方法和其有效量對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。適合用于本公開(kāi)的CP可進(jìn)一步以鹽水中的高度溶解性為特征。不希望受到理論的限制，CP將容易獲得可用水并溶解在鹽水中。適合用于本公開(kāi)的CP將顯示與鹽水中溶解的陽(yáng)離子具有低反應(yīng)性或可忽略的反應(yīng)性，該溶解的陽(yáng)離子可能與CP形成凝膠或沉淀物。在此描述類(lèi)型的CPBC顯示了非牛頓流體的行為。非牛頓流體在此指其流動(dòng)性不能通過(guò)單一常數(shù)值的粘度來(lái)進(jìn)行描述的流體。因此，非牛頓剪切稀化流體的剪切應(yīng)力對(duì)剪切速率的log-log圖具有少于1的斜率。剪切速率和剪切應(yīng)力通過(guò)所測(cè)量的rpm值和擺動(dòng) (bob)-位移值進(jìn)行計(jì)算。該計(jì)算取決于流變計(jì)的幾何形狀。例如，在Chandler Model 5550 粘度計(jì)中，計(jì)算內(nèi)部完成。稠度指數(shù)為直線的截距，流動(dòng)指數(shù)為指數(shù)。物理學(xué)上，當(dāng)流動(dòng)指數(shù)可等于施加力時(shí)流體粘度變化的多少時(shí)，稠度指數(shù)可等于流體粘度。流體粘度可用所計(jì)算的剪切速率和剪切應(yīng)力進(jìn)行確定，如等式1中所定義的。μ = 47,880K' [SE(n' 等式 1其中μ為粘度，單位為厘泊，K’為稠度指數(shù)，單位為lb/ft2。在一個(gè)實(shí)施方式中，在大約0. Isec"1到大約lOsec—1，可選地大約0. Ssec"1到大約 Ssec—1，可選地大約lsec—1到大約Zsec-1的低剪切速率下，在大約75 0F -到大約500 °F，可選地大約100 0F到大約400 0F，可選地大約200 0F到大約350 0F的溫度下，CPBC可具有大約100厘泊到大約40，000厘泊，可選地大約400厘泊到大約10，000厘泊，可選地大約800 厘泊到大約6，000厘泊的粘度。當(dāng)剪切速率從大約Ssec—1增加到大約SOOsec—1，可選地從大約IOsec-1增加到大約IOOsec-1時(shí)，CPBC在大約75 °F到大約500 °F，可選地大約100 0F 到大約400 °F，可選地大約200 °F到大約300 °F的溫度下，可顯示剪切稀化行為。在此，剪切稀化行為指材料的粘度隨剪切速率的增加而降低。在一個(gè)實(shí)施方式中，CPBC在大約75 °F到大約500 °F，可選地大約100 °F到大約 400 °F，可選地大約200 °F到大約350 °F的溫度下，具有小于1的流動(dòng)指數(shù)。在此描述類(lèi)型的CPBC可進(jìn)一步表征為在等于或小于大約500 °F，可選地大約 75 0F到大約450 0F，可選地大約75 0F到大約400 0F的溫度下，是熱穩(wěn)定的。在此，熱穩(wěn)定性指在公開(kāi)的溫度范圍中，CPBC產(chǎn)生粘度并維持在鹽水中溶解性的能力。在一些實(shí)施方式中，CPBC可進(jìn)一步包括固體材料。在下文中，包括鹽水、CP和在此描述的所有類(lèi)型的固體的CPBC被稱(chēng)為含固體CPBC(SCPBC)。這些固體可以是加入CPBC的顆粒物質(zhì)，以改變或改善CPBC的性質(zhì)(例如控制流體損失，增加密度)。適合用于本公開(kāi)的這類(lèi)固體的例子包括但不限于碳酸鈣、碳酸鐵、碳酸鎂、重晶石、赤鐵礦、鈦鐵礦及其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，固體可以以大約llb/BBl到大約4001b/BBl，可選地大約 201b/BBl到大約2001b/BBl，可選地大約501b/BBl到大約1001b/BBl的量存在于SCPBC中。在一個(gè)實(shí)施方式中，SCPBC具有鹽水，該鹽水可以以基于SPBC總體積的大約 53vol. %到大約99. 6vol. %的量存在，可選地大約74vol. %到大約98vol. %，可選地大約 85vol. %到大約 95vol. %。在一個(gè)實(shí)施方式中，接觸CP、鹽水和碳酸鈣以形成SCPBC。例如CP可包括聚-DADMAC，該聚-DADMAC以大約31b/BBl到大約151b/BBl的量存在，鹽水可包括氯化鈣溶液，該氯化鈣溶液以大約^vol. %到大約98vol. %的量存在，固體可包括碳酸鈣，該碳酸鈣以大約101b/BBl到大約3801b/BBl的量存在。在這樣的實(shí)施方式中，所得到的SCPBC可以以形成顯示改善的懸浮能力的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為特征。在另一個(gè)實(shí)施方式中，CP可包括聚-DADMAC，該聚-DADMAC以大約31b/BBl到大約151b/BBl的量存在，鹽水可包括氯化鈣和溴化鈣溶液，該溶液以大約55vol. %到大約 98vol. %的量存在，固體可包括碳酸鈣，該碳酸鈣以大約101b/BBl到大約3801b/BBl的量存在。在另一個(gè)實(shí)施方式中，CP可包括聚-DADMAC，該聚-DADMAC以大約31b/BBl到大約151b/BBl的量存在，鹽水可包括溴化鈣溶液，該溴化鈣溶液以大約55vol. %到大約 98vol. %的量存在，固體可包括碳酸鈣，該碳酸鈣以大約101b/BBl到大約3801b/BBl的量存在。在又一個(gè)實(shí)施方式中，CP可包括聚-DADMAC，該聚-DADMAC以大約31b/BBl到大約 151b/BBl的量存在，鹽水可包括氯化鈣、溴化鈣和溴化鋅溶液，該溶液以大約55vol. %到大約98vol. %的量存在，固體可包括碳酸鈣，該碳酸鈣以大約101b/BBl到大約3801b/BBl
的量存在。在此描述類(lèi)型的固體與CPBC的接觸可以任何合適的方法進(jìn)行。例如，可用混合器、攪拌機(jī)、攪拌器等對(duì)鹽水、CP和固體進(jìn)行混合或摻和。在一個(gè)實(shí)施方式中，SCPBC是通過(guò)將CP與鹽水接觸一段足夠能使CP溶解在鹽水中并形成均勻混合物的時(shí)間。然后，可將固體加入該均勻混合物以形成SCPBC。在可選實(shí)施方式中，同時(shí)接觸CP、鹽水和固體以形成混合物，隨后可在一段足夠形成均勻混合物的時(shí)間內(nèi)對(duì)該混合物進(jìn)行混合/攪拌?；旌蠗l件 (混合速率、時(shí)間段等)可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本公開(kāi)的輔助下確定。SCPBC可以以當(dāng)與在缺少CP的情況下制備的其他類(lèi)似組合物比較時(shí)懸浮能力增加為特征。SCPBC的懸浮能力可由固體沉積和/或相分離——其由在流體表面形成澄清鹽水層顯示——來(lái)指示。相分離的程度可通過(guò)在透明管中混合固體(例如碳酸鈣)和CPBC 以形成SCPBC并隨后使該固體隨時(shí)間沉淀進(jìn)行確定。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)固體在SCPBC中沉淀時(shí)， 在接近管的頂部觀察到澄清流體。例如，在混合和沉淀后，包含SCPBC的管10可呈現(xiàn)如圖 1所示。參考圖1，管10具有懸浮固體30和澄清流體20。相分離的程度通過(guò)用澄清流體的高度(即、或、-!^除以流體的總高度(即Ii1)并乘以100%來(lái)計(jì)算。在一個(gè)實(shí)施方式中，在大約2小時(shí)到大約14天，可選地大約4小時(shí)到大約7天，可選地大約6小時(shí)到大約M小時(shí)的時(shí)間段后，SCPBC具有大約0%到大約60%，可選地大約到大約30%，可選地大約2%到大約10%的相分離程度。在一個(gè)實(shí)施方式中，SCPBC顯示了如此前所述的非牛頓流體行為。在一個(gè)實(shí)施方式中，在大約0. lsec—1到大約lOsec—1，可選地大約0. Ssec"1到大約Ssec—1，可選地大約 lsec—1到大約kec—1的低剪切速率下，在大約75 °F到大約500 °F，可選地大約100 °F到大約400 0F，可選地大約200 0F到大約350 0F的溫度下，SCPBC可具有大約100厘泊到大約 40, 000厘泊，可選地大約400厘泊到大約10，000厘泊，可選地大約800厘泊到大約6，000 厘泊的粘度。當(dāng)剪切速率從大約Ssec—1增加到大約SOOsec—1，可選地從大約lOsec—1增加到大約lOOsec—1時(shí)，在大約75 0F到大約500 0F，可選地大約100 0F到大約400 0F，可選地大約 200 °F到大約300 °F的溫度下，SCPBC可顯示剪切稀化行為。在一個(gè)實(shí)施方式中，包括CP、鹽水和在此描述類(lèi)型的固體(例如碳酸鈣)的SCPBC 作為流體損失控制劑(防濾失劑)是有效的。具體地，在大約30分鐘的時(shí)間后，SCPBC可具有大約Oml到大約60ml，可選地大約Oml到大約30ml，可選地大約Oml到大約20ml的流體損失濾失體積，如根據(jù)API RP 1 所確定的。包括在此描述類(lèi)型的CP的CPBC和/或SCPBC可用于油田作業(yè)。特別地，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法，CPBC和/或SCPBC可被放置于井筒中并應(yīng)用于井筒。例如，CPBC 和/或SCPBC可用于鉆井、準(zhǔn)備、完井、維持或加強(qiáng)井筒，以便在井筒穿透的地下巖層中開(kāi)采烴。在一個(gè)實(shí)施方式中，CPBC和/或SCPBC在井場(chǎng)制備。例如，CP可在地表上與其他CPBC 和/或SCPBC組分混合并隨后被放入井下?？蛇x地，在被放入井下前，CPBC和/或SCPBC可在現(xiàn)場(chǎng)外進(jìn)行制備并運(yùn)輸?shù)绞褂玫攸c(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，CPBC可用作完井液、修井液、隔離液和液塞(liquid plug)。 例如，作為完井液，CPBC可被放入井中以便于生產(chǎn)開(kāi)始前的最后作業(yè)。如果井下裝置喪失完整性，CPBC可用于控制井，而不損害生產(chǎn)層或完井組件。在單流實(shí)施方式中，在流體被放入井下前，CP可被包括在CPBC中?？蛇x地，在放入井筒期間，CP可與CPBC的其他組分混合， 例如在雙流法中，其中一股流包括CP，第二股流包括鹽水。在一個(gè)實(shí)施方式中，鹽水和CP通過(guò)分離流被引入井筒，并在井下形成CPBC。在一個(gè)實(shí)施方式中，CP被放入井下，在井下其接觸存在于地層中的天然產(chǎn)生的鹽水，并原位形成CPBC。如此前所述，在高剪切速率下，由CPBC產(chǎn)生的相對(duì)低的粘度提示液體可在管道和環(huán)狀空間(annulus)中流動(dòng)，而不需要使用過(guò)高的摩擦壓力。因此，在高剪切速率下，CPBC 的低粘度可使組合物容易泵送，并可便于其在井筒鉆井期間作為循環(huán)液使用。在低剪切速率下，CPBC的高粘度可使組合物起到流體損失控制劑的作用。作為修井液，CPBC可用于維修或促進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)井，以便恢復(fù)、延長(zhǎng)或提高烴的生產(chǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，SCPBC可用作鉆井液、礫石充填液、壓裂液、流體損失控制液、 循環(huán)漏失控制液、懸浮劑或其組合。例如，當(dāng)旋轉(zhuǎn)鉆柱鉆井筒時(shí)，作為鉆井液，SCPBC可向下循環(huán)通過(guò)中空鉆柱，并通過(guò)與中空鉆柱相連接的鉆頭流出。鉆井液可經(jīng)由鉆柱和井筒之間的環(huán)形空間流回至地表，以在井筒壁上沉積濾餅并將巖屑帶至地表。在單流實(shí)施方式中，在流體被放入井下前，CP可被包括在SCPBC中。作為流體損失控制液，SCPBC可用于控制或降低通過(guò)地層的滲漏和/或吸收而產(chǎn)生的流體損失(例如從濾餅進(jìn)入地下巖層的過(guò)多流體損失)。流體損失——其經(jīng)常在井筒中發(fā)生——可導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題。例如，過(guò)量的濾餅可疊加(build-up)在井筒壁上，這導(dǎo)致鉆桿被卡住(lodge)并，可能很難將其從井筒中移出。另外，如先前所述的，在低剪切速率范圍內(nèi)，由SCPBC產(chǎn)生的相對(duì)高的粘度對(duì)于懸浮固體和提供流體損失控制是有用的。與CPBC類(lèi)似，在高剪切速率下，由SCPBC產(chǎn)生的相對(duì)低的粘度提示可在不需要過(guò)高摩擦壓力的情況下，實(shí)現(xiàn)在管道和環(huán)狀空間中的流體流動(dòng) (例如在流體循環(huán)期間)。在某些實(shí)施方式中，使用CPBC的方法也可包括將井筒應(yīng)用液應(yīng)用于井筒。此外， 該方法也可包括在應(yīng)用后，從井筒中提取油。如所指出的，某些實(shí)施方式在改善井筒方面顯示了明顯的優(yōu)點(diǎn)并可影響井的效能。
實(shí)施例已經(jīng)對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行了一般性描述，給出以下實(shí)施例作為本公開(kāi)的具體實(shí)施方式
并說(shuō)明其應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解到，實(shí)施例以說(shuō)明性的方式給出并不意欲以任何方式限制說(shuō)明書(shū)或權(quán)利要求。樣品制備在以下實(shí)施例中，所有的樣品都是用以下的一般步驟制備的，除非另有說(shuō)明。通過(guò)用LR400D頂置式攪拌器將鹽水和CP進(jìn)行混和制備樣品，該攪拌器從Yamato Scientific America Inc可商業(yè)上獲得。隨后在試驗(yàn)前，使樣品水合過(guò)夜或更長(zhǎng)時(shí)間。隨后，如果樣品外觀保持粒狀，那么用手持式混合器進(jìn)行大約30秒的簡(jiǎn)單的最后攪拌，該混合器從Braim 可商業(yè)上獲得。流變性質(zhì)使用具有R1ZiB1轉(zhuǎn)子-擺動(dòng)構(gòu)造的Chandler Model 5550粘度計(jì)來(lái)確定。 該粘度計(jì)被設(shè)定為在室溫(75下)下，以50 T的間隔產(chǎn)生剪切速率坡度(ramp)，并且最終溫度為350 0F。所施加的氮壓為320psi。該坡度包括在0. 59rpm到300rpm轉(zhuǎn)速下的粘度測(cè)量。坡度之間的加熱時(shí)間為大約8分鐘。隨后在坡度期間，將樣品保持在試驗(yàn)溫度下大約11分鐘。實(shí)施例1研究了 CaCl2鹽水中CP的溶解性、熱穩(wěn)定性和流變性質(zhì)。所用的CaCl2鹽為95% CaCl2微球，其從Cal-Chlor Corp.可商業(yè)上獲得，所用的陽(yáng)離子聚合物為聚-DADMAC，其從 Northaven Chemicals 可商業(yè)上獲得。使用 10. 51b/BBl 的聚-DADMAC 增稠 11.6ppg CaCl2 鹽水，制備樣品1。具體地，將0.20g氫氧化鈣分散到210g去離子水中，加入140g CaCl2鹽直到液體變成半透明的。下一步，緩慢加入7. 5g聚-DADMAC并攪拌該混合物15分鐘，隨后在試驗(yàn)前使聚-DADMAC水合過(guò)夜。進(jìn)行流變性試驗(yàn)，并且結(jié)果在圖2和圖3中示出。圖2為在不同溫度下，粘度作為剪切速率函數(shù)的圖。參考圖2，鹽水中的CP產(chǎn)生了大約20到大約2500cP范圍內(nèi)的粘度，這取決于剪切速率。在所有溫度下，流體粘度都顯示了剪切稀化行為。圖3為在不同溫度下， 剪切應(yīng)力作為剪切速率函數(shù)的圖。參考圖3，在所有溫度下，在10到ZOsec—1的剪切速率下， 觀察到斜率的移動(dòng)。該觀察到的移動(dòng)提示了主要的聚合物-聚合物相互作用在低剪切速率和高剪切速率下有所不同。用冪律模型，通過(guò)曲線擬合數(shù)據(jù)，對(duì)低剪切速率和高剪切速率區(qū)域的流動(dòng)指數(shù)(n’ )和稠度指數(shù)(K’ )都單獨(dú)地進(jìn)行估計(jì)，其中流動(dòng)指數(shù)為斜率，稠度指數(shù)為截距。結(jié)果在表1中列出。
表 權(quán)利要求
1.一種方法，其包括將包括陽(yáng)離子聚合物的井筒應(yīng)用液放入井筒中，其中所述陽(yáng)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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陽(yáng)離子聚合物包括多胺、聚(烯丙胺)、季銨、聚烷基鹵化銨、聚烯丙基烷基鹵化銨、聚二烯丙基二甲基氯化銨、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所述的方法，其中所述陽(yáng)離子聚合物包括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所述的方法，其中所述陽(yáng)離子聚合物未交聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陽(yáng)離子聚合物以基于所述井筒應(yīng)用液總重量的大約0. 51b/BBl到大約151b/BBl的量存在于所述井筒應(yīng)用液中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述井筒應(yīng)用液進(jìn)一步包括鹽水。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述鹽水包括溴化鈉(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。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述鹽水具有大約8.41b/gal到大約19. 21b/gal 的密度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述鹽水以基于所述井筒應(yīng)用液總體積的大約 95vol. %到大約99. 8vol. %的量存在于所述井筒應(yīng)用液中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述井筒應(yīng)用液在大約Ssec-1到大約SOOsec—1 的剪切速率下和大約75 °F到大約500 °F的溫度下顯示了剪切稀化流變性。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述井筒應(yīng)用液在大約0.Isec-1到大約lOsec—1 的剪切速率下、在大約75 °F到大約500 0F的溫度下維持大約100厘泊到大約40，000厘泊的粘度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法進(jìn)一步包括將所述井筒應(yīng)用液與固體混合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述固體包括加重劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述加重劑包括重晶石、赤鐵礦、鈦鐵礦、碳酸鐵、碳酸鎂、碳酸鈣或其組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述固體以基于所述井筒應(yīng)用液總體積的大約 llb/BBl到大約4001b/BBl的量存在于所述井筒應(yīng)用液中。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述固體包括碳酸鈣。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述鹽水以基于所述井筒應(yīng)用液總體積的大約 53vol. %到大約99. 6vol. %的量存在。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述井筒應(yīng)用液具有大約大約0%到大約60% 的相分離程度。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述井筒應(yīng)用液具有大約0.Iml到大約60ml的流體損失，如根據(jù)API RP 1 所確定的。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述井筒應(yīng)用液形成穩(wěn)定的懸浮液。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述井筒應(yīng)用液為完井液、修井液、隔離液、液塞或其組合。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述井筒應(yīng)用液為鉆井液、礫石充填液、壓裂液、酸化液、流體損失控制液、懸浮劑或其組合。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括 將所述井筒應(yīng)用液應(yīng)用于所述井筒；以及在所述應(yīng)用后從所述井筒提取油。
24.一種組合物，其包括井筒應(yīng)用液、陽(yáng)離子聚合物和鹽水。
全文摘要
一種方法，其包括將包括陽(yáng)離子聚合物的井筒應(yīng)用液放入井筒中，其中該陽(yáng)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(yáng)離子聚合物和鹽水。
文檔編號(hào)C09K8/12GK102317402SQ201080007875
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:切弗朗菲利浦化學(xué)公司