钻井操作中粘土和页岩的水化可以通过采用包含页岩水化抑制剂的水基钻探流体抑制，所述页岩水化抑制剂包含聚氨基聚酰胺‑表氯醇树脂，优选地所述聚氨基聚酰胺‑表氯醇树脂是脂肪族多胺、脂肪族聚羧酸和表氯醇的反应产物。所述页岩水化抑制剂应以足以在暴露于水基钻探流体时降低粘土和页岩的反应性、如溶胀的浓度存在于所述水基钻探流体中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于钻探工业的页岩水化抑制剂，确切地说是聚氨基聚酰胺-表氯醇 (PAE)树脂，其有效降低与用于石油工业的油气井的钻探和构建的流体接触的粘土和页岩 的反应性，例如抑制溶胀。
技术介绍
在旋转钻井中，钻探流体在整个地下井中循环以携带来自钻头的切肩且将这些切 肩运送到地表。同时，钻探流体冷却且清洁钻头，以及减小钻柱与所钻探的井眼之间的摩擦 力，并且也使未下套管的井断面稳定。通常，钻探流体形成低渗透性滤饼以便密封与周围地 质地层相关的任何渗透性。 钻探流体可根据其流体基础分类：油基流体，其中固体粒子悬浮于油连续相中，且 有可能，水或盐水可用油乳化。可替代地，水基流体含有悬浮于水或盐水中的固体粒子。各 种化学物质可有意地或以其他方式添加到水基钻探流体中：a)用于赋予粘度和流体损失 减少的有机聚合物或粘土；b)为了增加流体密度以及有助于减少流体损失的不溶性无机 矿物质；c)用于增加泥浆密度的可溶性盐；和d)在钻探操作期间地层固体可分散到钻探流 体中。 变得分散于钻探流体中的地层固体包括来自钻探的切肩、土壤以及来自周围不稳 定地层的固体。当地层产生固体，所述固体是反应性（例如溶胀、分散、迀移或经历溶胀诱 发的迀移）的粘土矿物质时，这可潜在地累及钻探时间及增加成本。 粘土通常由具有暴露表面羟基的铝硅酸盐矿物质的薄片或层组成。粘土表面的基 础平面是带负电荷的，并且因此阳离子易于吸附到所述表面上。这些阳离子可以是可交换 的。粘土结构内的替代以及存在可交换阳离子会影响粘土在水中溶胀的倾向。举例来说， 表面水化得到水分子吸附在粘土表面上的溶胀。许多类型的粘土可以此方式溶胀。 另一种类型的溶胀称为渗透溶胀，当层间离子浓度浸析出粘土单元层之间的水 时，使粘土溶胀。仅一些粘土可经历渗透溶胀。所有类型的粘土和页岩不稳定性（如溶胀） 均可引起一系列问题。举例来说，钻柱与井眼侧之间的曳力可增加。这可引起流体循环损 失以及钻柱与钻头的粘滞。 这是开发有效粘土不稳定性抑制剂对于油气勘测工业很重要的原因。本专利技术致力 于寻求这些困难的解决方案。 已知许多类型的粘土抑制剂包括使用无机盐，如氯化钾。已提交了许多描述可 用于抑制粘土溶胀的技术或产品的专利。在不完全概述专利文献的情况下，且通过举 例，我们可以列举基于以下各者的抑制剂组合物：a)无机磷酸酯，描述在USP 4, 605, 068 中；b)聚烷氧基二胺和其盐，在USP 6,484,821、6,609,578、6,247,543和美国公开案第 20030106718号中；c)胆碱衍生物，描述在USP 5, 908, 814中；d)低聚亚甲基和其盐，在USP 5, 771，971和美国公开案第20020155956号中；e)羧甲基纤维素与有机胺的加成产物，在 TO 2006/013595中；f)l，2-环己二胺和/或其盐，在WO 2006/013597中；g)烷氧基化多元 醇的磷酸酯的盐，在WO 2006/013596中；h)部分水解的丙烯酸共聚物、氯化钾和聚阴离子 纤维素的组合，在USP 4, 664, 818中；i)季铵化合物，在USP 5, 197, 544和5, 380, 706中； j)基于二烷基氨基烷基甲基丙烯酸酯的聚合物，在USP 7, 091，159中；k)含有具有亲水基 团和疏水基团的聚合物的水溶液，在USP 5, 728, 653中；和1)聚羟基烷烃和环氧烷的反应 产物，在 USP 6,544,933 中。
技术实现思路
本专利技术是一种水基钻探流体组合物和使用所述水基钻探流体组合物降低钻井操 作中粘土和页岩的反应性（如溶胀）的方法，其中所述水基钻探流体包含水基连续相、反应 性粘土或页岩物质以及包含聚氨基聚酰胺-表氯醇树脂的页岩水化抑制剂，优选地所述聚 氨基聚酰胺-表氯醇树脂是脂肪族多胺、脂肪族聚羧酸和表氯醇的反应产物。 在以上本文所述的本专利技术的一个实施例中，所述脂肪族多胺是二亚乙基三胺 (DETA)、三亚乙基四胺（TETA)的一或多种同类物、四亚乙基五胺（ΤΕΡΑ)的一或多种同类 物、五亚乙基六胺（PEHA)的一或多种同类物、二亚丙基三胺（DPTA)、直链三亚丙基四胺 (L-TPTA)、双（2-哌嗪-1-基乙基）胺（BPEA)或其混合物，且所述脂肪族聚羧酸是乙二酸、 丙二酸、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、柠檬酸、 异柠檬酸、丙烷-1，2, 3-二羧酸或其混合物。 优选地，作为随后与表氯醇反应以制造以上本文所述的本专利技术的页岩水化抑制化 合物的脂肪族多胺和脂肪族聚羧酸反应产物是己二酸与DETA、己二酸与ΤΕΤΑ、己二酸与 L-TETA、己二酸与DETA和TETA的混合物、己二酸与DETA和L-TETA的混合物、己二酸与TETA 与L-TETA的混合物；或己二酸与TETA、L-TETA和DETA的混合物的反应产物。 各种化学物质可有意地或非有意地添加到水基钻探流体中：a)用于赋予粘度和 流体损失减少的有机聚合物或粘土；b)为了增加流体密度以及有助于减少流体损失的不 溶性无机矿物质；c)用于增加泥浆密度的可溶性盐；和d)在钻探操作期间地层固体可分散 到钻探流体中。 分散到流体中的固体包括来自钻探操作和来自不稳定地质周围地层的切肩。举例 来说，以上本文所述的水基钻探流体可任选地进一步包含以下各者中的一或多者：流体损 失控制剂、加重材料、增粘剂、桥键形成剂、抗钻头泥包剂、分散剂、润滑剂、腐蚀抑制剂、消 泡剂、盐、表面活性剂或悬浮剂。 以上本文所述的水基钻探流体的水相优选地是淡水、海水、盐水、水与水溶性有机 化合物的混合物或其混合物。【具体实施方式】 本专利技术是针对用于经由含有粘土或页岩的地层钻井的水基钻探流体，所述粘土或 页岩不稳定（有时称为反应性粘土或页岩物质）且例如可在水存在下溶胀。通常，本专利技术 的钻探流体包括页岩水化抑制剂和水性连续相。如下文所公开，本专利技术的钻探流体还可包 括额外组分，如流体损失控制剂、加重材料、增粘剂、桥键形成剂、抗钻头泥包剂、分散剂、润 滑剂、腐蚀抑制剂、消泡剂、盐、表面活性剂或悬浮剂等，所述额外组分可添加到水基钻探流 体中。 在钻井期间，钻探流体沿钻柱向下通过钻头且回到地表循环以便重新调节和再使 用。钻探流体使来源于钻探过程的钻探切肩悬浮且将所述切肩运送到地表。同时，钻探流 体冷却且清洁钻头，减小钻探管与井眼壁之间的摩擦力，且使易于塌陷的井断面稳定。 通常，钻探流体形成低渗透性的滤饼，其防止渗漏到周围地质地层中且避免钻探 流体自身液相的过度损失。钻探流体可根据其连续液相的性质分类。存在油基钻探流体，有 时称为油基泥浆（OBM)，其中固体悬浮于连续油性相中，且任选地水或盐水相乳化到油性相 中。可替代地，水基钻探流体（有时称为水基泥浆（WBM))含有悬浮于水或盐水中的固体。 当钻探操作遇到可溶胀或反应性粘土样物质时，其可累及钻探时间且增加成本。 存在不同类别的会溶胀、分散和/或迀移的粘土和页岩，且其可引起许多操作问题。出于 本申请案的目的，术语"粘土"被定义为包当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水基钻探流体组合物，其包含：i)水基连续相；ii)反应性粘土或页岩物质；和iii)页岩水化抑制剂，其包含聚氨基聚酰胺‑表氯醇树脂，其中所述页岩水化抑制剂以足以降低所述粘土或页岩的反应性的浓度存在。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·威瑟姆，M·K·波因德克斯特，S·W·金，P·塔塔可，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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