钻井液制造技术

本发明专利技术涉及对含有石油、天然气或其它矿产的地层钻井以抽提和生产所述矿产法人方法。具体地说，本发明专利技术涉及用于这些方法中的钻井液以及淀粉在该流体里的应用。本发明专利技术提供了一种使用一种含有一种从块茎或根中获得的淀粉的钻井液钻井的方法，所述淀粉实质上只含有支链淀粉分子。在本发明专利技术的一个优选实施方案里，所述淀粉是来源于一种基因改性的不含直链淀粉的马铃薯。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对含有石油、天然气或其它矿产的地层钻井以抽提和生产所述矿产的方法。具体地说，本专利技术涉及用于这些方法中的钻井液以及淀粉在该流体里的应用。用于钻探生产井的钻井液通常由水组成，该水中还加入一系列的添加剂及其不同组合物，以使钻井液具备一些对于特定的用途以及它所使用的条件所要求的特性。钻井液比如用于清洁和冷却钻头，以及用于清洗由钻头捣松的岩屑、块石、砾石、泥土或沙子。钻井液的另一个目的是用作减少地层破坏，它是通过向钻井孔壁加衬或涂抹以阻止坍塌和通过用钻井液成分桥连和密封阻止固体颗粒和液体侵入可渗透地层。钻井液具体的成分或添加剂，比如是经恰当分级或筛分过的粘土(即皂土或硅镁粘土)、盐、硅酸盐、盐水、氯化钠、溴化钙、溴化锌、氢氧化钠或其它的物质，这些成分或添加剂影响比如钻井液的固含量、饱和度、比重、粘度和抹壁性能。粘土尤其有用，因为它抹壁性能好，而且还提供一种具有为悬浮颗粒所必要的粘度(承载力)的钻井液，因此从井眼里把土带出。然而其它添加剂要特别加入以改进给钻井液抹壁能力和流变性能，该添加剂使用时通常比上述添加剂浓度要低。通常特别的注意力是放在滤失量、钻井液的粘度和剪切应力(流变性)上，因此理想的是得到一种在低剪切时具有高粘度或在高剪切时具有低或相对低的粘度的流体。那些添加剂的例子有从谷类、如玉米或大米，或从根或块茎、如马铃薯或木薯中得到的淀粉以及其它多糖高分子，比如(聚阴离子)纤维素和黄原酸(黄原酸的)胶。从谷类以及块茎或根得到即含有直链淀粉又含有支链淀粉的普通类型淀粉，和从谷类中得到的实质上只含有支链淀粉分子(比如0-5％的直链淀粉)的含蜡类型淀粉，这两种淀粉都广泛应用于钻井液中，比如作为固水化合物以总体上减少或阻止滤失和增加粘度。然而众所周知的是淀粉长时间在高温下会降解。为了解决这个问题，比如美国专利4652384描述了交联含蜡玉米淀粉作为具有更高的粘度和更好的抗降解能力的降滤失添加剂，以用于能更好的承受在钻井过程中深井部分的高温的钻井液。黄原酸胶广泛用作增粘剂，然而其价格昂贵，对它的(部分)替代品已找到。例如美国专利4822500和欧洲专利申请0770660讨论了表氯醇交联的羟丙基稳定化处理的含蜡玉米淀粉在钻井液里作为添加剂或黄原酸胶的替代品的用途。比如在欧洲专利申请0770660中讨论了当用在传统的含有粘土的钻井液中时，上述淀粉具有和黄原酸胶差不多好的流变性能，即使仅用黄原酸胶浓度的二倍。然而所述含蜡淀粉用作代替钻井液中的黄原酸胶，在不含或几乎不含粘土的钻井液里发现没有效果。选择一种钻井液及其添加剂取决于一系列条件，其中的地层类型(密度、组成、孔隙率、深度、温度、矿产含量)、钻井深度和宽度、钻井角度只是在选择一种合适的流体组成时必须考虑的众多可能条件中的几个。当最后钻探其中有所需的矿产、石油或天然气的地层时，能发现一个具体的实施例。在这个所谓的生产层，钻井需要如下的一种方法一方面减少地层破坏，比如坍塌或液体或颗粒侵入可渗透地层中，另一方面该方法还能给周围地层中的矿产、石油或天然气提供容易的通道。通常在生产层钻井是在高倾斜角度下进行的或者甚至是水平地进行，因此在钻井过程中井眼需要通过由钻井液里的成分形成的滤饼对井眼加衬来保护以防止破坏。优选地，在这个阶段钻井液只含有一些不溶颗粒或粒子如粘土，但主要含有可溶盐，以减小滤饼材料堵塞多孔地层，而最大限度破坏井眼周围的地层，而最后使矿产、石油或天然气渗到井眼中，从此处可用泵将其抽出。然而它也不能阻止来源于本身成分中的颗粒和液体渗入滤饼而堵塞多孔地层。很明显地，这样的地层破坏对从一个井里抽提足够的矿产、石油或天然气的可能性极端不利。例如，一个油井每天可能生产的桶数(由此得到年利润)极大地取决于在生产层最后的钻井开采过程中发生的地层破坏。通过慎重选择一种合适的钻井液可减小生产层的地层破坏。如上所述，应该选择主要含有一种可溶盐而不是含有如粘土的粒子这样的一种钻井液。不含粘土免除了添加其它有助于增加粘度的添加剂的必要，尤其是那些能在低剪切(低端粘度)提供高粘度的添加剂。另外，考虑到钻井深度，添加剂应该十分耐高压和耐高温，而且在这些环境下不易降解。这些流体含有恰当分级的可溶盐和一种生物高分子，如黄原酸胶。黄原酸胶高分子与其中的可溶和不可溶粒子一起涂抹井眼壁，以阻止液体和颗粒侵入多孔地层。聚合物提供粘结性并且密封、桥连颗粒，因此减少不可修复的地层破坏发生的几率。然而滤饼本身当然也阻塞多孔地层，因此对于矿产，石油或天然气渗透和收集在井眼里仍旧是不可能的。尤其是黄原酸胶，一方面由于它的低端粘度，衬钻井性能以及它的稳定性，它非常合适，另一方面当用于收集矿产、石油或天然气时，它又是不利的。清除和净化含有一种黄原酸胶高分子的滤饼的具体过程已开发出来。这些所谓的滤饼破碎处理，是油井开始无障碍生产之前的最后一步。破碎处理存在两种，即外部和内部破碎处理。外部处理是通过用一种比如含有酸、氧化剂或酶的溶液冲刷或水洗井眼，包括聚合物热的、生物的、机械的、或化学降解的应用。这些物质的(组合的)作用使高分子降解，并且使得可溶颗粒在滤饼中溶解。然而，黄原酸胶高分子尤其耐降解，这一点现在证明是不利的。例如，酶通常是起降低作用，氧化剂如氧气在用泵抽取时能容易地从溶液中分离出来，需要特别强的酸和长处理时间来充分分解高分子，而且酸本身可能导致对多孔地层(局部)破坏，而且腐蚀所用设备，因此酸的利用时间上尽可能短。内部破碎处理是通过向滤饼提供一些好比从内部起作用使滤饼破碎的成分，以防止这些问题发生。这种成分存在两种类型。一种是具有有限溶解度的酸的粒子，另一种是固体过氧化物。使用这些成分也有固有的缺点，该成分包括在钻井液中而且在生产层钻井开采的最后一个阶段里作为滤饼的一种成分沉积。任何一种含有一种酸的聚合物组分，一旦该酸溶解便开始降解。这对任何实际用途来说会太快或太慢，聚合物降解不能由时间控制。由过氧化物引起的聚合物降解，通过加入酸催化剂以形成自由基而开始发生，因此通过在一种浸泡的流体里提供这样的一种酸，降解可得到及时控制。然而由于自由基作用，聚合物一旦降解，剩余的过氧化物和自由基需通过用另一种含硫代硫酸钠的溶液来中和，否则该过氧化物和自由基在这种环境里会耗尽。因此有必要(部分)地替代作为钻井液添加剂的黄原酸胶，该钻井液在钻井的很多不同阶段里都能用到。这样的一种替代物应该具有黄原酸胶的许多优良特性，比如它的低端粘度、优良加衬性能，以及它的稳定性和耐降解能力，是该替代物根据它的特性，优选地不应比黄原酸胶昂贵。尽管黄原酸胶已实行大规模化生产，但是它的供应有时受到严格限制，因为在其生产过程中会用到一种由黄单胞属细菌的细菌培养的发酵过程。黄原酸胶也广泛应用于其他非相关的产品中，比如食品添加剂，对此有一个广阔的市场。另外如上所述，在作为生产层加衬井眼的滤饼里黄原酸胶高分子的存在需要复杂的清洁过程，以使得对钻井做到有利的开采成为可能。然而，要找到满足这种条件的合适的生物高分子非常难。上述普通或甚至含蜡淀粉加入至一种传统的钻井液里时，在增加低端粘度方面不如黄原酸胶有效，在相似的浓度时测试发现，需要两倍的淀粉才能得到与黄原酸胶相近的效果。另外当钻井液里存在足够的粘土时，上述淀粉只提高低端粘度，而当钻井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对含有石油、天然气或其它矿产的地层的方法，其使用一种含有从块茎或根获得的淀粉的钻井液，所述淀粉实质上只含有支链淀粉分子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：舒尔德扬科克，雅各布斯京斯，伦德特科内利斯克拉安，格哈德埃尔索斯许林加，罗纳德彼得威廉默斯克塞尔曼斯，
申请(专利权)人：马铃薯及衍生产品合作销售生产阿韦贝公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]