减少钻井流体的流体损耗的添加剂制造技术

用于减少钻井流体在钻井过程中损耗进井筒周围地层中的添加剂以及包含所述添加剂的钻井流体和使用此类添加剂的方法。所述添加剂包括弹性聚合物型丙烯酸酯非凝聚微球。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少钻井流体的流体损耗的添加剂本专利技术涉及用于减少钻井流体在钻井过程中进入井筒周围地层的 损耗的添加剂以及包含此类添加剂的钻井流体和使用此类添加剂的方 法。
技术介绍
为了产生用于采集碳氢化合物和其它流体和/或气体物质目的的 井，在地下地层中钻取钻孔。通常，流体在钻孔过程中从地面穿过钻 柱的内部以及钻柱与地层和背部之间的环面流通。钻井流体(又称为"钻井泥浆"，其包括水基和有机基钻井流体， 例如油基和所谓的合成基钻井流体)被用于钻取此类井。通常钻井流 体具有多个功能，包括润滑钻孔刀具和携带此刀具的钻杆；悬浮和 运输地层切割物至地面用于筛选和处理；在钻井停止的情况下保持切 割物悬浮和抽取钻井流体；以及反向平衡地层压力以防止从可能在任 何钻井继续的多个水平遭遇的可渗透岩石渗漏气体、油或水。考虑到 这些功能，通常将用于某些钻井操作的钻井流体设计或者说是选择成 具有某些流变性质和密度性质。为了使钻井流体执行上述功能和允许钻井继续，钻井流体必须保 持在钻孔内。很多情况下，在钻井过程中会遇到不可取的地层条件， 其中很小或相当数量的钻井流体可能损失进入地层。钻井流体可以透 过地层上大的或小的裂缝或断裂(其可以是事先存在的或者是钻井所 引发的)或者透过围绕钻孔的多孔地层而离开钻孔。一般来讲，流体损耗控制的基本机制涉及在钻井过程中，在钻孔 的侧面以及因此在多孔或可渗透地层的接触面形成厚度可变的滤饼。令人遗憾的是，在钻井过程中很多情况下会遇到这样的地下地层条件， 不论采用的钻井流体和生成的滤饼类型如何，这种地下地层条件都可 能导致不可接受的钻井流体损失至周围地层。在这些情况下，流体损耗控制剂被添加至钻井流体中以尝试减少 钻井流体向周围地层中的断裂和/或可渗透结构中的不可接受的高度损 耗。此类流体损耗控制剂的现有实例包括石墨碳或石墨颗粒(参见例如美国专利No. 5,826,669 (Zakeski)或WO04/092301 (公开日期为2004 年10月28日))，或者水溶性聚合物型纤维素、淀粉或其它多糖衍 生物。其它已经给出描述的流体损耗控制剂包括黑沥青矿粉(参见如 Society of Petroleum Engineers的论文no SPE 77446 (Aston等人))； 粒状生胶颗粒(参见如美国专利No. 6,518,224(Wood));油溶的有机硅 树脂颗粒(参见如WO 04/013251 (公开日期为2004年2月5日))； 水不溶性聚合物胶乳(参见如美国专利No. 6,715,568 (Bailey))，有机 溶角牟性聚合物(参见如Society of Petroleum Engineers的论文no. SPE 64981 (Herzhaft等人)和SPE107281 (Guichard等人))，粒状聚烯 烃(参见如美国专利No. 4,436,636 (Carnicom))和聚合物型聚丙烯颗粒 (参见如WO 06/040578 (公开日期为2006年4月20日)。
技术实现思路
已经存在对可以控制(如可以减少)进入地下地层的流体损耗的 有效钻井流体添加剂的需求。按照使用有机基钻井流体(例如油基和 合成基钻井流体)的相关环境问题和/或成本因素，希望提供此类特别 适用于控制此类钻井流体的流体损耗的添加剂。在本专利技术的一个方面提供了用于钻井流体的流体损耗控制添加 剂，其中在钻井操作中所述钻井流体被用于生成具有井温度的井筒， 所述添加剂包括聚合物型丙烯酸酯非凝聚微球，其中该微球具有玻璃 化转变温度，所述玻璃化转变温度被选择为使得微球在井温度为弹性 体。如本文所用，术语"非凝聚微球"指不是以具有微球和聚合树脂 的复合材料微球成分形式提供的微球，更具体地讲不是具有其中分散 有微球的连续聚合物相的粒料形式，也不是由不连续相的聚合树脂联 结在一起的微球聚合体。使用此类弹性体的聚合物型丙烯酸酯非凝聚微球作为钻井流体中 的流体损耗控制添加剂有利地有效降低了钻井流体进入或通过钻孔周 围的地下地层(例如多孔地层)或具有预先存在或钻井引发的裂缝或 断裂的地层的流体损耗。此外，使用本文所述添加剂尤其理想之处在于，向钻井流体添加 此添加剂通常不会对钻井流体的流变性产生任何可测量的影响。对于 有机基钻井流体，例如油基钻井流体和合成基钻井流体以及其它类型 的有机基钻井流体而言尤其如此。在大多数情况下，本文所述添加剂可以被使用而不需要添加其它 添加剂以重新调整钻井流体的流变性。当钻井操作中观察到不可接受 的流体损耗水平时，本文所述添加剂可以在钻井操作过程中简便而有 效地用作"预防性"处理或用作"药剂"处理来控制钻井流体损耗。添加剂微球有利地不溶于水和/或有机液体，特别是用于有机基钻 井流体的有机液体(例如用于油基钻井流体中的柴油或矿物油，用于 合成基钻井流体的烯烃衍生油或酯衍生油，用于其他有机基钻井流体 的聚二醇和聚二醇衍生物)。添加剂微球同样有利地易于分散在水和/ 或有机液体中，特别是在用于有机基钻井流体的有机液体中(例如用 于油基钻井流体的柴油或矿物油，用于合成基钻井流体的烯烃衍生油 或酯衍生油，用于其它有机基钻井流体的聚二醇和聚二醇衍生物)。 因此本文所述添加剂一般来讲有利地适用于水基钻井流体或有机基钻 井流体，例如油基钻井流体和合成基钻井流体以及其它类型的有机基钻井流体。本文所述添加剂尤其有利地用于有机基钻井流体，例如油 基钻井流体和合成基钻井流体以及其它类型的有机基钻井流体。优选添加剂以干的形式提供(例如以干粉形式提供的微球)，或 者以方便微球使用和快速分散到钻井流体中的悬浮液形式提供。本专利技术的另一个方面提供包含本文所述添加剂的钻井流体。此类 钻井流体可以是水基钻井流体或者特别是有机基钻井流体，例如油基 钻井流体和合成基钻井流体以及其它类型的有机基钻井流体。如果需要，可以使用非常高浓度(例如相对微球重量最多300kg/m3)的添加 剂。然而， 一般来讲，钻井流体中添加剂(换句话讲，微球)的浓度 被选定为用于某些钻井操作使得钻井流体中微球的浓度足以减少流体 损耗。已经发现的是，本文所述添加剂具有此类有利的控制流体损耗 的效能， 一般来讲钻井流体中微球的浓度没有必要很高。对于有机基 钻井流体，例如油基钻井流体和合成基钻井流体以及其它类型的有机 基钻井流体而言尤其如此。钻井流体中微球的浓度优选为10w/w。/。或更 低，更优选为8w/w。/。或更低，更优选为5w/w。/。或更低并且最优选为 3w/wM或更低。钻井流体中微球的浓度优选为0.1w/w。/。或更高，更优 选为0.3w/w。/。或更高，更优选为0.8w/w。/。或更高并且最优选为1.5w/w% 或更高。本专利技术的另一个方面包括减少流体损耗的方法，该方法包括步骤向钻井流体添加本文所述添加剂；以及在钻井过程中使所述钻井流体 循环流动。本专利技术的另一个方面是减少流体损耗的方法，该方法包括步骤 在钻井过程中监控钻井流体损耗；以及如果流体损耗超过可接受水平， 则向井内注入本文所述添加剂。本专利技术的另一方面是一种方法，该方法包括在穿透一个或多个15地下地层的地下井中进行钻井操作，其中操作是在存在本文所述钻井流体和添加剂的情况下进行的。本
技术实现思路
并非意图描述本专利技术所公开的每种实施例或根据本专利技术的每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在钻井操作中以产生具有井温度的井筒而使用的钻井流体的流体损耗控制添加剂，所述添加剂包含聚合物型丙烯酸酯非凝聚微球，其中所述微球具有玻璃化转变温度，所述玻璃化转变温度被选定为使得所述微球在所述井温度为弹性体。

【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：德克范德皮尔，弗朗索瓦C德哈瑟，鲁道夫J达姆斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]