减小摩擦的完井液制造技术

本发明专利技术公开了一种用于减小管件，例如套管中的连续油管之间的摩擦力的方法。所述方法包括在油中混合选定的表面活性剂及特氟纶粒子，然后将油加入水中并将混合物向下泵送到油管的步骤。所述混合物在套管内部的连续油管钻孔方面尤其有效。还已经发现制剂可减小金属表面上的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了一种用于减小管件，例如套管中的连续油管之间的摩擦力的方法。所述方法包括在油中混合选定的表面活性剂及特氟纶粒子，然后将油加入水中并将混合物向下泵送到油管的步骤。所述混合物在套管内部的连续油管钻孔方面尤其有效。还已经发现制剂可减小金属表面上的腐蚀。【专利说明】减小摩擦的完井液
本专利技术针对在井中的完井操作或者钻井操作期间，减小由井内金属管件之间的摩擦引起的拖拽(drag)的一种方法。更具体地，将化学添加剂和油相特氟纶(TEFLON)粒子加入到水基液体中，以便于粒子被输送到管件表面上的油膜。公开的材料还减小管件表面上的腐蚀量。
技术介绍
在最近的历史上，石油和天然气行业已经发现，在油气藏内水平钻井能够潜在地做出一个更多产的井。水平井能够接入更大的体积的含油和含气层。横向或水平部分越长，井越多产。为此，如今在正被开发的很多油气层中、尤其是在低渗透性页岩层中水平钻井变得越来越普遍。 钢套管被置于井筒中，并且在很多井中，套管在沿着井筒的水平段的选定数目的位置处打有射孔群或射孔组。这启动了“完井”过程。射孔组的数目可以从2到40或更多。然后，将水力压裂液每次一组地泵送通过每个射孔组。通常通过在射孔组之间设置可钻取的桥塞，来将套管中的流体分到每个射孔组。在水力压裂处理物已经被泵送通过每个射孔组后，必须从套管中钻取桥塞以允许产物从不同射孔组上到井中。井的水平段的长度可受到从套管钻取桥塞的过程的限制。桥塞的钻取通常利用在连续油管端部的液压电动机和钻头，通过将水基液体沿油管向下泵送并通过电动机及钻头，并沿套管内部的环形部分向上返回来进行。钻取也可以通过具有动力水龙头的修井机使接合管旋转并转动钻头来进行。在井的水平段连续油管或接合管与套管之间的摩擦可能变得和使连续油管或管沿水平段移动的力相等，在这一点处进一步钻取是不可能的。可使管移动的力由在井的竖直段中的管的重量决定，在一些情况下，由通过推动在表面上具有缓冲机构的管可施加的力决定。当使用接合管时，管可与钻头一起旋转，并且抵制管沿井筒运动的摩擦减小，但是对于连续油管，没有管的旋转导致较高的抵制沿井筒的运动的摩擦。但是，在井筒已经被钻为具有方向变化而产生“折线”或弯曲井筒的井中，即使存在结合管，接合管的旋转与沿井筒的运动也可能被限制。这意味着钻井装置有时候可以钻取比完井设备能够完成的横向部分更长的横向部分。在过去，聚合物珠粒与液体混合并进入井中循环以减少在钻孔和连续油管修井机两者中的摩擦(J.Can.Pet.Tech.，1996年11月，第7页)。在套管内部的连续油管和修井应用中这些珠粒的效用已经被限制。可以确信这是没有使珠粒集中在最需要它们的区域即金属与金属接触处的结果。因此，需要更好的减小摩擦的液体，以减小在水基液体中由金属与金属接触引起的连续油管和套管间的摩擦。(这种类型的减小摩擦与将水溶性聚合物加入到水基液体中以减少泵送期间液体压力损失的步骤无关。)
技术实现思路
将化学添加剂加入油中，将油分散在水中并将其在完井操作或钻井操作期间在套管中向下泵送到井。将特氟纶粒子与悬浮剂和用于油湿钢的表面活性剂一起加入油中。油也可以包含水溶性聚合物或其他化合物的分散体。当连续油管或接合管用于套管井中时，减少了金属与金属间的摩擦。【专利附图】【附图说明】图1是水平井结构的整体视图。图2是在连续油管被放置在井的套筒内的情况下水平井的水平部分的截面视图。图3是用于测试液体的摩擦测试装置的立体图。图4是使用图3中测试装置测试的结果图。【具体实施方式】图1展示了在具有井口 10的水平井中的典型连续油管钻井装置。支撑件16支撑连续油管18的卷轴，其中连续油管18通过弯曲支撑件11被导入井中。井口 10可以包括防喷器、缓冲机构(snubbing mechanism)或者其他常规设备。井套有套管26，套管26在井筒内延伸，在井的竖直段通过层20，在水平段通过层28。对于诸如从套管26钻取桥塞等某些完井过程，连续油管18被降至井中并进入到通常粘接在层28中的套管26的水平段。涡轮机或电机17及钻头19可以连接到连续油管18的远端，以钻穿器件(诸如已被插入到套管的水平段中的桥塞(未显示)等)。对于钻井，液体被泵送通过油管18、电机17和钻头19并通过油管18和套管26之间的环形部分返回井口。由于油管18被推动通过套管的水平部分，在位置31-35处发生金属与金属接触，如图2所示。摩擦增加了将油管放置在井中所需的力，并且可能限制在套管的水平部分中可放置油管的长度。本专利技术减少在诸如位置31-35等的接触区域处的摩擦。水溶性聚合物常被用在钻井液和完井液中，以减少泵送时的压力损失并提高液体将固体运出井的能力。通过首先将聚合物分散在油中并且然后将含有聚合物的油相加入水中来将水溶性聚合物加入水中的方法是众所周知的。这种方法尽可能减少或避免了当聚合物被加到水中时聚合物的凝集。水溶性聚合物(诸如聚丙烯酰胺等)在油中的分散体是市面有售的。油分成液滴以便水和聚合物接触并使聚合物在水相中分散。在于2010年3月11日提交的并且具有与本申请的第一专利技术人相同的专利技术人的专利申请(“聚合物混合系统(Polymer Blending System)”，SN12/952, 373)中公开了一种用于混合油和水的改进装置和方法，其通过在油中的分散来引入水溶性聚合物。改进的装置也可用于混合本文公开的油相与水。本公开限定了在油相与水混合并且被泵送到井之前、将其他化学品添加到油相中。添加特氟纶粒子以提供金属表面之间的低摩擦。也可选择其他固体聚合物粒子。优选地，聚合物与金属之间具有低摩擦系数。为了使特氟纶充分起作用，我们发现粒子必须集中在金属表面附近。这通过以下方法来提供，即，首先将特氟纶分散在油相中，然后添加化学品以帮助特氟纶粒子悬浮在油中、并使油优选地湿润或附着到金属表面。然后特氟纶以油滴的方式被输送到油管和套管的表面且以油膜的方式集中在金属表面附近。这允许油管在套管中以减小的力运动，并可以延长可被插入到井筒中的管的长度。若特氟纶集中在表面附近，即使是以水基液体的方式，特氟纶也能够在钢零件之间提供极大的机械润滑。如下面将示出的，以相同浓度分散在水中的特氟纶不太有效。因此，本专利技术采用运载或输送系统来确保特氟纟仑在金属表面上或在金属表面附近的适当的沉积(deposition)。首先将特氟纶加入到油相。优选地，在油被加入水中之前，在特氟纶处于油相中时，用亚乙基双酰胺的胶体悬浮液使特氟纶保持在悬浮状态。亚乙基双酰胺的浓度优选在3重量％到7重量％的范围内。也可用其他悬浮剂，诸如煅制二氧化硅或亲有机粘土等。油也可包含水溶性聚合物的分散体，如上面所述。特氟纶粒子在管表面的沉积是通过以下方法实现的，在引入泵送液体之前在油相中运输特氟纶，然后形成将特氟纶运输到在金属表面上形成的油膜的油滴。使用表面活性剂可以使油膜形成，表面活性剂(如聚乙二醇600双油酸脂妥尔油酸脂(Polyethylene Glycol 600 Dioleate Tallate)(由McAllen Chemical通过妥尔油(Tall oil)制造的中间产物))用于油湿(oil-wet)金属表面。表面活性剂的HLB值(亲水亲油平衡)必须使得能够在不产生稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减小井中的钢套管和油管的表面之间的摩擦的方法，所述方法包括以下步骤:a)配制油相，所述油相包括:i.油，ii.悬浮剂，iii.特氟纶粒子，以及iv.表面活性剂，其使所述油湿润所述套管和所述油管的所述表面;b)将所述油相加入水中以形成混合物;以及c)将所述混合物泵送通过所述油管并且进入所述油管与所述套筒之间的环形部分，从而减小所述表面之间的摩擦。

【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：杰里·W·诺勒斯，亚历克斯·杰森·瓦特斯，
申请(专利权)人：科伊尔化学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US