含有碱土类金刚烷化合物作为流变改性剂的油基钻井液制造技术

公开一种油基钻井液和制备油基钻井液的方法。所述油基钻井液包含基础油连续相、水性不连续相和至少一种流变改性剂。所述至少一种流变改性剂包括碱土类金刚烷化合物。所述制备所述油基钻井液的方法包括将基础油、至少一种乳化剂和至少一种润湿剂混合以形成第一混合物，将至少一种流变改性剂加入并混合到所述第一混合物中以形成第二混合物，将至少一种流体损失控制添加剂加入并混合到所述第二混合物中以形成第三混合物，将盐水溶液加入并混合到所述第三混合物中以形成第四混合物，并将加重添加剂加入并混合到所述第四混合物中以形成所述油基钻井液。

Oil-based drilling fluid containing alkaline earth adamantane compounds as rheological modifier

The invention discloses an oil-based drilling fluid and a method for preparing an oil-based drilling fluid. The oil-based drilling fluid comprises a base oil continuous phase, a water-based discontinuous phase and at least one rheological modifier. The at least one rheological modifier includes alkaline earth adamantane compounds. The method for preparing the oil-based drilling fluid includes mixing base oil, at least one emulsifier and at least one wetting agent to form a first mixture, adding and mixing at least one rheological modifier into the first mixture to form a second mixture, and adding and mixing at least one fluid loss control additive into the second mixture to form a third mixture. A brine solution is added and mixed into the third mixture to form a fourth mixture, and a weighting additive is added and mixed into the fourth mixture to form the oil-based drilling fluid.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含有碱土类金刚烷化合物作为流变改性剂的油基钻井液相关申请的交叉引用本申请要求2016年3月17日提交的美国临时申请序列号62/309,662的权益。
本说明书一般涉及用于石油工程的钻井液和并入钻井液的钻井方法，并且更具体地说，涉及用于钻井液的流变改性剂和相关的钻井方法。缩略语ACA＝1-金刚烷羧酸AC＝金刚烷羧酸盐(adamantanecarboxylate)AHR＝热轧后(afterhotrolling)℃＝摄氏度cm＝厘米(10-2米)cm-1＝波数cP＝厘泊BHR＝热轧前(beforehotrolling)EDX＝能量色散X射线ES＝电稳定性°F＝华氏度FL＝流体损失(fluidloss)FWHM＝半峰全宽g＝克h＝小时HRTEM＝高分辨率透射电子显微术IR＝红外lbf/100ft2＝磅力每百平方英尺(1lbf/100ft2＝0.4788Pa)LDH＝层状双氢氧化物(layereddoublehydroxide)μm＝微米(10-6米)mL＝毫升(10-3升)MPa＝兆帕斯卡(106帕斯卡)nm＝纳米(10-9米)OBM＝油基泥浆(oil-basedmud)Pa＝帕斯卡psi＝磅每平方英寸PV＝塑性粘度(plasticviscosity)PXRD＝粉末X射线衍射(PowderX-raydiffraction)rpm＝转每分钟s＝秒SEM＝扫描电子显微镜术(Scanningelectronmicroscopy)SG＝比重(specificgravity)TEM＝透射电子显微镜术(Transmissionelectronmicroscopy)TGA＝热重分析TMO＝过渡金属氧化物(Transitionmetaloxide)V＝伏特YP＝屈服点(yieldpoint)重量％＝重量百分比
技术介绍
钻井液或钻井泥浆是在井筒钻进时通过井筒循环以促进钻井作业的组合物。通常，钻井液可促进从井筒中除去钻屑，可冷却并润滑钻头，可帮助支撑钻杆和钻头，或可提供静水头以维持井筒壁的完整性并防止井喷。根据特定地质地层的特性，选择特定的钻井液系统以优化钻井作业。为了使钻井液或钻井泥浆发挥其功能，必须控制其最佳化学和流变性质。用于钻井的油基泥浆(OBM)通常包括：基础油(或合成液)，其构成乳液连续相；水性溶液，如盐水/水溶液，其构成乳液不连续相；任选的乳化剂；和用于悬浮、重量或密度、油润湿、流体损失或过滤控制的其它任选的试剂或添加剂；以及流变改性剂。流变改性剂通常包括亲有机粘土或亲有机褐煤。油基钻井液通常可含有按体积计约50:50至约95:5的连续相比上不连续相。深井钻井由于涉及高压和高温(HPHT)地质条件而变得复杂。行业限定的HPHT条件的定义通常包括井筒温度高于300℉(149℃)和井筒压力高于10,000psi(68.9MPa)。已知的钻井液通常含有不适合于HPHT钻井的粘土基流变改性剂，因为其在HPHT条件下分解。因此，对于钻井液和用于钻井液的在HPHT条件下是热稳定的且具有合适的流变性质的流变改性剂存在持续需求。
技术实现思路
根据一些实施例，提供油基钻井液。所述油基钻井液包括基础油连续相、水性不连续相和至少一种流变改性剂。所述至少一种流变改性剂包括碱土类金刚烷(diamondoid)化合物。根据一些实施例，提供制备油基钻井液的方法。所述方法包括将基础油、至少一种乳化剂和至少一种润湿剂混合以形成第一混合物。此外，所述方法包括将至少一种流变改性剂加入并混合到第一混合物中以形成第二混合物。所述至少一种流变改性剂包括碱土类金刚烷化合物。另外，所述方法包括将至少一种流体损失控制添加剂加入并混合到第二混合物中以形成第三混合物。所述方法还包括将盐水溶液加入并混合到第三混合物中以形成第四混合物。最后，所述方法包括将加重添加剂加入并混合到第四混合物中以形成油基钻井液。根据一些实施例，提供在高压高温条件下在地下地层中钻井的方法。所述方法包括在井筒钻进地下地层中，提供或使用根据本公开的实施例的油基钻井液或根据本公开的实施例的方法制备的油基钻井液。本文描述的实施例的额外特征和优点将在以下详细描述中阐述，并且对本领域技术人员而言，部分地将从此描述中显而易见，或通过实践本文描述的实施例(包括以下详细描述、权利要求书以及附图)而认识到。应理解，以上一般性描述和以下详细描述都描述各种实施例，并且旨在提供用于理解所要求保护的标的物的性质和特征的概述或框架。包括附图以提供对各种实施例的进一步理解，并将附图并入且构成本说明书的一部分。附图说明本文描述的各种实施例，并且与描述一起用于解释所要求保护的标的物的原理和操作。附图说明图1是由Mg(OH)2和1-金刚烷羧酸(ACA)以Mg2+与ACA的0.5:1摩尔比形成的Mg(0.5)-AC镁金刚烷羧酸盐的粉末x射线衍射(PXRD)图形。图2是由Mg(OH)2和1-金刚烷羧酸(ACA)以Mg2+与ACA的0.5:1摩尔比形成的Mg(0.5)-AC镁金刚烷羧酸盐的红外(IR)光谱。图3包括Mg(OH)2、ACA和Mg(0.5)-AC的堆叠IR光谱。图4包括(a)ACA和(b)Mg(0.5)-AC的堆叠热重分析。图5A-5D是根据本说明书的实施例制备的Mg(0.5)-AC在各种放大率下的SEM显微照片。图6A是从胶体悬浮液中除去的剥离Mg(0.5)-AC颗粒的选定区域的原子力显微照片。图6B表示图6A的显微照片中的峰值力误差。图6C是穿过图6A中指示的路径测量的剥离颗粒中的高度廓线。图7是由Mg(OH)2和1-金刚烷羧酸(ACA)以Mg2+与ACA的1.0:1摩尔比形成的Mg(1.0)-AC镁金刚烷盐的PXRD图形。图8A-8D是根据本说明书的实施例制备的Mg(1.0)-AC纳米复合材料在各种放大率下的SEM显微照片。具体实施方式描述根据本说明书中的各种实施例的油基流体，其在350°℉和500psi压力下具有流变性质、热轧后的电稳定性、凝胶强度和流体损失特性，这使得油基钻井液适用于井筒作业中的高压高温(HPHT)条件。油基流体含有碱土金属类金刚烷化合物作为流变改性剂。因此，制备油基流体的方法包括在混合程序期间加入碱土金属类金刚烷化合物。在高压高温条件下在地下地层中钻井的方法包括使用含有碱土金属类金刚烷化合物流变改性剂的油基钻井液。如本说明书中所用，术语“类金刚烷”是指含有至少一个金刚烷部分的任何化学化合物。如本说明书中所用，术语“碱土金属类金刚烷化合物”是指额外含有至少一个金刚烷部分的镁、钙、锶、钡或铍的化合物。现在将描述油基钻井液的实施例。随后将描述制备油基钻井液的方法的实施例和在高压高温条件下在地下地层中使用油基钻井液钻井的方法的实施例。根据各种实施例的油基钻井液可含有基础油连续相、水性不连续相和至少一种流变改性剂。所述至少一种流变改性剂包括碱土类金刚烷化合物。油基钻井液的基础油连续相可由包含酯或烯烃的合成油构成，或可为天然石油衍生的产品，如柴油或矿物油。所述合成油或天然石油产品可由烃如正链烷烃、异链烷烃、环烷烃、支链烷烃或其混合物构成。以油基钻井液的总重量计，油基钻井液可含有约10.0重量％至20.0重量％的基础油。在另一实施例中，以油基钻井液的总重量计，油基钻井液可含有约13.0重量％至17.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油基钻井液，其包含：基础油连续相；水性不连续相；和至少一种流变改性剂，所述至少一种流变改性剂包含碱土类金刚烷化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.17 US 62/309,6621.一种油基钻井液，其包含：基础油连续相；水性不连续相；和至少一种流变改性剂，所述至少一种流变改性剂包含碱土类金刚烷化合物。2.根据权利要求1所述的油基钻井液，其中所述碱土类金刚烷化合物是镁金刚烷羧酸盐化合物。3.根据权利要求1所述的油基钻井液，其中所述碱土类金刚烷化合物是通过以下方法制备的镁金刚烷羧酸盐化合物：将镁盐和具有至少一个羧酸部分的类金刚烷化合物混合以形成反应混合物；以及在反应温度下水热处理所述反应混合物一段反应时间以形成所述镁金刚烷羧酸盐。4.根据权利要求3所述的油基钻井液，其中所述镁盐和所述类金刚烷化合物以提供所述反应混合物中Mg2+与类金刚烷化合物之比为0.5:1至1.0:1的量混合。5.根据权利要求3所述的油基钻井液，其中所述类金刚烷化合物是1-金刚烷羧酸。6.根据权利要求3所述的油基钻井液，其中所述镁金刚烷羧酸盐包含层状形态。7.根据权利要求1所述的油基钻井液，其中以所述油基钻井液的总重量计，所述油基钻井液包含0.1重量％至1.0重量％的流变改性剂。8.根据权利要求1所述的油基钻井液，其中所述油基钻井液表现出适合在钻井作业期间在高压高温条件下使用所述油基钻井液的物理特性，其中在钻井作业期间的高压高温条件包含井筒压力高于10,000psi和井筒温度高于300℉。9.根据权利要求1所述的油基钻井液，其中具有所述流变改性剂的所述油基钻井液相比于具有与所述油基钻井液相同比重和油水比以及相同比例的相同成分但缺乏所述流变改性剂的钻井液，在100rpm下在热轧前和热轧后均具有较低粘度。10.根据权利要求1所述的油基钻井液，其中具有所述流变改性剂的所述油基钻井液相比于具有与所述油基钻井液相同比重和油水比以及相同比例的相同成分但缺乏所述流变改性剂的钻井液，在350℉(177℃)和500psi下具有较低的热轧后流体损失。11.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆萨拉特·H·穆罕默德，休·克里斯托弗·格林威尔，马诺哈拉·古蒂约尔·维拉巴德拉帕，约翰·阿德里安·霍尔，加桑·塞尔曼·阿拉贝迪，安德鲁·怀廷，迈克尔·海沃德·霍德，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，杜伦大学，MI钻井液英国有限公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA