堵漏流体及其制备方法、密封井孔中漏失区域的方法技术

一种用于封堵钻孔周围地层区域的堵漏流体，其包括含有分散水相和连续憎水相的乳液，表面活性剂和聚合物的交联引发剂，所述分散水相含有水性碱，所述连续相含有接枝纤维素醚衍生物构成的聚合物。该聚合物优选为乙烯基膦酸接枝的２－羟乙基纤维素。在剪切作用下，优选通过钻头，进行乳液转化，使得乳液液滴破裂，将交联引发剂释放到水相中，从而形成凝胶结构。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种反应性堵漏流体，该堵漏流体被设计成经受高剪切应力时快速胶凝。本专利技术还涉及一种封堵地层区域，特别是处理钻井时大量泥浆漏失的方法。
技术介绍
钻孔时循环液漏失是一个主要问题。由于延迟的油井生产而导致的时间损失以及因管道卡钻和安全等有关钻井问题，使得井成本显著增加。解决循环液漏失的最普通的技术是向钻井流体中加入一种堵漏材料(LCM)。实际上采用基于纤维素材料的粒状薄片和纤维状颗粒密封裂缝，小洞和多孔区域。也常常使用矿物如云母。如果更高浓度的堵漏材料也不能恢复钻井流体循环，则放置水泥塞。水泥塞压实了空隙但也填满了开放的井孔，并且在继续钻井之前需要钻开。很经常地，该程序在获得正确的密封之前必须要重复很多次。其他技术涉及使用反应性流体。两种反应性流体在发生漏失的地层附近或者与通过钻柱泵送的第一流体混合或者与沿着环带向下移动的第二流体混合。在两种流体的接触面，湍流使得通常称作油泥(gunk)的橡胶状固体块快速形成。另一实践使用反应于地表开始的交联聚合物凝胶。在两种情况下，所述技术均是高度危险的，因为轻微的组成、温度或污染物变化均可能导致井底系统内及其周围的过早胶凝，造成主要的操作失败。使用称作向流性液体(rheotropic liquid)作为堵漏流体也是已知的，这种液体在受到高应力时变稠。US 4663366公开了一种含有多元羧酸的油包水(water-in-oil)乳液，其中油相含有能够水合的水溶胀性的亲水粘土如膨润土，水相含有溶解的聚丙烯酰胺和多元羧酸。这种堵漏流体在膨润土与水接触时因膨润土的溶胀而发生固化。水相的每一分散液滴均用聚合物材料包覆，使得乳液仅在经受打破所述包覆层的高剪切力时才发生这种接触。US 5919739(Sunde等人)公开了另一种向流性堵漏流体。与US 4663366的乳液相似，该流体基于一种“散装的(loose)”逆乳液。连续相为交联剂提供密封介质，内相(internal phase)包含高浓度的聚合物，同时通过亲油的表面活性剂的浓度保持两相间的界面张力。Sunde等人的专利申请中优选的堵漏流体包含大约25％体积的连续相，及75％体积的分散水相，所述连续相包含选自矿物油、植物油、酯和醚的憎水性液体，基于甘油三酸酯的乳化剂，膨润土和氢氧化钙，所述分散水相包含水，黄原胶和任选的增重材料例如重晶石。当这类流体经历显著的压降时，发生了乳液的转变把交联剂释放到水相中导致形成凝胶。后一类堵漏流体能够储存几个星期而不发生反应，并可使用离心泵泵送几个小时。只有当堵漏流体受到高剪切力，例如经过钻头施力时，才能引发并迅速地胶凝。但是，这类的堵漏流体因牢固性不足并随着时间的流逝而收缩，因而受到限制。而且，在温度阈值大于约90℃时，由于交联键的断裂，凝胶变得不坚硬了并且转变成粘性流体。因此，希望提供一种适于有效密封问题区域和在很宽的温度范围内稳定的新型堵漏流体。另外，也需要更好的井控制方法，包括有助于成功钻井的布局策略。
技术实现思路
因而，本专利技术提供了一种用于封堵钻孔周围地层区域的堵漏流体，其组成为包含分散水相和连续憎水相构成的乳液，表面活性剂及羟乙基纤维素聚合物的交联引发剂，其中所述分散水相含有水性碱，所述连续憎水相含有羟乙基纤维素衍生物接枝共聚物。据信，乳液是逆向的(油包水)，虽然它实际上有可能是顺向的(水包油)，在大的油滴中还有水滴，即顺乳液中的逆乳液。适用实施本专利技术的接枝聚合物是乙烯基膦酸接枝的纤维素醚衍生物。优选的纤维素醚衍生物为羟烷基纤维素，其中所述烷基选自乙基和丙基。优选的羟烷基纤维素为2-羟基乙基纤维素。从US 4413121中可知制备含有至少一个含磷取代基的纤维素醚的制备方法，这里引入该专利作为参考。本专利技术的堵漏流体的固化原理本质上与上面讨论的US 4663366的堵漏流体相同。正是接枝的羟烷基纤维素的交联导致凝胶的形成。可交联的纤维素衍生物是现有技术中公知的聚合物增稠剂，用于石油工业，特别是用于控制地层中流体漏失。例如参考US 5439057和US 5680900。在金属离子和沿多糖的聚合物链悬垂的基团之间产生交联键。当在小尺寸内堵漏流体暴露于大于2 MPa的压降时，据信，乳液从其逆相转化或翻转到更稳定的顺相。乳液液滴破裂，将交联引发剂释放到水相中，进而提供金属二价离子，与纤维素醚衍生物交联并形成凝胶结构。具体实施例方式本专利技术中优选使用的聚合物是衍生的羟乙基纤维素。更具体而言，是2-羟乙基纤维素，乙烯基膦酸接枝聚合物。在接枝聚合物中，2-羟乙基纤维素和乙烯基膦酸单体的比例通常为大约5％到大约20％，优选的比例为大约10％到大约12％。浓度范围为0.1～5重量％，通常优选为2重量％。聚合物浓度增加导致更硬的凝胶。交联剂或交联引发剂混合物选自铁III化合物，硼(如硼酸，硼酸盐)，钛IV，锆IV，铝III，锑V，含有二价钙和镁离子的化合物(如氧化镁和氧化钙)，胺(单、二或三烷醇，椰子胺，五胺，烷基二乙醇胺)，乙酸盐(如乙酸钠)，氢氧化钠，氢氧化钾，及缓冲液，如碳酸钠，碳酸钾，及乙酸钠；和/或在说溶液中产生氢氧根离子的其它添加剂，如氨，氨化合物及氨生成化合物，如脲；螯合剂如乳酸钠，羟乙基氨基羧酸如羟乙基乙二胺三乙酸(EDTA)，葡萄糖酸钠，山梨醇，及甘油。优选的交联/pH控制剂是氧化镁，碳酸钠，EDTA，和四硼酸钠。氧化镁的浓度范围为0.01～3重量％，优选大约0.5～大约1.5重量％。碳酸钠的浓度范围为0.01～3重量％，优选大约0.1～1重量％。EDTA的浓度范围为0.01～3重量％，优选大约0.1～1重量％；四硼酸钠的浓度范围为大约0.01～3重量％，优选大约0.1～1重量％。任何干净的液态烃可作为油相使用。油可以有利地选自任何适于钻井流体的基础油，例如矿物油，植物油，酯和醚油，柴油，α-烯烃，聚烯烃，正烷烃，及它们的混合物。所选择的油必须与所使用的钻井流体相容，并且符合环境法规，例如在海上钻井设备上禁止使用含芳香化合物的油。油相的浓度为大约5～大约70重量％，优选从大约10～大约25重量％。所使用的水优选为新鲜的自来水。也可以使用未污染的钻井水例如海水或用大约50％新鲜水稀释的淡盐水。浓度为大约30～大约95重量％，更优选大约70～大约90重量％。如果pH在11～13之间，在金属离子和羟基之间产生交联键会同时发生。可以使用习用的市售的乳化剂，在它们与碱性环境的相容性和想要使用的温度的基础上选择。用亲油性的表面活性剂来制备包含高的水含量(体积上大于50％)的油包水乳液钻井流体，对本领域技术人员是已知的，它可提供所需要的乳液强度。优选的乳化剂基于脂肪酸和聚酰胺的化合物或基于甘油三酸酯。堵漏流体的固化时间取决于乳化剂的用量加入少量乳化剂将导致固化时间非常短和乳液高度不稳定。相反，大浓度的乳液将导致太稳定的流体，非常长的固化时间和凝胶时需要更高的剪切压力。优选的表面活性剂是聚酰胺衍生物，浓度为大约0.01～大约5重量％，最优选为大约0.1～大约3重量％，以便控制转化乳液所需要的剪切速率。根据本专利技术的堵漏流体可以任选地包括其它的添加剂例如固化促进剂，堵漏材料和增量剂。根据本专利技术的堵漏系统可以在广泛的温度范围内使用，从大约40°F到大约325°F(大约4℃到大约163℃)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于封堵钻孔周围地层区域的堵漏流体，其基本组成为包含分散水相和连续憎水相构成的乳液，表面活性剂和聚合物的交联引发剂，其中所述分散水相含有水性碱，所述连续憎水相含有接枝纤维素醚衍生物构成的聚合物。

【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：杰克梅布里，格雷格加里森，安德烈加尼尔，
申请(专利权)人：索菲泰克公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]