高性能盐水增粘剂制造技术

一种用于高温含烃储层应用中的粘度保持配制物。所述配制物包含盐水组合物以及粘度增强组合物，该粘度增强组合物至少部分通过胶束化从而能够提高所述粘度保持配制物的粘度保持性，该粘度增强组合物包含聚阳离子组合物和阴离子表面活性剂组合物。

High performance brine tackifier

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高性能盐水增粘剂
本公开的实施方案涉及用于从含烃储层中开采烃的工艺中的流体。具体而言，本公开的实施方案涉及使用于从含烃储层中开采烃的工艺中的流体(例如，钻井液)增粘的组合物和方法。
技术介绍
随着油气藏施工深度的增加以及小井眼水平钻井的发展，对于高密度无固体储层钻井液(RDF)、完井液(CF)和修井液(WF)的需求随之增加。目前用于RDF、CF和WF中的增粘剂不与高密度盐水相容、或者需要使用极其昂贵的盐水(如甲酸铯)以实现目标密度。盐水基钻井液在温度超过260°F的储层段中的应用受到限制，这是因为用于提高流体粘度的聚合物会分解并使钻屑悬浮。此外，二价盐水基钻井液在温度超过260°F(127℃)的储层段中的应用受到限制，这是因为用于提高流体粘度的聚合物会分解并使钻屑悬浮。有效的钻井液在井的施工中具有多种功能。这些钻井液必须具有将岩屑由钻头下方运送升至井环空以在地表分离所需的物理性质。钻井液还必须为钻头提供冷却作用并且能够减少钻柱与被钻地层之间的摩擦。这些功能的完成必须不能对地层造成损害。从钻井泥浆中流入的流体或固体可能会造成地层损害，从而可能会降低钻井过程中的钻进速度(ROP)并且还可能会降低生产井中的产烃率。必须调节RDF、CF和WF的密度，以提供维持井筒壁的完整性并防止井喷的静水压头。尽管大部分井的钻探可通过用如矿物质(例如，重晶石)的固体颗粒加重的油基或水基流体进行，但是储层段在这方面常常是不同的，这是因为会担心这些固体可能堵塞地层中的孔隙并降低烃的流速。在一些情况中，作业者寄希望于盐水以使储层钻井液(RDF)具有一定的密度。盐水也可用于完井液和修井液中。完井液是用于在钻探之后射孔之前冲洗井筒中的潜在地层损坏物质的那些流体。损坏物质包括钻井液添加剂(如可附着至地表的降滤失剂)、钻井液中所携带的并沉积于地表的固体岩屑和粘土、以及钻井液留在地层上的滤饼。滤饼可包含来自钻井液的钻井液添加剂残留物的固体物质(取决于是油基流体还是水基流体)。完井液控制井压，防止油管因超压而坍塌，并提供漏失控制。可将防滤失剂添加到本体(bulk)完井液中，或者以丸剂的形式供给。防滤失丸剂包括油溶性树脂、碳酸钙和细盐(groundsalt)。修井液用于清洗并修复老井以提高产量。完井液、修井液和压井液(killpillfluids)被设计为防止来自地层的流体侵入井筒中，同时防止井筒流体漏泄。流体漏泄是指流体从井筒中流失到地层中。已知流体漏泄会造成地层损坏，从而有可能降低烃的采收率。与RDF和CF一样，盐水也被用于修井液中，以减轻因包含不溶性颗粒(如重晶石)的流体的使用而导致的地层损坏。所要求的盐水密度和成本能够驱动盐水的选择。特定的盐水实例以及相应的密度范围列举如下：甲酸钾(8.4-13.1磅/加仑(lbs/gal)；63-98lbs/ft3)；氯化钾(8.3-9.7lbs/gal；62-73lbs/ft3)；氯化钠(8.3-10.0lbs/gal；62-75lbs/ft3)；溴化钠(8.4-12.5lbs/gal；63-93.5lbs/ft3)；氯化钙(8.4-11.8lbs/gal；63-88lbs/ft3)；溴化钙(8.4-14.2lbs/gal；63-106lbs/ft3)；氯化钙/溴化钙混合物(11.8-15.2lbs/gal；88-114lbs/ft3)；氯化钙/溴化钙/溴化锌混合物(14.2-19.2lbs/gal；106-144lbs/ft3)；溴化锌(14.2-19.2lbs/gal；106-144lbs/ft3)；甲酸铯(15.0-19.2lbs/gal；112-144lbs/ft3)。盐水需要增粘以悬浮岩屑并有助于限制地层中的流体漏失。用于使盐水增粘的聚合物包括(例如)羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、黄原胶(XC)、瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶(HPG)。流体漏失对于盐水而言是非常重要的。聚合物可与桥堵剂配合使用以调节盐水的流体漏失控制。用于流体漏失控制的聚合物包括交联淀粉，而桥堵剂为碳酸钙或盐的具有一定尺寸的颗粒。可获得的碳酸钙的尺寸为若干毫米至若干微米。这些颗粒易溶于酸中。为了使流体维持高温下的粘性和屈服点，可加入pH缓冲液、抗氧化剂和氧清除剂。可使用单乙醇胺作为抗氧化剂以抑制羟基自由基将聚合物结构降解，从而保护增粘剂。可添加氧化镁作为pH缓冲剂，并抑制聚合物在盐水中的水解。
技术实现思路
已使用高性能化学品添加剂对盐水(例如，二价盐水)进行增粘，以提高盐水(例如，RDF、CF和WF)的实用温度极限。本公开描述了使用针对高性能盐水增粘开发出的添加剂从而将盐水完井液和储层钻井液增粘的组合物和方法。与目前本行业所提供的增粘剂相比，本公开的具有更高耐温性的盐水增粘剂可提供巨大的商业利益。在本公开的一个实施方案中，组合物包含用作增粘剂和降滤失剂的淀粉添加剂(例如，TBC-X388，TBC-Brinadd,LLC，得克萨斯州Houston市)、用作增粘剂的多糖(例如，TBC-X389，TBC-Brinadd,LLC，得克萨斯州Houston市)、用作pH缓冲剂的高表面积等级的氧化镁(MgO)(微细研磨氧化镁)(例如，ThermasalB，TBC-Brinadd,LLC，得克萨斯州Houston市)、有机硅消泡剂(例如，AntifoamHD，TBC-Brinadd,LLC，得克萨斯州Houston市)、单乙醇胺(例如，TBC-X384，TBC-Brinadd,LLC，得克萨斯州Houston市)以及硫代硫酸钠(例如，ThermasalA，100％硫代硫酸钠，TBC-Brinadd,LLC，得克萨斯州Houston市)用作氧清除剂(也称为无水盐抗氧化剂)。单乙醇胺与钙络合并降低盐水的硬度。在一些实施方案中，除了其他交联剂之外，或者作为其他交联剂的替代物，淀粉添加剂可通过与表氯醇、三氯氧磷官能化而交联。淀粉添加剂在盐水中的浓度范围为约1磅/桶(PPB)至约20磅/桶(PPB)。淀粉添加剂的分子量范围可为约10千道尔顿(kD)至约200兆道尔顿(MD)。增粘多糖可包括黄原胶、琥珀酰聚糖、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、其他纤维素衍生物、瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶和其他瓜尔胶衍生物中的任意一者或任意组合。多糖的含量可为基础流体成分的约0％至约1.0重量％，或为约0.25PPB至约5PPB。多糖的分子量范围可为约1kDa至约20MDa。MgO的存在部分是为了使盐水溶液具有碱性pH值(或大于约pH7)。MgO的含量为约0.1PPB至约2.0PPB。除了上述添加剂外，在一个实施方案中，组合物包含直径为2微米、5微米和12微米的桥堵用碳酸钙，例如UltraCarb2、5和12(TBC-Brinadd,LLC，得克萨斯州Houston市)。这些材料为具有特定尺寸的碳酸钙颗粒，其用作水基或油基钻井液、完井液或修井液的酸溶性主要桥堵固体。本公开中的实例展示了组合物的实施方案是如何提高盐水溶液的高温性能的。引入新型盐水增粘剂，其基于与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)(例如，得自位于伊利诺斯州Northfield市的StepanCompany的40G)缔合的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(polyDADMAC)(例如，得自中国的SNFChi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粘度保持配制物，其用于高温含烃储层应用中，所述配制物包含：盐水组合物；以及粘度增强组合物，该粘度增强组合物至少部分通过胶束化从而能够提高所述粘度保持配制物的粘度保持性，该粘度增强组合物包含：聚阳离子组合物；和阴离子表面活性剂组合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.11 US 62/444,8951.一种粘度保持配制物，其用于高温含烃储层应用中，所述配制物包含：盐水组合物；以及粘度增强组合物，该粘度增强组合物至少部分通过胶束化从而能够提高所述粘度保持配制物的粘度保持性，该粘度增强组合物包含：聚阳离子组合物；和阴离子表面活性剂组合物。2.权利要求1所述的配制物，其中所述聚阳离子组合物包括聚(二烯丙基二甲基氯化铵)(polyDADMAC)。3.权利要求1或2所述的配制物，其中所述阴离子表面活性剂组合物包括十二烷基苯磺酸钠(SDBS)。4.权利要求1至3中任一项所述的配制物，其中所述粘度增强组合物还包含叔丁基丙烯酰胺磺酸(ATBS)-吗啉共聚物。5.权利要求1至4中任一项所述的配制物，其中所述盐水组合物包含选自由以下成分组成的组中的至少一种成分：溴化钙；非交联淀粉添加剂；交联淀粉添加剂；多糖；氧化镁；消泡剂；单乙醇胺；桥堵用碳酸钙；硫代硫酸钠；以及它们的混合物。6.权利要求1至5中任一项所述的配制物，还包含防滤失添加剂。7.权利要求1至6中任一项所述的配制物，其中所述粘度保持配制物在加热至300°F之后保持了90％的初始粘度。8.权利要求1至6中任一项所述的配制物，其中所述粘度保持配制物在加热至300°F之后保持了80％的初始粘度。9.权利要求1至6中任一项所述的配制物，其中所述粘度保持配制物在加热至300°F之后保持了20％至60％的初始粘度。10.权利要求1至6中任一项所述的配制物，其中所述粘度保持配制物在加热至300°F之后保持了60％至80％的初始粘度。11.权利要求1至10中任一项所述的配制物，还包含中性电荷聚合物。12.权利要求11所述的配制物，其中所述中性电荷聚合物包括聚乙二醇。13.权利要求1至12中任一项所述的配制物，其中所述盐水组合物包含选自由以下成分组成的组中的至少一种成分：甲酸钾；氯化钾；氯化钠；溴化钠；氯化钙；溴化钙；氯化钙/溴化钙混合物；氯化钙、溴化钙、和溴化锌混合物；溴化锌；甲酸铯；以及它们的混合物。14.一种制备粘度保持盐水配制物...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·J·博尔，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA