具有增强流变性的钻探流体组合物和其使用方法技术

钻探流体组合物包括基础流体，选自乳化剂、加重材料、降滤失剂、增粘剂或碱性化合物的至少一种添加剂，和按所述钻探流体组合物的总重量计0.1wt.％至1wt.％的乙氧基化醇化合物，所述乙氧基化醇化合物具有式R‑(OCH2CH2)7‑OH，其中R为具有8至20个碳原子的饱和或不饱和的直链或支链烃基。所述基础流体可以是含水基础流体。用于钻探地下井的方法包括在钻探流体组合物的存在下在井孔中操作钻机，所述钻探流体组合物包括所述基础流体、所述添加剂和所述乙氧基化醇化合物。

Drilling fluid composition with enhanced rheological property and its use method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强流变性的钻探流体组合物和其使用方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年2月3日提交的美国临时专利申请第62/454,189号、2017年2月3日提交的美国临时专利申请第62/454,192号和2017年4月12日提交的美国专利申请第15/485,724号的优先权，所述申请中的每个以全文引用的方式并入本公开。
本公开的实施例总体涉及用于钻探油井的钻探流体组合物和使用所述钻探流体组合物钻探地下井的方法。具体地，本公开涉及具有流变性增强化合物的钻探流体组合物和使用所述钻探流体组合物钻探地下井的方法。
技术介绍
在钻探操作期间，使钻探流体(也可称为钻探泥浆)循环通过井孔，以用于冷却钻头、将岩屑传送到表面，或支撑井孔以防井孔坍塌和来自地层的流体侵入，等其它目的。钻探流体被配制为具有允许钻探流体执行这些功能的某些流体特性，例如密度和流变性。然而，在某些极端井下条件(例如过高的温度)下，钻探流体的特性中的一些可改变。举例来说，钻探流体可变稠、粘度增加或形成凝胶。钻探流体性质的这些改变可导致如固体沉降、管道卡住和泵压力过大的问题。钻探人员通过向钻探流体添加稀释剂(有时称为泥浆稀释剂)来解决这些问题。更常见的钻探流体稀释剂中的一些包括植物单宁(如白坚木)、木质素磺酸和其盐(例如，铬、铁、钴、钠和铝盐或这些盐的任何混合物)、褐煤材料和多磷酸盐。某些合成聚合物也已用作钻探流体的稀释剂。然而，一直需要能够承受极端井下条件的钻探流体稀释剂和/或添加剂。
技术实现思路
本公开的实施例涉及包含乙氧基化醇化合物的钻探流体组合物，和用于使用具有乙氧基化醇化合物的钻探流体组合物钻探地下井的方法。根据一个或多个实施例，钻探流体组合物包括基础流体，选自乳化剂、加重材料、降滤失剂、增粘剂或碱性化合物的至少一种添加剂，和按钻探流体组合物的总重量计0.1重量％(wt.％)至1wt.％的乙氧基化醇化合物，所述乙氧基化醇化合物具有下式(I)：R-(OCH2CH2)7-OH(I)其中R为具有8至20个碳原子的烃基。在一些实施例中，如根据APIRP13B-1中提供的测试方法测定的，钻探流体组合物可具有45磅力/100平方英尺(lbf/100ft2)(21.6帕斯卡(Pa))至100lbf/100ft2(48Pa)的屈服点，和1lbf/100ft2(0.5Pa)至30lbf/100ft2(14.4Pa)的10秒凝胶强度。在实例钻探流体组合物中，基础流体是含水基础流体。在其它实例钻探流体组合物中，基础流体是含水基础流体，所述含水基础流体包含按含水基础流体的总重量计至少50重量％的水。含水基础流体选自淡水、滤后水、蒸馏水、海水、盐水、采出水、地层盐水或其组合。在一些实例钻探流体中，R为饱和的直链烃基。在其它实例钻探流体组合物中，R为-(CH2)mCH3，其中m为11、12或13。在其它实例钻探流体组合物中，R恰好具有12个碳原子。钻探流体组合物的密度可等于或大于70磅质量/立方英尺(lbm/ft3)。在一些实例钻探流体组合物中，至少一种添加剂包含加重材料。加重材料选自重晶石、碳酸钙、赤铁矿、菱铁矿或钛铁矿中的至少一种。在一些实例中，钻探流体组合物包括按钻探流体组合物的总重量计20wt.％至50wt.％的基础流体。钻探流体可包括按钻探流体组合物的总重量计1wt.％至73wt.％的加重材料。钻探流体组合物可任选地包括按钻探流体组合物的总重量计0.01wt.％至0.7wt.％的黄原胶聚合物。钻探流体组合物可任选地包括按钻探流体组合物的总重量计0.01wt.％至0.7wt.％的苏打灰。钻探流体组合物可任选地包括按钻探流体组合物的总重量计0.01wt.％至3wt.％的亚硫酸钠。钻探流体组合物可任选地包括按钻探流体组合物的总重量计0.1wt.％至1wt.％的淀粉。根据一个或多个其它实施例，钻探地下井的方法包括在钻探流体组合物的存在下在井孔中操作钻机，所述钻探流体组合物包含基础流体，选自乳化剂、加重材料、降滤失剂、增粘剂或碱性化合物的至少一种添加剂，和按钻探流体组合物的总重量计0.1wt.％至1wt.％的乙氧基化醇化合物，所述乙氧基化醇化合物具有下式(I)：R-(OCH2CH2)7-OH(I)其中R为具有8至20个碳原子的烃基。在一些实施例中，如根据APIRP13B-1(美国石油协会推荐程序13B-1)中提供的测试方法所测定的，钻探流体组合物可具有45lbf/100ft2(21.6Pa)至100lbf/100ft2(48Pa)的屈服点，和1lbf/100ft2(0.5Pa)至30lbf/100ft2(14.4Pa)的10秒凝胶强度。基础流体可以是含水基础流体。在一些实例方法中，基础流体是含水基础流体，所述含水基础流体包含按含水基础流体的总重量计至少50重量％的水。在实例方法中，钻探流体组合物进一步包含黄原胶聚合物、苏打灰、亚硫酸钠或淀粉中的一种或多种。所描述的实施例的附加特征和优点将在下面的详细描述中阐述，并且根据此描述将部分地对本领域技术人员而言变得显而易见，或通过实践所描述的实施例(包括下面的详细描述和权利要求书)而被认识。具体实施方式为了钻探地下井或井孔，将包括钻头和用于对钻头加重的钻铤的钻柱插入预钻孔中并旋转以使钻头切入孔底部处的岩石中，从而产生岩屑。为了从井孔的底部移除岩屑，将钻探流体通过钻柱向下泵送到钻头。钻探流体冷却钻头并且将岩屑提升远离钻头。当将钻探流体再循环回到表面时，钻探流体将岩屑向上携带。在表面处，从钻探流体中移除岩屑，并且然后使钻探流体沿着钻柱向下再循环回到井孔的底部。术语“岩屑”旨在包括通过钻头从地层分离或以其它方式存在于井孔中的任何碎片、碎块或颗粒。在某些极端的井下条件(如温度过高或复杂地层)下，常规钻探流体的性质中的一些可改变。举例来说，钻探流体与具有膨胀粘土和/或过量固体含量的地层的相互作用或使钻探流体经受极端井下温度可引起常规钻探流体变稠、粘度过度增加、经历凝胶化或这些的任何组合。在一些钻探情形下，具有增加的密度并因此具有增加的固体含量的常规钻探流体可使得能够钻探加压地层或可用于控制和切断流动的井下地层。在这些应用中使用的常规钻探流体的增加的固体浓度和增加的密度增加钻探流体支撑井孔和提供增强的流体静压以防止地层中的流体流入井孔中的能力。然而，在这些具有挑战性的情形下，常规钻探流体的密度增加和固体含量增加可导致如固体沉降、管道卡住和泵压力过大的问题。本公开中描述的钻探流体组合物在钻探过程中起到若干作用。钻探流体组合物为钻头提供润滑和冷却。根据实施例，钻探流体组合物还通过将岩屑从钻头运输到表面来帮助清洁井孔。另外，在实施例中，钻探流体组合物在井孔中提供流体静压以为井孔的侧壁提供支撑，并且防止侧壁坍塌和塌陷在钻柱上。在实施例中，钻探流体组合物在井孔中提供流体静压，以防止在钻探操作期间井下地层中的流体流入井孔中。本公开的实施例涉及具有流变性增强化合物的钻探流体组合物。流变性增强化合物是具有化学式R-(OCH2CH2)7-OH的乙氧基化醇化合物，其中R为具有8至20个碳原子的饱和或不饱和的直链或支链烃基。并入有乙氧基化醇化合物的实例钻探流体组合物包括基础流体，一种或多种添加剂(包括乳化剂、加重材料、降滤失剂、增粘剂或碱性化合物)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻探流体组合物，所述钻探流体组合物包含：基础流体；选自乳化剂、加重材料、降滤失剂、增粘剂或碱性化合物的至少一种添加剂；和按所述钻探流体组合物的总重量计0.1wt.％至1wt.％的乙氧基化醇化合物，所述乙氧基化醇化合物具有下式(I)：R‑(OCH2CH2)7‑OH(I)其中R为具有8至20个碳原子的烃基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.03 US 62/454,189;2017.02.03 US 62/454,192;1.一种钻探流体组合物，所述钻探流体组合物包含：基础流体；选自乳化剂、加重材料、降滤失剂、增粘剂或碱性化合物的至少一种添加剂；和按所述钻探流体组合物的总重量计0.1wt.％至1wt.％的乙氧基化醇化合物，所述乙氧基化醇化合物具有下式(I)：R-(OCH2CH2)7-OH(I)其中R为具有8至20个碳原子的烃基。2.根据权利要求1所述的钻探流体组合物，其中如根据APIRP13B-1中提供的测试方法所测定的，所述钻探流体组合物具有45lbf/100ft2至100lbf/100ft2的屈服点，和1lbf/100ft2至30lbf/100ft2的10秒凝胶强度。3.根据权利要求1或2中任一项所述的钻探流体组合物，其中所述基础流体是含水基础流体。4.根据权利要求3所述的钻探流体组合物，其中所述含水基础流体包含按所述含水基础流体的总重量计至少50重量％的水。5.根据权利要求3或4中任一项所述的钻探流体组合物，其中所述含水基础流体选自淡水、滤后水、蒸馏水、海水、盐水、采出水、地层盐水或其组合。6.根据权利要求1至5中任一项所述的钻探流体组合物，其中R为饱和直链烃基。7.根据权利要求1至6中任一项所述的钻探流体组合物，其中R为-(CH2)mCH3，其中m为11、12或13。8.根据权利要求1至7中任一项所述的钻探流体组合物，其中R具有恰好12个碳原子。9.根据权利要求1至8中任一项所述的钻探流体组合物，其中所述钻探流体组合物具有等于或大于70lbm/ft3的密度。10.根据权利要求1至9中任一项所述的钻探流体组合物，其中所述至少一种添加剂包含加重材料。11.根据权利要求10所述的钻探流体组合物，其中所述加重材料选自重晶石、碳酸钙、赤铁矿、菱铁矿或钛铁矿中的至少一种。12.根据权利要求1至11中任一项所述的钻探流体组合物，所述钻探流体组合物包含按所述钻探流体组合物的总重量计1wt.％至73wt.％的加重材料。13.根据权利要求1至12中任一项所述的钻探流体组合物，所述钻探流体组合物包含按所述钻探流体组合物的总重量计20wt.％至50wt.％的基础流体。14.根据权利要求1至13中任一项所述的钻探流体组合物，所述钻探流体组合物进一步包含按所述钻探流体组合物的总重量计0.01wt.％至0.7wt.％的黄原胶聚合物。15.根据权利要求1至14中任一项所述的钻探流体组合物，所述钻探流体组合物进一步包含按所述钻探流体组合物的总重量计0.01wt.％至0.7wt.％的苏打灰。16.根据权利要求1至9中任一项所述的钻探流体组合物，其中所述至少一种添加剂包含加重材料，并且其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯赛因·阿尔巴哈尼，阿卜杜拉·阿尔雅美，阿里·萨夫兰，阿卜杜拉济兹·阿尔赫拉尔，
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