用于高密度澄清盐水流体的结晶抑制剂组合制造技术

鉴定了化合物，当所述化合物被添加到澄清盐水流体中时充当结晶抑制剂，显著降低了盐水的实际结晶温度，并且允许在澄清盐水流体中较高的盐含量。本发明专利技术的结晶抑制剂还允许制备较高密度的不含锌的盐水。结晶抑制剂共混物还被鉴定为允许制备具有较低粘度的高密度澄清盐水流体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高密度澄清盐水流体的结晶抑制剂组合向高密度澄清盐水流体中添加特定结晶抑制剂显著降低了所述流体的实际结晶温度，允许在所述流体中较高的盐含量并且允许制备例如较高密度的不含锌的盐水。
技术介绍
澄清盐水流体是在其中需要控制井中压力(如在油气工业中)的作业中广泛使用的不含固体的工业流体，并且在深水井、高压和深油井、油砂等的石油勘探与开发中起着重要作用。澄清盐水流体可用于完井、修井、钻井和压裂作业中，并具有多种功能，如去除钻井泥浆的驱替液、钻井完井液和永久封隔液。它们抑制不希望的地层反应如粘土膨胀，并用于制备生产用(例如在插入尾管、筛网、封隔器和其他设备期间)井设备。可以用各种浓度的各种盐(通常是卤化物盐)制备澄清盐水流体，以为特定应用提供具体密度。例如，可能需要具有范围例如从8.4至超过22磅/加仑(ppg)的密度的盐水。常用的盐包括钠、钾、钙和锌的氯化物和溴化物盐。还使用了铵盐、碘盐和其他金属。流体中可能存在多于一种的盐。溴化物流体，例如，钠、钾和钙溴化物盐水是适用于深水生产和高温/高压油气层的高密度澄清盐水流体。例如，溴化物流体用于深水压裂作业中，以便在井中提供必要的压力，以成功地压裂向井筒供应油气的地质地层区域，从而允许更大的流量流向生产管道。澄清盐水流体不含固体，并且因此不含可能堵塞或损坏生产井或设备的颗粒，并且可在宽温度范围内使用。盐水流体中特定盐的量以及因此盐水的密度受该盐在水中的溶解度限制。必须避免盐在使用期间沉淀，并且许多盐不能单独用于较高密度(例如12ppg或14ppg至20ppg)的溶液中。从历史上看，通过使用溴化锌将溴化钙共混至更高的密度，已经满足了对高密度(例如>14.2ppg)澄清盐水流体的需求。传统上，溴化锌和甲酸铯盐水已用于在完井液中实现较高的密度，对于高压应用(如压井液和现成的气井(高温/高压)，所述密度最高达19ppg。然而，基于锌的流体具有环境和经济限制。锌是受法规管制的且不环保，并且使用时要求零排放系统。必须收集受锌污染的回流水和井产生的水，并将其运送到岸上进行处置或处理，并且不能例如以离开钻探设备的方式泵送至墨西哥湾。这些法规以及对地下水污染的意识增强了对新的澄清盐水流体的兴趣，这些澄清盐水流体更环保且不要求零排放。需要一种在不使用锌组分的情况下提供高密度和低结晶温度的澄清盐水流体，所述流体可用于典型地与本专利技术的含锌流体如锌/钙溴化物盐水一起使用的应用中。然而，已经发现提供热稳定的、环境可接受的高密度盐水的某些结晶抑制剂添加剂也可能导致盐水粘度的不可接受的增加。这可能阻止盐水在许多应用中使用。仍然需要一种结晶抑制剂产品，其将提供高密度盐水，例如12ppg或14ppg至20ppg，且具有可接受的低粘度。
技术实现思路
已经发现，可以向澄清盐水流体中添加某些有机化合物，例如某些糖和1,3-二羰基化合物以降低盐从溶液中沉淀出来的温度并增加仍将溶于水的盐的量。将这些化合物添加到无锌盐水中提供了具有低的实际结晶温度和良好环境相容性的新的高密度不含锌的澄清盐水流体。本专利技术的一个广义的实施例提供了一种用于通过添加基于卤化物盐和水的组合重量从2至20wt％的结晶抑制剂添加剂来减小或降低澄清盐水流体(CFB)的实际结晶温度的方法，所述添加剂包括具有至少4个碳原子的醛糖或酮糖、低聚糖化合物、具有至少3个碳原子的醛醇、或1,3二羰基化合物(例如具有从3至7个碳原子的丙二酰胺)。本专利技术的CFB典型地包含卤化物盐，并且在大多数实施例中具有超过8.4ppg的密度，例如，至少9ppg，经常至少10ppg并且时常至少12、14、14.2或更高的密度。已经发现，当被添加到CBF中时，上述化合物在提供高密度和低实际结晶温度的盐水中是非常有效的，但是，这些有效的中的一些也将导致粘度增加，所述增加可能导致盐水不适用于某些用途。另一个实施例提供了一种通过向高密度CFB添加结晶抑制剂组合物来制备具有减小或降低的实际结晶温度的低粘度、高密度CFB，所述结晶抑制剂组合物包含含有以上醛糖、酮糖、低聚糖化合物、醛醇或1,3二羰基化合物的化合物的混合物。化合物的混合物可以包括两种或更多种如上所述的化合物，或者它可以包含一种或多种上述化合物以及上述描述之外的化合物。“实际结晶温度”是盐在一定条件下开始从澄清盐水流体(CBF)中结晶出来时的温度，在所述条件下，结晶温度由流体中盐组成(即，盐的组成和浓度)确定。CBF的结晶温度可能受到压力变化和其他因素的影响，但实际结晶温度排除这些因素并且仅由流体本身的组成确定。在本披露中，使用API协议13J第5版，2014年10月“TestingofHeavyBrines[重盐水试验]”来确定实际结晶温度。本专利技术的另一个广义的实施例提供了一种澄清盐水流体，其具有至少9ppg、典型地10ppg、12ppg或14ppg并且经常14.2或更高的在60°F下的密度，包含水，盐(总体上为卤化物盐)，以及基于所述水和卤化物盐的组合重量从2至20wt％的作为结晶抑制剂的具有至少4个碳原子的醛糖或酮糖、具有至少3个碳原子的醛醇、或具有从3至7个碳原子的1,3二羰基化合物。在某些实施例中，当结晶抑制剂包含C4-6醛醇，例如C5或C6醛醇如木糖醇或山梨糖醇，或二酰胺如C3-7丙二酰胺，例如化合物丙二酰胺本身时，获得优异结果。本专利技术的澄清盐水流体具有比不含结晶抑制剂的具有相同密度的类似CFB更低的实际结晶温度。在其他实施例中，当将以上示出具有优异结晶抑制剂特性的化合物，例如，C4-6醛醇，如，甘露醇、木糖醇或山梨糖醇添加到高密度CBF中作为与另一种化合物的混合物的一部分时，在获得低粘度、高密度CFB方面获得优异结果，所述另一种化合物本身可能具有性能缺陷或物理上不合适。此类混合物示出能够限制粘度的增加而不会不利地影响所需的结晶抑制剂活性。一种此种混合物包括例如山梨糖醇和丙三醇。在许多实施例中，本专利技术的CBF的卤化物盐包括钠、钾或钙的氯化物盐或溴化物盐。在本披露中，除非另外指出或与上下文必然不一致，冠词“一个或一种(a或an)”意指一种或多于一种，并且可以存在多于一种的盐。同样，可以使用一种或多于一种本专利技术的结晶抑制剂化合物。本领域中常见的其他组分也可以存在于本专利技术的流体中，包括例如其他结晶抑制剂或添加剂以改善CBF的特定特性，但是这些其他组分中的任何一种都必须在本专利技术的流体可能面对的潜在苛刻条件下是稳定的，并且，如果存在的话，这些其他组分仅占所述流体的一小部分，例如，小于10wt％或小于5wt％，或小于2wt％。在具体实施例中，澄清盐水流体包含小于1ppm、例如小于0.5ppm的锌或铯。在至少一些实施例中，用于降低澄清盐水流体的实际结晶温度的方法包括添加基于卤化物盐和水的组合重量从2至20wt％的结晶抑制剂共混物，所述澄清盐水流体包含卤化物盐和水并且具有10ppg或更大的密度，所述共混物包含具有至少4个碳原子的醛糖或酮糖和/或具有至少3个碳原子的醛醇中的两种或更多种的混合物，或包含至少一种具有至少4个碳原子的醛糖或酮糖或者具有至少3个碳原子的醛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于降低澄清盐水流体的实际结晶温度的方法，所述澄清盐水流体包含卤化物盐和水并且具有10ppg或更大的密度，所述方法包括添加基于所述卤化物盐和水的组合重量从2至20wt％的结晶抑制剂共混物，所述共混物包含含有丙三醇和山梨糖醇的混合物，其中，在所述混合物中，丙三醇的按重量计的量超过山梨糖醇的按重量计的量，/n以提供澄清盐水流体，其具有小于20°F的实际结晶温度和使用#18转子在60rpm下测量为布鲁克菲尔德粘度的250cps或更小的在40°F下的粘度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180403 US 15/944,0071.一种用于降低澄清盐水流体的实际结晶温度的方法，所述澄清盐水流体包含卤化物盐和水并且具有10ppg或更大的密度，所述方法包括添加基于所述卤化物盐和水的组合重量从2至20wt％的结晶抑制剂共混物，所述共混物包含含有丙三醇和山梨糖醇的混合物，其中，在所述混合物中，丙三醇的按重量计的量超过山梨糖醇的按重量计的量，
以提供澄清盐水流体，其具有小于20°F的实际结晶温度和使用#18转子在60rpm下测量为布鲁克菲尔德粘度的250cps或更小的在40°F下的粘度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述卤化物盐是钠、钾或钙的氯化物盐或溴化物盐，并且所述澄清盐水流体包含小于1ppm的锌或铯。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述澄清盐水流体具有12ppg或更大的密度。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述澄清盐水流体具有14ppg或更大的密度。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述澄清盐水流体具有使用#18转子在60rp...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·G·雷，C·H·科内，D·J·司寇拉，D·W·巴特雷，J·瓦内尔，J·怀特菲尔德，D·舒迪，J·P·威廉姆斯，
申请(专利权)人：朗盛解决方案美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US