粘弹性表面活性剂基的井筒流体和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种井筒流体，所述井筒流体包含水基流体；两性的粘弹性表面活性剂；和改性淀粉。还公开了钻地下井的方法，减少流体从地下井漏失的方法，以及使用含两性的粘弹性表面活性剂和改性淀粉的水基流体将井筒完井的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景 专利
本文公开的实施方案主要涉及井筒流体。尤其是本文公开的实施方案涉及水基井 筒流体，该水基井筒流体可以在钻穿过地层的生产层段的井筒中找到特殊应用。
技术介绍
在钻井筒的过程中，典型地将各种流体用于井中作各种功用。所述流体可以通过 钻杆和钻头循环流到井筒中，然后接着可以通过井筒向上流到地面。在这一循环中，钻井流 体可能起的作用有将钻井切屑从孔底移除到地面；当循环被阻断时使切屑和加重材料悬 浮；控制地下压力；保持井筒的完整性，一直到井部分被下套管(cased)并用水泥粘合；通 过提供充分的流体静压力将流体与地层分离，从而防止地层流体流入到井筒中；冷却并且 润滑钻柱和钻头；和/或使渗透速率最大。然而，在钻井操作之后用于井筒中的另一井筒流体是完井液。完井液泛指在钻井 操作已经完成后泵到井下的任何流体，包括在酸化，射孔，压裂，修井操作等中引入的流体。 钻开油层用钻井液(drill-in fluid)是特殊类型的钻井液，其设计用于钻井和完井裸眼中 的井的储层部，即，地层的“开采”部分。这样的流体设计用于平衡储层钻井和完井工艺的 需求。尤其，适宜的是保护地层防止损坏和滤失(fluid loss)，并且不阻碍将来的开采。大 多数钻开油层用钻井液含有几种固体材料，包括增粘剂、钻屑和添加剂，所述添加剂用作桥 堵剂以防止循环液漏失和作为重晶石加重材料控制压力形成。在钻井过程中，滤饼随着不同大小和类型的粒子的累积而逐渐增长。这种滤饼在 开采的开始状态过程中必须通过物理方法或化学方法(即，经由酸，氧化剂，和/或酶)移 除。钻屑的量和类型影响这些净化处理的效力。在开采前还影响井筒净化效力的是聚合物 添加剂的存在，其可能抵抗使用常规破胶剂的降解。设计可以保证最小入侵储层岩石的钻开油层用钻井液对于裸眼完井的井是必需 的。行业中已经提出了几种处理该问题的想法，它们中大多数基于向流体配方中添加桥堵 剂。这样的试剂将堵塞井筒附近的孔，因而防止另外的流体侵入岩石。其中经常造成问题的地层的实例是高度渗透和/或固结差的地层，因此可以采用 称作“管下扩眼”的技术。在进行管下扩眼工艺时，使用常规技术将井筒钻进至穿透含烃 层。通常将套管在井筒中设置在恰在含烃层之上的点。然后含烃层可以被再钻井至更宽的 直径，例如，使用增加井筒直径的可膨胀管下扩眼器。管下扩眼通常使用这种特殊的“净化” 钻井液，即钻开油层用钻井液进行。典型地，管下扩眼中使用的钻开油层用钻井液是含水的 稠密盐水，其用胶凝和/或交联的聚合物增粘以帮助移除地层切屑。然而，这种流体的费用 限制了它们在钻井操作中的广泛使用。在目标地下地层具有高渗透性时，显著量的钻井液可能漏失到地层中。一旦钻井 液漏失到地层中，其变得难以移除。移除水基井流体对于将地层中烃的开采最大化是适宜的。本领域中众所周知，溴化钙和溴化锌盐水当与地层岩石本身反应或者与地层中含有的 物质反应时可以形成高度稳定的不溶于酸的化合物。这些反应经常可以显著地降低地层对 任何随后流出的所需烃的渗透性。如本领域应周知的，广泛和通常接受的是，防止这种对地 层的损坏的最有效的方式是限制滤失到地层中。因此，提供有效的滤失控制对于防止损坏 含烃地层是高度适宜的。例如，这种损坏可能在完井、钻井、钻开油层、置换、水力压裂、修 井、封隔液安置或维护、井处理或测试操作过程中发生。一类在石油行业中普遍采用的增粘剂包含分子量为几十万至几百万克/摩尔的 聚合物结构。这些大的化学结合的结构经常是交联的以进一步提高分子量和添加到流体中 的每克聚合物的有效粘度。这种类型的增粘剂包括抗生物降解的聚合物添加剂，从而延长 添加剂对于泥浆的使用寿命的的效用。所采用的抗生物降解聚合物添加剂的具体实例包括 生物聚合物，如黄原胶类(黄原胶)和硬葡聚糖；各种丙烯酸基的聚合物，如聚丙烯酰胺和 其它丙烯酰胺基的聚合物；以及纤维素衍生物，如二烷基羧甲基纤维素，羟乙基纤维素和羧 甲纤维素的钠盐，瓜尔胶，磷酸甘露聚糖，硬葡聚糖，葡聚糖和右旋糖苷。因为井流体所暴露的高温、高剪切(由泵送和安置造成)、高压和低pH( “应力条 件”)，用于形成滤失小段塞和使井流体增粘的聚合物材料趋向于更快地降解。尤其，对于用 作增粘剂和滤失控制剂(fluid control loss agent)的许多纤维素和纤维素衍生物(如 HEC)，在约200° F以上的温度发生明显的降解。例如，HEC被认为对于在不超过约225° F 的环境中使用是足够稳定的。同样，因为井流体所暴露的高温、高剪切、高压和低PH，黄原 胶被认为对于在不超过约290至300° F的环境中使用是足够稳定的。这些大分子在地下 储层中典型遇到的热条件下是相当稳定的。然而，据认为这种热稳定性起降低井生产率的 作用。结果，已经设计了昂贵的并且经常腐蚀性的破胶剂来破坏这些聚合物结构的分子骨 架。这些破胶剂典型地是氧化剂或酶，并且对于典型储层净化最多仅部分有效，即，完成小 于80 %、更通常完成远小于50 %。因此，存在对于以下这样的井筒流体的持续需求，所述井筒流体不损坏地层且容 易移除，特别是在钻井穿过地层的生产层段中使用。专利技术概述在一个方面，本文公开的实施方案涉及井筒流体，所述井筒流体包含水基流体；两 性的粘弹性表面活性剂；和改性淀粉。在另一个方面，本文公开的实施方案涉及钻地下井的方法，所述方法包括使用旋 转钻机钻地下井和使井筒流体在地下井中循环，其中所述井筒流体包含水基连续相；两性 的粘弹性表面活性剂；和改性淀粉。在另一个方面，本文公开的实施方案涉及减少流体从地下井漏失的方法，所述方 法包括将井筒流体注入地下井中，所述井筒流体包含水基连续相；两性的粘弹性表面活 性剂；和改性淀粉。在再一个方面，本文公开的实施方案涉及将井筒完井的方法，所述方法包括采用 井筒流体钻井筒以在其壁上形成滤饼，所述井筒流体包含水基连续相；两性的粘弹性表 面活性剂；和改性淀粉；安置破胶剂流体(breaker fluid)到井筒中；和关井一定时间，该 时间足以破坏滤饼。本专利技术的其它方面和优点将从以下的描述和后附权利要求中变得明显。专利技术详述在一个方面，本文公开的实施方案涉及井筒流体。尤其，本文公开的实施方案涉及 可以在钻穿过地层的生产层段的井筒中找到特殊应用的水基井筒流体。如上所述，当钻井筒时，流体典型地需要增粘剂，所述增粘剂可以是，例如，生物聚 合物如在水基流体中的黄原胶、瓜尔胶或硬葡聚糖胶，以提供提高的粘度和粘度控制、增加 的凝胶强度和/或在钻井操作中钻井切屑的悬浮和移除。此外，一些增粘剂如黄原胶除了 提供流变学性质外，还可以起到滤失控制剂的作用。结果，可以在其中包含这种聚合物添加 剂的井筒上形成滤饼。即使在试图在开始井的开采之前使这种滤饼破坏后，残余的聚合物 仍经常残留在壁上。因此，这种残余聚合物可能对地层，并且对驻留于其中的烃的开采产生 有害作用。因此，根据本公开内容的实施方案，水基井筒流体可以配制有至少一种粘弹性表 面活性剂和改性淀粉以实现组合的流变学、滤失和净化性质，而无需结合生物聚合物。本文 中还公开了使用这种流体钻至少一个层段(interval)的方法以及公开了对使用这种流体 钻出的井进行完井和开采的方法。此外，尽管本公开内容的流体特别适合用于钻井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井筒流体，所述井筒流体包含：水基流体；两性的粘弹性表面活性剂；和改性淀粉。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-1-10 61/020,274一种井筒流体，所述井筒流体包含水基流体；两性的粘弹性表面活性剂；和改性淀粉。2.权利要求1所述的井筒流体，所述井筒流体还包含 桥堵剂。3.权利要求1所述的井筒流体，其中所述两性的表面活性剂包括由以下通式结构表示 的化合物 其中R1、R2、R3、R4和R5是碳链，所述碳链是饱和或不饱和的，直链、支链或环状的，包 括芳族基团，Rl含有8-26个碳，R2含有2-10个碳，并且R3、R4和R5含有1_6个碳；X是 N、S或P，并且y是0或1。4.权利要求3所述的井筒流体，其中所述两性的表面活性剂包括至少一种烷基酰胺基丙基甜菜碱。5.权利要求1所述的井筒流体，其中所述改性淀粉包括醚化、酯化、交联或它们的组合 中的至少一种。6.权利要求1所述的井筒流体，其中所述改性淀粉包括用表氯醇、三氯氧化磷、己二酸 酐-乙酸酐和三偏磷酸钠中的至少一种交联的直链淀粉和/或支链淀粉。7.权利要求1所述的井筒流体，其中所述改性淀粉包括玉米、小麦、稻、木薯、西米、糯 玉米、糯米、高粱、马铃薯和豌豆中的至少一种作为淀粉源。8.权利要求6所述的井筒流体，其中所述改性淀粉包括马铃薯作为淀粉源。9.权利要求1所述的井筒流体，其中所述水基流体包括水和水溶性有机化合物的混合 物、淡水、海水、盐水、以及上述各项的混合物。10.权利要求1所述的井筒流体，所述井筒流体还包含 至少一种可混溶的胺。11.一种钻地下井的方法，所述方法包括使用旋转钻机钻地下井，并且使井筒流体在所述地下井中循环，其中所述井筒流体包含水基连续相；两性的粘弹性表面活性剂；和 改性淀粉。12.权利要求11所述的方法，其中使用所述井筒流体钻所述井的生产层段。13.权利要求12所述的方法，其中使用不同的井筒流体钻所述生产层段之前的井。14.权利要求11所述的方法，其中所述两性的表面活性剂包括由以下通式结构表示的 化合物 其中R1、R2、R3、R4和R5是碳链，所述碳链是饱和或不饱和的，直链、支链或环状的，包 括芳族基团，Rl含有8-26个碳，R2含有2-10个碳，并且R3、R4和R5含有1_6个...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯斯沃博达，拉托沙穆尔，弗兰克E埃文斯，
申请(专利权)人：MI有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]