改进的高性能水基钻井液制造技术

本发明专利技术公开了一种水基钻井液，所述水基钻井液包含水性流体、增重剂和胶凝剂中的至少一种以及润滑剂，所述润滑剂包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文中公开的实施方案总体上涉及井眼液(泥浆)的组分。具体地，实 施方案涉及水基泥浆及其组分。
技术介绍
当在地层中钻井或完井时，由于各种原因，通常在井中使用各种流体。 井液的一般用途包括在普通钻井或钻开(即，钻开目标含油地层)时润滑 和冷却钻头切削表面；将"岩屑"(由于钻头上的齿的切削作用而移除的地层 片)运输到地表上；控制地层流体压力以防止喷出；保持井稳定性；将固体 悬浮于井中；将钻井地层中的滤失最小化，并且稳定钻井通过的地层；将 井附近的地层压裂；用另一种流体代替井内的流体；将井进行清洗；对井 进行测试；将水马力传递到钻头上；将流体用于安置封隔器，废弃井或者 准备废弃井，以及另外用于对井或地层进行处理。在大多数旋转钻井方法中，钻井液的形式为"泥浆"，即其中悬浮有固 体的液体。固体起着对钻井液赋予所需的流变性的作用，并且还起着增加 其密度以在井的底部提供适合的液体静压的作用。钻井液通常具有触变性流体体系的特性。g卩，当被剪切时，例如当循 环时，它们表现出低的粘度(在泵送或与移动钻头接触过程中出现的)。然 而，当停止剪切作用时，流体应当能够悬浮其所含的固体以防止重力分离。 另外，当钻井液处于剪切条件下并且接近易流动液体时，它必须保持足够 高的粘度，以将来自井眼底部的所有多余的粒状物质带到地表上。钻井液4配剂还应当允许将岩屑和其它多余的粒状材料移除，或者另外从液体部分 中沉降出来。越来越需要具有能够使钻井更容易的流变性曲线的钻井液。具有定制 的流变性的钻井液确保从井眼中尽可能有效率和有效地移除岩屑，以避免 在井中形成岩屑床，这可能导致钻柱被卡住，以及其它的问题。出于钻井 液水力学(当量循环密度)观点，还需要降低循环流体所需的压力，从而减 少地层暴露于可能压裂地层，导致流体损失并且可能导致井损失的过度压 力下。另外，改善的曲线必需防止流体中的加重剂的沉降或下降，如果这 种情况发生，可能导致循环流体体系中的不均匀密度曲线，从而可能导致 井控(气体/流体注入)和井眼稳定性问题(坍塌/裂纹)。为了获得满足这些要求所需的流体特性，流体必须容易泵送，因此需要最低量的压力，以迫使它穿过循环流体体系中的限制部分(restrictkm)， 例如钻头喷嘴或测井下井仪。换言之，在高剪切条件下，流体必须具有可 能最低的粘度。相反，在其中流体流动面积大并且流体速度缓慢，或存在 低剪切条件的井区中，流体粘度必须尽可能高，以悬浮并且输送钻出的岩 屑。这还适用于在流体在井眼中保持静态的时候，其中需要将岩屑和加重 料保持悬浮以防止沉降。然而，还应当指出，流体的粘度不应当在静态条 件下继续增加至不可接受的水平。另外当需要再次循环流体时，这可能导 致可以压裂地层的过度压力，或者如果要求收回充分循环流体体系的压力 超过泵的限度，这可能导致损失时间。钻井液典型地根据它们的基体材料而分类。钻井泥桨可以是具有悬浮 在其中的固体粒子的水基泥浆，或具有在油中乳化以形成不连续相的水或 盐水以及悬浮在油连续相中的固体粒子的油基泥浆。在近海和内陆钻井驳船和钻机上，钻屑被钻井液运送到井眼上。水基 钻井液可以适于在某些类型的地层中的钻井；然而，对于在其它地层中的适当钻井，需要使用油基钻井液。对于油基钻井液，岩屑，除通常含有水 分以外，还包覆有可能渗透到每一个岩屑的内部的油性钻井液的粘附膜或 层。尽管使用各种振动筛、机械分离装置以及各种化学和洗涤技术，但是 这种情况也存在。由于对环境的污染，无论在水上还是在陆地上，岩屑都 不能被适当地丢弃，直至已经移除污染物为止。5因而，在过去，大多数油和气的勘探使用水基泥浆进行。这种优先选 择的主要原因是价格和环境相容性。可以容易地将所使用的泥浆和来自用 水基泥浆钻井的井的岩屑在大多数的陆上场所进行现场处理，并且从在许 多美国近海水域的平台排放，只要它们满足当前的排放物限制方针、排放 标准以及其它的容许范围即可。如上所述，由柴油或矿物油制成，同时比 水基钻井液显著更昂贵的传统油基泥浆对环境是有危害的。结果，油基泥浆的使用已经被限制到它们是必需的那些情形。油基井 眼流体的选择涉及这些流体在具体应用中好和差两种特性的细微平衡。油 基泥浆的特别有利的性能是它们优异的润滑品质。当典型地在近海或深水 进行钻井作业，或者当需要水平井时，这些润滑性能允许钻出具有显著的 垂向偏差的井。在这些高度偏斜的井眼中，钻柱上的扭矩和阻力(dmg)是 一个显著的问题，原因是钻管位于井眼的下侧，并且当使用水基泥浆时， 管卡住的风险高。相反，油基泥浆提供有助于防止管卡住的薄而滑的滤饼。与水基泥浆比较，油基泥浆典型具有优异的润滑性，这使得钻管的卡 住由于摩擦阻力的降低而减少。钻井泥浆的润滑特性(润滑性)提供了唯一 已知的用于减小摩擦的手段。另外，油基泥浆的使用在高温井中也是普遍 的，因为与水基泥浆相比，油泥浆通常在更宽的温度范围内表现出所需的 流变性。因而，需要对水基泥浆赋予润滑作用的组分或添加剂。先前使用的润 滑材料包括例如矿物油、动物和植物油和酯。然而，对钻井液和它们的成 分的生物降解性的日益严格的规定，逐渐限制了另外的特别适合的矿物油 的使用。因而，对具有更好的生物降解性的替代者，特别是例如酯的兴趣在增加。例如，EP 0 770 661描述了一元羧酸与一元醇的酯作为适用于水 基钻井液体系的润滑剂。然而，仅提及油酸2-乙基己酯作为适用于含硅酸 盐的水性流体的润滑剂。然而，许多已知的羧酸酯在水基体系中的使用经 常导致相当大的困难。例如，酯添加剂的酯分解常常导致具有起泡的显著 倾向的组分的形成，从而将不适宜的副作用引入到流体体系中。类似地， 在水基和油基体系中也被用作润滑剂的植物油的磺酸酯，特别是，豆油磺 酸酯，表现出显著的起泡，尤其是在水基流体中，这限制了它们的有用性。 因此，对于具有改善的性能，包括润滑性的水基流体，存在着持续的6需求°
技术实现思路
在一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种水基钻井液，所述水 基钻井液包含水性流体、增重剂和胶凝剂中的至少一种，以及润滑剂，所 述润滑剂包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物。在另一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种处理井眼的方法， 所述方法包括将水性流体、增重剂和胶凝剂中的至少一种，以及润滑剂 混合，以形成水基井眼液，所述润滑剂包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪 酸的至少一种酯衍生物；和在钻井作业过程中使用此水基井眼液。在又一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种井眼液，所述井眼液包含水性流体；增重剂和胶凝剂中的至少一种；以及润滑剂，所述润滑剂包含蓖麻油酸与脱水山梨糖醇和季戊四醇中的至少一种的至少一种酯 衍生物。从下列描述以及后附权利要求书，本专利技术的其它方面和优点将是明显的。具体实施例方式本文中公开的实施方案涉及用于在水基井眼液配方中使用的润滑剂。 具体地，本文中描述的实施方案涉及包含在蓖麻油中发现的脂肪酸的酯衍 生物的润滑剂。在下列描述中，阐述了许多的细节，以提供对本公开的理 解。然而，本领域技术人员应理解的是，在没有这些细节的情况下也可以 实施本公开，并且来自所述实施方案的许多变化或更改可以是允许的。在一个实施方案中，水基钻井液包含水性流体、润滑剂、以及增重剂 和胶凝剂中的至少一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水基钻井液，其包含：　水性流体；　增重剂和胶凝剂中的至少一种；和　润滑剂，其包含来源于蓖麻油的至少一种脂肪酸的至少一种酯衍生物。

【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：阿温德D帕泰尔，伊曼纽尔斯塔马塔基斯，斯蒂夫扬，吉姆弗里德海姆，
申请(专利权)人：MI有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]