專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于油田維護(hù)液的無(wú)溶劑流體化聚合物懸浮體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在油田應(yīng)用如完井液、鉆井液和油井水泥漿中作為流變/粘度調(diào)節(jié)劑和降濾失劑的、纖維素衍生物和/或聚乙烯醇(PVA)的無(wú)溶劑流體化聚合物懸浮體的組合物和應(yīng)用。該漿液組合物包含PLONOR(幾乎不對(duì)環(huán)境形成危險(xiǎn))目錄的成分，尤其是適合用于北海地區(qū)。
背景技術(shù)：
：在各種添加劑當(dāng)中，羥乙基纖維素(HEC)廣泛被用于油田水基流體。雖然高粘度類(lèi)型的HEC因?yàn)榱髯兒徒禐V失性能而通常應(yīng)用在完井液中，但低粘度HEC由于其降濾失性能而通常用在油井水泥漿和鉆井液中。有時(shí)，高粘度和低粘度的HEC可一起使用來(lái)更加優(yōu)化總體特性，特別是在水泥漿液中。盡管低重均分子量(Mw)的HEC對(duì)于中等溫度的固井是優(yōu)選的降濾失添加劑，但PVA對(duì)低溫條件則更為優(yōu)選。為了容易在尤其是海上的油井和氣井鉆探平臺(tái)、油田操作中進(jìn)行處理，要求使用的流體物質(zhì)/制劑從海上裝置的排放不需要被嚴(yán)格地管制。在過(guò)去的幾年里，已經(jīng)采用了基于環(huán)境可接受的溶劑的各種聚合物懸浮體。這些懸浮體基于礦物油或乙二醇。然而，這類(lèi)懸浮體由于不滿(mǎn)足全部受規(guī)章限制的有關(guān)水生生物毒性、可生物降解性和生物聚積的要求而仍面臨一些應(yīng)用限制。對(duì)北海嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)法規(guī)要求油田服務(wù)公司重新配制其產(chǎn)品，以便其對(duì)海洋環(huán)境的影響能減到最少，而且產(chǎn)品的組分包含許可的組分。對(duì)于化學(xué)品在北海的應(yīng)用，根據(jù)組分的生態(tài)毒物學(xué)特性其被劃分為四(4)類(lèi)。各由顏色表明的所述四種類(lèi)型如下黑色禁止使用或排放；紅色高優(yōu)先級(jí)的經(jīng)由替代逐漸淘汰；黃色環(huán)境可接受的；和綠色:僅適于有關(guān)東北大西洋海洋環(huán)境保護(hù)的OSPAR協(xié)定中PLONAR(幾乎不形成危險(xiǎn))數(shù)據(jù)庫(kù)所列化學(xué)制品。對(duì)于北海的油和氣鉆探作業(yè)，公司必需逐步淘汰產(chǎn)品中的黑色和紅色組分的使用，并且僅使用完全由"綠色"組分構(gòu)成的新化學(xué)制品。Burdick的美國(guó)專(zhuān)利5,268,466公開(kāi)了選自HEC、CMHEC、HM-HEC、HM-EHEC、MC、MHEC、MHPC、EC和瓜爾膠/瓜爾膠衍生物的水溶性多糖的穩(wěn)定懸浮體，其可以在12-40重量％的磷酸氫二鉀的溶液中制備。所述懸浮體包括15-30重量％的所述多糖。所述懸浮體還包括穩(wěn)定量的黃原膠。列舉的這些穩(wěn)定懸浮體的工業(yè)應(yīng)用為在建筑和涂料中，如在接縫化合物和乳膠漆上的使用。從海上裝置的排放對(duì)海洋環(huán)境不形成明顯危險(xiǎn)的流體物質(zhì)/制劑存在的需要是基于以下的事實(shí)所述流體物質(zhì)/制劑的組分包含被許可過(guò)的PLONAR組分，同時(shí)保持了這些流體物質(zhì)/制劑在油田維護(hù)液如鉆井液、完井液/修井液、壓裂液和油井固井液中的功能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及懸浮體組合物，其包含選自鉆井液、完井液/修井液、壓裂液和油井固井液的油田維護(hù)液；并包含水溶性聚合物懸浮于磷酸鉀化合物的水溶液中的流體聚合物懸浮體。水溶性聚合物選自水溶性多糖和合成聚合物。水溶性多糖可選自纖維素醚、瓜爾膠和瓜爾膠衍生物。合成聚合物可以是聚乙烯醇。纖維素醚可以是羥乙基纖維素(HEC)、甲基纖維素(MC)、羥丙基纖維素(HPC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)、甲基羥乙基纖維素(MHEC)、疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)、疏水改性的乙基羥乙基纖維素(HMEHEC)、疏水改性甲基羥乙基纖維素(HMMHEC)、乙基纖維素(EC)、甲基羥丙基纖維素(MHPC)、和羧甲基羥具體實(shí)施方式人們已經(jīng)意外地發(fā)現(xiàn)，環(huán)境可接受的磷酸鉀化合物可用于油田維護(hù)液，以在油田使用中提供有效的和較好的結(jié)果。本發(fā)明提供改進(jìn)的基于描述于美國(guó)專(zhuān)利5,268,466中的物質(zhì)組成的水溶性聚合物在濃縮的磷酸鉀鹽水溶液中的懸浮體，該專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。本發(fā)明組合物的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，全部懸浮體組分可選自東北大西洋海洋環(huán)境保護(hù)的OSPAR協(xié)定中批準(zhǔn)用于北海地區(qū)的PLONOR目錄中的添加劑。應(yīng)當(dāng)注意不是全部磷酸鉀鹽都在該P(yáng)LONOR目錄上。據(jù)發(fā)現(xiàn)水溶性聚合物的懸浮體，優(yōu)選水溶性多糖、更優(yōu)選纖維素醚、瓜爾膠或瓜爾膠衍生物，還更優(yōu)選為選自HEC、MC、HPC、EHEC、MHEC、HMHEC、HMEHEC、HMMHEC、EC、MHPC和CMHEC的纖維素醚、又更優(yōu)選HEC在濃縮的含水磷酸鉀化合物中、優(yōu)選在無(wú)水磷酸氫二鉀(CAS#7758-11-4)中時(shí)可由此提供完全由PLONOR物質(zhì)所列組分構(gòu)成的組合物。該組合物可以用少量的低分子量CMC、黃原膠和/或藻酸鈉來(lái)穩(wěn)定。本發(fā)明中所用磷酸鉀化合物可選自磷酸鉀、磷酸氫二鉀(K2HP04)、磷酸三鉀(K3P04)、磷酸二氫鉀(KH2P04)和磷酸鉀鹽(2:1)(KH5(P04)2)、及它們的混合物。優(yōu)選磷酸鉀化合物為磷酸氫二鉀(K2HP04)。本發(fā)明懸浮體組合物中采用磷酸鉀化合物的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于所述懸浮體組合物基本變?yōu)樽苑栏?，不需要通常PLONAR材料不容許的其它防腐劑。本發(fā)明的懸浮體組合物包含以下組分水、磷酸鉀化合物，優(yōu)選無(wú)水磷酸氫二鉀，其占流體聚合物懸浮體的約10-40重量％，優(yōu)選為約20-30重量％，更優(yōu)選約25重量％，和水溶性聚合物，優(yōu)選水溶性多糖，更優(yōu)選纖維素醚，更優(yōu)選HEC。本發(fā)明的懸浮體組合物可另外包含有效量的穩(wěn)定劑，其功能是使流體聚合物懸浮體具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性和防止組分的沉降。有效量的穩(wěn)定劑可占流體聚合物懸浮體的至多油2重量％，優(yōu)選至多約1重量％,還更優(yōu)選至多約0.5重量％。穩(wěn)定劑可以是低分子量(Mw)羧甲基纖維素鈉(CMC),例如購(gòu)自Hercules公司的1313!1086@7L1羧甲基纖維素鈉?；蛘咚龇€(wěn)定劑可以是黃原膠，例如購(gòu)自RhodiaUSA的Rhodopol23標(biāo)準(zhǔn)級(jí)黃原膠或藻酸鈉?；蛘呖梢圆捎肅MC和黃原膠的組合。將CMC和黃原膠加入流體聚合物懸浮體中以提供長(zhǎng)期穩(wěn)定性。據(jù)發(fā)現(xiàn)除了水溶性多糖之外，合成聚合物例如聚乙烯醇(PVA)也可懸浮于所述流體聚合物懸浮體中。根據(jù)水溶性聚合物的類(lèi)型，可制備穩(wěn)定且可流動(dòng)的流體化聚合物懸浮體，該流體聚合物懸浮體包含約5-50重量％、優(yōu)選約10-40重量％、更優(yōu)選約20-25重量％的水溶性聚合物。以下提供實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，除非另外指明，份數(shù)和百分?jǐn)?shù)為基于重量。實(shí)施例典型的流體聚合物懸浮體和相關(guān)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性在表1和2中給出。在室溫下儲(chǔ)存6個(gè)星期后沒(méi)有觀(guān)察到聚合物沉降。另外，對(duì)流體聚合物懸浮體迸行冷凍/解凍穩(wěn)定性試驗(yàn)(3個(gè)循環(huán))。該流體聚合物懸浮體仍然是穩(wěn)定且可流動(dòng)的。表l:詳細(xì)的懸浮體組合物<table>tableseeoriginaldocumentpage133</column></row><table>布氏粘度@懸浮體lcPs懸浮體2cPs懸浮體3cPs懸浮體4cPsTo1570166020408051-星期160016902120-2-星期1560薩2140-3-星期162016902120-6-星期162016902140-以下實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的這類(lèi)懸浮體在完井液和低溫油井水泥漿組合物中的典型性能。在完井液中的應(yīng)用通過(guò)將2.8lb/bbl(0.8重量％)當(dāng)量的干燥HEC溶于NaCl飽和鹽水中，對(duì)懸浮體3(Natroso產(chǎn)fflVISHEC懸浮體)相對(duì)于其前體的增稠效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，通過(guò)將360克NaCl溶解于1000mL去離子水中來(lái)制備N(xiāo)aCl飽和鹽水。然后，將2.8克干燥的HEC或14.0克原樣的懸浮體3加入420克NaCl飽和水溶液中，同時(shí)在HamiltonBeach混合器上混合(11,500rpm)。為了加速聚合物的水合，將lmL10c/。的NaOH溶液加入聚合物溶液中以提高pH。為了減少/消除過(guò)多的泡沬，加入幾滴消泡劑(AdvantageA96消泡劑，購(gòu)自Hercules公司)。將溶液混合經(jīng)過(guò)90分鐘的時(shí)間。然后，在25t:水浴中靜態(tài)老化16小時(shí)后，進(jìn)行Fann流變學(xué)以及濾失性能的測(cè)量。表3中的數(shù)據(jù)表明，當(dāng)以相同活性物劑量用于NaCl飽和水溶液中時(shí)，懸浮體3(實(shí)施例2)的性能稍微好于其干燥的前體(對(duì)比例1)。對(duì)于懸浮體，F(xiàn)ann表觀(guān)粘度和屈服點(diǎn)性能較高，而濾失較低(較好)。10表3:NaCl飽和鹽水的流變和濾失t降性<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從表3可以看出，本發(fā)明主題HEC的含水懸浮體是完井液/修井液的有效增稠劑和降濾失劑。在油井水泥漿中的應(yīng)用以下實(shí)施例對(duì)在低溫油井水泥漿組合物中的HEC含水懸浮體(1&2,相應(yīng)的)的性能進(jìn)行說(shuō)明。以相當(dāng)?shù)幕钚晕锖繉腋◇w的性能與其相應(yīng)的干燥前體進(jìn)行比較。油井水泥漿使用通常工業(yè)中所采用的、如美國(guó)石油學(xué)會(huì)(API)推薦的添加劑和混合/配制技術(shù)進(jìn)行配制。漿料組合物中的所有添加劑的濃度(實(shí)施例3-6)都是基于水泥的重量(bwoc)。油井水泥漿通過(guò)將水泥干燥混合物加入混合水中、以及在最后加入降濾失劑(FLAC)來(lái)制備。該干燥混合物由600克CemoilG水泥、3.3克濃縮的萘磺酸鈉鹽分散劑(LomarD水泥分散劑，購(gòu)自Cognis)(0.55重量%bwoc)和2.7克干燥的FLAG(0.45重量％bwoc)組成。因?yàn)槠涞蚆w，所以以較高劑量使用Natrosol250LRHEC(4.8克或0,80%bwoc)。就FLAC懸浮體(懸浮體1&2)的對(duì)比試驗(yàn)而言，在添加干燥混合物前將聚合物懸浮體加入混合水中。在整個(gè)制備中，添加幾滴消泡劑(AdvantageA96消泡劑，購(gòu)自Hercules公司)以減少水泥槳過(guò)多的泡沫。在相對(duì)低的溫度下進(jìn)行油井水泥漿的流變和降濾失性能試驗(yàn)。典型地，"混合流變行為"用Fann型粘度計(jì)在室溫約27°C(~80°F)下在漿液剛剛制備后進(jìn)行測(cè)量，以模擬在地面上的混合和泵入，而"API流變行為"在27°C(80。F)下對(duì)漿液調(diào)理20分鐘后進(jìn)行測(cè)量。降濾失性能在27'C(80°F)下調(diào)理漿液后測(cè)量。表4中的數(shù)據(jù)顯示FLAC懸浮體提供了優(yōu)異的降濾失性能。濾液體積相當(dāng)于其相應(yīng)的干燥前體。有趣的是發(fā)現(xiàn)，懸浮體2甚至在較高劑量也比懸浮體1提供了在具有顯著的降濾失性能下更低的流變。表4:水泥漿的對(duì)比流變行為和濾失性能<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從表4可見(jiàn)，本發(fā)明主題的FLAG懸浮體(懸浮體1&2)是油井水泥漿的有效降濾失劑。盡管本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)在各種條件下的實(shí)踐中推測(cè)的某些實(shí)施方案或變更進(jìn)行了描述、公開(kāi)、說(shuō)明和顯示，但其不意味也不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明的保護(hù)范圍因此受到限制，并且特別保留可作為在此的教導(dǎo)所暗示的這種其它變更或?qū)嵤┓桨?，尤其是?dāng)其落入本發(fā)明所附權(quán)利要求書(shū)的外延和范圍內(nèi)時(shí)。權(quán)利要求1.一種懸浮體組合物，其包括a)選自以下組中的油田維護(hù)液鉆井液、完井液/修井液、壓裂液和油井固井液，和b)流體聚合物懸浮體，其包含懸浮于磷酸鉀化合物水溶液中的水溶性聚合物，其中所述水溶性聚合物選自以下組中水溶性多糖和合成聚合物。2.權(quán)利要求l的懸浮體組合物，其中所述磷酸鉀化合物選自以下組中磷酸鉀、磷酸氫二鉀(K2HP04)、磷酸三鉀(K3P04)、磷酸二氫鉀(KH2P04)和磷酸鉀鹽(2:1)(KH5(P04)2)、及它們的混合物。3.權(quán)利要求1的懸浮體組合物，其還包含穩(wěn)定劑。4.權(quán)利要求3的懸浮體組合物，其中所述穩(wěn)定劑選自以下組中羧甲基纖維素(CMC)、黃原膠、及它們的混合物。5.權(quán)利要求1的懸浮體組合物，其中所述水溶性聚合物是水溶性多糖。6.權(quán)利要求5的懸浮體組合物，纖維素醚、瓜爾膠和瓜爾膠衍生物。7.權(quán)利要求6的懸浮體組合物，其中所述水溶性多糖選自以下組中:其中所述水溶性多糖是纖維素醚。8.權(quán)利要求1的懸浮體組合物，其中所述纖維素醚選自以下組中羥乙基纖維素(HEC)、甲基纖維素(MC)、羥丙基纖維素(HPC)、乙基羥乙基纖維素(EHEC)、甲基羥乙基纖維素(MHEC)、疏水改性的羥乙基纖維素(HMHEC)、疏水改性的乙基羥乙基纖維素(HMEHEC)、疏水改性的甲基羥乙基纖維素(HMMHEC)、乙基纖維素(EC)、甲基羥丙基纖維素(MHPC)、和羧甲基羥乙基纖維素(CMHEC)。9.權(quán)利要求5的懸浮體組合物，其中所述磷酸鉀化合物包含磷酸氫二鉀(K2HP04)。10.權(quán)利要求9的懸浮體組合物，其中所述水溶性聚合物包含HEC。11.權(quán)利要求1的懸浮體組合物，其中所述合成聚合物包含聚乙烯醇(PVA)。12.權(quán)利要求IO的懸浮體組合物，其中所述懸浮體組合物還包含有效量的穩(wěn)定劑，其中所述穩(wěn)定劑選自以下組中羧甲基纖維素(CMC)、黃原膠、及它們的混合物。13.權(quán)利要求11的懸浮體組合物，其中所述懸浮體組合物還包含有效量的穩(wěn)定劑，其中所述穩(wěn)定劑選自以下組中羧甲基纖維素(CMC)、黃原膠、及它們的混合物。14.權(quán)利要求1的懸浮體組合物，其中所述磷酸鉀化合物占流體聚合物懸浮體的約10-40重量％。15.權(quán)利要求14的懸浮體組合物，其中所述磷酸鉀化合物占流體聚合物懸浮體的約20-30重量％。16.權(quán)利要求15的懸浮體組合物，其中所述磷酸鉀化合物占流體聚合物懸浮體的約25重量％。17.權(quán)利要求1的懸浮體組合物，其中所述水溶性聚合物占流體聚合物懸浮體的約5-50重量％。18.權(quán)利要求17的懸浮體組合物，其中所述水溶性聚合物占流體聚合物懸浮體的約10-40重量％。19.權(quán)利要求18的懸浮體組合物，其中所述水溶性聚合物占流體聚合物懸浮體的約20-25重量％。20.權(quán)利要求10的懸浮體組合物，其中磷酸氫二鉀(K2HP04)占流體聚合物懸浮體的約10-40重量％，并且其中HEC占組合物懸浮體的約5-50重量％。21.權(quán)利要求20的懸浮體組合物，其中磷酸氫二鉀(K2HP04)占流體聚合物懸浮體的約20-30重量％,并且其中HEC占流體聚合物懸浮體的約10-40重量％。22.權(quán)利要求21的懸浮體組合物，其中磷酸氫二鉀(K2HP04)占流體聚合物懸浮體的約25重量％，并且其中HEC占流體聚合物懸浮體的約20-25重量％。23.權(quán)利要求20的懸浮體組合物，其還包含穩(wěn)定劑，其中所述穩(wěn)定劑選自以下組中羧甲基纖維素(CMC)、黃原膠、藻酸鈉、及它們的混合物，并且其中所述穩(wěn)定劑占流體聚合物懸浮體的至多約2重量％。24.權(quán)利要求23的懸浮體組合物，其中所述穩(wěn)定劑占流體聚合物懸浮體的至多約1重量％。25.權(quán)利要求24的懸浮體組合物，其中所述穩(wěn)定劑占流體聚合物懸浮體的至多約0.5重量％。26.權(quán)利要求22的懸浮體組合物，其還包含穩(wěn)定劑，其中所述穩(wěn)定劑選自以下組中羧甲基纖維素(CMC)、黃原膠、藻酸鈉、及它們的混合物，并且其中所述穩(wěn)定劑占流體聚合物懸浮體的至多約0.5重量％。27.權(quán)利要求1的懸浮體組合物，其中所述油田維護(hù)液是鉆井液。28.權(quán)利要求1的懸浮體組合物，其中所述油田維護(hù)液是完井液/修井29.權(quán)利要求1的懸浮體組合物，其中所述油田維護(hù)液是油井固井液。30.權(quán)利要求1的懸浮體組合物，其中所述油田維護(hù)液是壓裂液。全文摘要本發(fā)明涉及在油田應(yīng)用如完井液、鉆井液、壓裂液和油井水泥漿中作為流變/粘度調(diào)節(jié)劑和降濾失劑的、用于將對(duì)海洋環(huán)境的影響最小化的水溶性多糖和/或聚乙烯醇(PVA)的含水流體化聚合物懸浮體的組合物和應(yīng)用領(lǐng)域。文檔編號(hào)C09K8/20GK101326258SQ200680046105公開(kāi)日2008年12月17日申請(qǐng)日期2006年12月6日優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日發(fā)明者M(jìn)·麥爾布西申請(qǐng)人:赫爾克里士公司