專(zhuān)利名稱(chēng)：井筒流體和處理地球地層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于可井下應(yīng)用的井筒流體的聚合物組合物和采用這種流體處理地球地層的方法。
背景技術(shù)：
磨損循環(huán)是重復(fù)發(fā)生的鉆孔問(wèn)題，其特征在于鉆孔泥漿進(jìn)入斷裂的、高可滲透性的、多孔的、多洞穴的或含晶簇的井下地層。除了別的以外，這些地球地層可能包括頁(yè)巖、沙礫、礫石、地殼床、礦脈沉積物、石灰石、白云石和白堊。當(dāng)鉆孔和生產(chǎn)石油和天然氣時(shí)遇到的別的問(wèn)題包括粘連管、孔崩塌、井控制的喪失以及減產(chǎn)的損失。當(dāng)泥漿重量(需要用于井控制和維持穩(wěn)定的井筒)超過(guò)地層的斷裂阻力時(shí)也可能發(fā)生誘導(dǎo)泥漿損失。一個(gè)特別具有挑戰(zhàn)性的情況發(fā)生于衰竭的巖油儲(chǔ)中，其中孔壓的降低削弱了含烴巖石，臨近的或?qū)娱g的諸如頁(yè)巖的低可滲透性巖石維持它們的孔壓。這可能使得在某些衰竭的地帶鉆孔是不可能的，因?yàn)樾枰獊?lái)支撐頁(yè)巖的泥漿重量超過(guò)了沙礫和淤泥的斷裂阻力。在地層中隔離某些區(qū)域可能是有益的情況下，會(huì)發(fā)生的其它情況，例如，增加井產(chǎn)量的一個(gè)方法是在許多不同的位置打孔該井，或者在同一含烴地帶或者在不同的含烴地帶，因此增加了烴進(jìn)入該井的流量。與以這種方式從井生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題涉及到控制來(lái)自該井的流體流量和巖油儲(chǔ)的管理。例如，在其中一個(gè)地帶比另一個(gè)地帶具有較高壓力的從許多隔離地帶(或者從多面井中的各個(gè)面)生產(chǎn)的井中，所述較高壓力地帶可能流注入所述較低壓力地帶而不是流注到表面。類(lèi)似地，在延伸通過(guò)單一地帶的水平井中，接近井的 “踵”(即較接近表面)的鉆孔可能在那些接近井的“趾”的鉆孔之前開(kāi)始產(chǎn)出水。接近該踵的水的產(chǎn)出降低了該井的總產(chǎn)量。在鉆孔工藝中，泥漿被循環(huán)到井下中來(lái)移除巖石以及作為傳遞劑與上述的各種問(wèn)題斗爭(zhēng)。泥漿組合物可以是水或油基的(包括礦物油、生物學(xué)的、柴油或合成油)以及可以包括增重劑、表面活性劑、支撐劑和凝膠。在克服這些和別的問(wèn)題的嘗試中，已經(jīng)應(yīng)用了可交聯(lián)的或吸收性聚合物、漏失控制材料(LCM)丸和水泥擠出劑。特別是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)凝膠在防止泥漿損失、穩(wěn)定和增強(qiáng)井筒以及地帶隔離和水遮斷處理中的用處。在克服這些和別的問(wèn)題的嘗試中，大部分凝膠應(yīng)用水相容性凝膠和交聯(lián)劑，如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)No. 2006011343和美國(guó)專(zhuān)利Nos. 7，008，908和6，165，947所示，當(dāng)采用水基泥漿時(shí)它們是有用的。也已經(jīng)研究了異氰酸酯基凝膠(例如如國(guó)際申請(qǐng)No. PCT/ US2008/061272中所述)，其已經(jīng)顯示出作為可以組成為與油基或水基泥漿相容的井筒處理流體的前途。井下時(shí)能夠形成異氰酸酯凝膠的井筒流體包含異氰酸酯組分和活性氫組分。典型地這些組分在流體介質(zhì)中被溶解或懸浮。井下時(shí)，所述異氰酸酯組分與所述具有活性氫基團(tuán)的化合物反應(yīng)形成聚合物凝膠。如本領(lǐng)域周知的，術(shù)語(yǔ)“活性氫化合物”指的是能失去或轉(zhuǎn)移氫原子到另一種物質(zhì)上的化合物。所述異氰酸酯組分與所述活性氫組分之間的反應(yīng)通過(guò)所述包含活性氫原子的親核中心攻擊所述異氰酸酯的親電性碳原子，以及活性氫原子被添加到所述異氰酸酯的氮原子上來(lái)進(jìn)行，如下面流程1所示
權(quán)利要求
1.井筒流體，包含i)具有鍵合到其上的忍受力改善基團(tuán)的封端異氰酸酯；以及ii)活性氫組分其中與相應(yīng)的未改性的封端異氰酸酯相比，所述忍受力改善基團(tuán)提高了所述封端異氰酸酯對(duì)無(wú)機(jī)鹽水污染物的忍受力。
2.提高包含封端異氰酸酯的井筒流體對(duì)井下污染物的忍受力的方法，所述方法包括把忍受力改善基團(tuán)鍵合到所述封端異氰酸酯上。
3.處理地球地層的方法，包括或者a)把根據(jù)權(quán)利要求1的井筒流體引入地球地層中；或者b)通過(guò)把所述封端異氰酸酯組分(i)和所述活性氫組分(ii)分別引入地球地層中并在井下使它們接觸，在井下形成根據(jù)權(quán)利要求1的井筒流體，以及，隨后，在所述活性氫組分的存在下解封所述封端異氰酸酯以在井下形成凝膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，該方法包括把根據(jù)權(quán)利要求1的井筒流體引入地球地層中以及，隨后，在所述活性氫組分的存在下解封所述封端異氰酸酯以在井下形成凝膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，該方法包括通過(guò)把所述封端異氰酸酯組分(i)和所述活性氫組分(ii)分別引入地球地層中，在井下使它們接觸，從而在井下形成根據(jù)權(quán)利要求1 的井筒流體，以及，隨后，在所述活性氫組分的存在下解封所述封端異氰酸酯以在井下形成凝膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的井筒流體或者權(quán)利要求2-5任何之一的方法，其中所述忍受力改善基團(tuán)是親水性基團(tuán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的井筒流體或者方法，其中所述忍受力改善基團(tuán)是胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的井筒流體或者方法，其中所述忍受力改善基團(tuán)選自鏈烷醇胺類(lèi)、 烷基鏈烷醇胺類(lèi)、亞乙基胺類(lèi)和聚醚胺類(lèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的井筒流體或者方法，其中所述忍受力改善基團(tuán)是聚醚胺。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的井筒流體或者方法，其中所述聚醚胺包括由環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷單元形成的分子骨架。
11.根據(jù)任何前述權(quán)利要求之一的井筒流體或者方法，其中所述忍受力改善基團(tuán)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)所述封端異氰酸酯(Bi)的異氰酸酯官能團(tuán)鍵合到所述封端異氰酸酯(Bi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的井筒流體或者方法，其中2-30%的所述封端異氰酸酯組分的異氰酸酯基具有鍵合到其上的忍受力改善基團(tuán)。
13.根據(jù)任何前述權(quán)利要求之一的井筒流體或者方法，其中所述活性氫組分是醇或胺化合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的井筒流體，其中所述活性氫組分是聚醚胺。
15.根據(jù)任何前述權(quán)利要求之一的井筒流體，進(jìn)一步包含選自重晶石、硬葡聚糖、二氧化硅或其任何兩種或更多種的混合物的附加組分。
全文摘要
本申請(qǐng)描述了用于在井下(例如油井中)應(yīng)用的井筒流體的改善的組合物。所述組合物包含具有鍵合到其上的忍受力改善基團(tuán)(諸如親水性基團(tuán)，例如胺)的封端異氰酸酯(BI)組分和活性氫組分。當(dāng)BI基團(tuán)解封時(shí)，它與活性氫組分反應(yīng)形成凝膠，由于所述忍受力改善基團(tuán)，凝膠比相應(yīng)的由未改性BI形成的凝膠更能忍受污染物(諸如水性無(wú)機(jī)鹽或鹽水)。本申請(qǐng)也涉及利用這種組合物處理地球地層的方法。
文檔編號(hào)C09K8/512GK102365344SQ201080013506
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者D·A·巴拉德 申請(qǐng)人:M-I鉆井液英國(guó)有限公司