用于在油氣井中進行井下作業的組合物的制作方法
【專利說明】用于在油氣井中進行井下作業的組合物
[0001]相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年7月19日提交的美國申請號61/856,200的優先權，其公開內 容通過引用結合在本文中用于全部目的。 發明領域
[0003] 本發明涉及非水性液體的增粘，并且更具體地涉及井眼液的增粘。尤其是，本發明 涉及活化劑，其用于將在多種用途(例如井眼液)中使用的親有機性粘土剝落。
[0004] 發明背景
[0005] 親有機性粘土廣泛地在多種溶劑體系中用作流變控制劑。尤其是，親有機性粘土 已經發現了在井眼液中的廣泛用途，用在與天然油氣藏的開采、完井和生產相關的操作中。 典型的操作包括鉆井、壓裂地下地層、改變地下地層的滲透性、測井操作、防砂、封隔液等。
[0006] 尤其是，在深井鉆井中，在油基泥漿中使用親有機性粘土具有一定優勢，盡管它們 初始成本明顯較高。在水敏感性地層，例如溶脹性頁巖、不溶鹽地層中，以及在高溫下，油基 液體的優勢是明顯的。這些液體用于鉆柱潤滑，尤其是在對曲線井或斜井進行鉆井中，用于 腐蝕保護，并且它們具有可再利用這一另外優勢。
[0007] 在油基井眼液中，以及其他非水基流體（即二醇醚類）中，親有機性粘土的主要功 能之一是起增粘劑的作用。然而，公知的是，為了親有機性粘土在非水性井眼液中溶脹或使 非水性井眼液增粘，通常必須使用少量作為活化劑的極性分子。典型的用于與粘土型觸變 性增粘劑如親有機性粘土一起使用的活化劑包括水、乙醇、甲醇、二醇、硅酸鈉、氟化鈉、硅 氟化鎂、碳酸鈣、極性疏質子化合物等。特別優選的并且廣泛使用的活化劑是碳酸亞丙酯。
[0008] 發明概述
[0009] 在一個方面中，本發明提供一種剝落劑(exfoliating agent)，用于非水性液體尤 其是非水性井眼液中。
[0010] 在另一個方面中，本發明提供用于在非水性液體中使用的增粘包裝。
[0011] 在又一個方面中，本發明提供包含非水性液體(例如烴系液體）、親有機性粘土和 剝落劑的井眼液。
[0012] 在還又一個方面中，本發明提供包含具有顯著含量的環烷烴(naphthenics)和/或 支化烴類的烴類液體、親有機性粘土和剝落劑的井眼液。
[0013] 根據以下詳細描述，本發明的這些和另外的特征和優點將會變得顯而易見，其中 參照了附圖中的圖。
[0014] 優選實施方案詳述
[0015] 術語"井眼液"或類似的術語是指在來自地下地層的油和氣的勘探、鉆井或生產的 任何階段中使用的任何液體。
[0016] 如將在以下看出的，本發明的組合物可以采用基礎油（base oil)，所述基礎油包 括純烴混合物以及與含氧化合物混合的烴。通常，在本發明的組合物中有用的基礎油包括 具有顯著含量的環烷烴和/或高度支化的鏈烷烴的基礎油。一般而言，基礎油可以含有約 20%至約99%以上的環烷烴、異鏈烷烴或其混合物。具體地，具有該組成的基礎油將含有約 C8至約C30。在下表1中，示出了可以用于本發明的組合物中的多種多樣的基礎油的非限制 性實例。
[0017]表1 [0018]
[0019] 如從上表1可以看出的，基礎油可以包括液態烴，所述液態烴具有約10 %至約35 % 的異鏈烷烴、約30%至約73%的環烷烴并且具有約C8至約C30碳鏈長度。如還可以從上表1 看出的，某些基礎油可以包括顯著量的直鏈鏈烷烴，而其他的可以含有少量含氧物質如醇 類、酯類等。如應當從表1進一步明確的，某些基礎油可以含有烯烴，而其他的(例如柴油)可 以含有顯著量的芳族化合物。表1說明，本發明的組合物可以有利地使用多種基礎油，其全 部都具有顯著的烴油含量，雖然在某些情況下可以存在其他化合物。
[0020] 可以用于本發明組合物的親有機性粘土包括任何其中與粘土有關的無機陽離子 已經被有機陽離子如季銨陽離子替代的粘土。適合的親有機性粘土包括:綠土（ sme c t i t e) 型、鋰蒙脫石粘土或其他粘土與有機陽離子即季銨陽離子(有時被稱為親有機性粘土膠凝 劑）的反應產物;綠土粘土;高嶺土粘土;等等。根據本發明的一個方面，用作觸變增粘劑的 優選的親有機性粘土是選自由下列各項組成的組的綠土型粘土:膨潤土、鋰蒙脫石、蒙 [0021 ] 脫石、綠脫石、貝得石(biedel 1 ite)、皂石、富鎂蒙脫石、及其混合物，最優選膨潤 土或鋰蒙脫石。在所使用的粘土是粘土和季銨化合物的反應產物的情況下，優選的季銨陽 離子選自由下列各項組成的組：甲基三氫化牛脂銨、二甲基脫氫牛脂銨、二甲基芐基氫化牛 脂銨、甲基芐基脫氫牛脂銨、和它們的混合物。適合用于與在本文中所描述的組合物一起使 用的示例性的有機粘土和粘土膠凝劑在以下美國專利中給出，其所有相關部分通過引用結 合在本文中：美國專利號2,531，427;美國專利號2,966,506;美國專利號4，105,578;和美國 專利號4,208,218。適合與在本文中所描述的組合物一起使用的示例性的可商購親有機性 粘土是可從 Southern Clay Products，Inc.，Gonzalez，Tex.，U.S.A.獲得的 CLAYTONE.RTM.IMG 400Claytone ER、Claytone EM、和Claytone II，或者Bentone 34、 Bentone 150和BENT0NE.RTM.380rganoclay (商用鋰蒙脫石系產品，可從許多供應廠商獲 得)。
[0022]本發明的剝落劑通常包含與特定烷氧基化醇混合的甘油碳酸酯。本發明中可用的 烷氧基化醇將具有以下通式：
[0024]其中R是2至18個碳原子的直鏈或支鏈烷基，或具有以下結構的芳基：
[0026]其中是具有2至18個碳原子的支鏈或直鏈烷基 [0027] R2 是 Η或 CH3
[0028] R3 是 Η或 CH3
[0029] a是 0 至 12 [0030] 并且b是1至12。
[0031] 本發明的剝落劑將會通常包含約10%至約100%的甘油碳酸酯和約0%至約90% 的烷氧基化醇，其中所有含量是基于甘油碳酸酯和烷氧基化醇的組合重量按重量計的。不 過將會理解的是，不同的剝落劑在不同基礎油中具有不同效果。因此應當調節剝落劑的組 成以匹配所談論的基礎油。
[0032] 剝落劑可以以任何數目的方式合并至井眼液中，要么通過單獨或預先添加至基礎 油和/或粘土，要么通過在制備井眼液時與基礎油、粘土和其他成分混合。在某些情況下，可 以單獨或與其他組分一起使用包含剝落劑和親有機性粘土的"丸劑"，丸劑在合理的時間注 入到井眼中。
[0033] 在之后的實施例中使用的烷氧基化醇是由Sasol North AmericaJnc.以商品名 NOVEL/銷售的乙氧基化醇。如本領域技術人員公知的，乙氧基化醇通過在適合反應條 件下使各種醇與環氧乙烷反應形成。所得乙氧基化醇因此具有來自醇的烷基鏈殘基和所需 數量的乙氧基基團。作為實例，名為NOVEl·/ L012-9的乙氧基化醇表示乙氧基化醇具有 平均碳數10-12的烷基鏈長度和9個乙氧基基團。名為NOVEL ?:23E9的乙氧基化醇將會含 有12-13個碳原子的具有9個乙氧基基團的烷基鏈。
[0034] 通常，本發明的組合物將會含有約95 %至約98 %的基礎油、約1 %至約5 %的親有 機性粘土和約0.005%至約1%的剝落劑，其中所有含量是基于總組合物的重量％。
[0035] 為了更充分地說明本發明，以下示出非限制性實例。
[0036] 實施例1
[0037] 將三克Claytone'K II親有機性粘土分散在100mL含有lmL剝落劑的柴油中。剝落劑 在下表2中示出。在表2中示出的剝落劑也用在實施例2-7中。
[0038] 表2
[0039]
[0040] 將混合物混合三分鐘并且之后在TURRAX高剪切混合機上于中-高(3)剪切一分鐘。 樣品在室溫下老化過夜16小時。隨后將樣品再均質化30秒并在Grace 3600Viscometer上測 試。結果在圖1中示出，并表明使用100%甘油碳酸酯獲得最高粘度。
[0041 ] 實施例2
[0042]重復實施例1的實驗，但使用的基礎油是0DC-15。結果在圖2中示出，并表明使用 80 %甘油碳酸酯和20 %烷氧基化醇獲得最高粘度。
[0043] 實施例3
[0044] 重復實施例1的實驗，但使用的基礎油是LPA。結果在圖3中示出，并表明使用80% 甘油碳酸酯和20 %烷氧基化醇獲得最