用于油田應(yīng)用的包含交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮的流體組合物制造技術(shù)

本申請公開了密度約8.3至約21.0ppg的水基高溫高壓(HTHP)流體組合物，包含：(i)鹵水基流體；(ii)約0.5ppb至約20ppb的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；(iii)約5ppb至約100ppb的選自由CaCO3和分級的鹽組成的組中的橋鍵形成劑；以及(iv)任選存在的約0ppb至約25ppb的降濾失劑(FLA)，其中交聯(lián)PVP通過在交聯(lián)劑和自由基聚合引發(fā)劑的存在下在有機溶劑中沉淀聚合乙烯吡咯烷酮(VP)而制備，其中交聯(lián)劑基于乙烯吡咯烷酮的量以約0.1wt.％至約5.0wt.％的量而存在。還公開了一種在地層中鉆井和完井操作的方法。

Fluid compositions comprising crosslinked polyvinylpyrrolidone for use in oil fields

The invention discloses a high temperature and high pressure water density of about 8.3 to about 21.0ppg (HTHP) fluid composition, comprising: (I) brine base fluid; (II) crospolyvinylpyrrolidone about 0.5ppb to about 20ppb (PVP); (III) bridge about 5ppb to about 100ppb of the selected CaCO3 and grading the group consisting of salt forming agent; and (IV) filter is about 0ppb to about 25ppb optionally in the presence of lost agent (FLA), the PVP crosslinked by initiator in the presence of organic solvent precipitation polymerization of vinyl pyrrolidone polymer in the crosslinking agent and free radical (VP) and preparation, including the crosslinking agent based on vinyl pyrrolidone amount to about 0.1wt.% to about 5.0wt.% and there. Also disclosed is a method for drilling and completion operations in formations.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及油井用流體組合物，并且更具體地，涉及高溫高壓(HTHP)穩(wěn)定的流體組合物及其在水基HTHP鉆井和完井和修井流體中的應(yīng)用，制備該組合物的方法和使用方法。
技術(shù)介紹
地層鉆井中使用的鉆井流體(drillingfluid)包含氣體或液體，和包含固體懸浮物的流體和固體的混合物，以及用于向地層中鉆井孔的液體、氣體和固體的混合物和乳液。這些流體主要用來冷卻鉆頭，使旋轉(zhuǎn)的鉆桿潤滑以防止其貼附于井筒壁上，作為靜壓頭抵消高壓地層流體突然進入井筒中而引起的爆裂，以及從井筒中移除鉆頭切削物。進一步地，當通過巖層鉆孔時，使用鉆井流體以清除鉆頭處生成的巖石切削物至被移除的表面。為了控制井下壓力，通常通過添加粉末化的致密礦物以增加流體密度。流體可表現(xiàn)出充分的粘度以提供有效的切削物去除(孔清潔)，以及用于礦物穩(wěn)定懸浮的充分的凝膠強度。鉆井流體還可以表現(xiàn)出低過濾速率，以降低分級粘附的可能性。鉆井液(drill-influid)用于鉆井通過地層的儲層部分。鉆井液可以但并不限于用于例如(i)令人滿意地在儲藏區(qū)鉆孔，其為垂直或長的水平的排出孔；(ii)最小化近井眼區(qū)域的危害并最大化暴露區(qū)域的生產(chǎn)，以及(iii)促進必要的完井。鉆井液可與完井液類似。鉆井液可以是含有具有合適顆粒尺寸范圍的選擇固體(例如鹽類晶體或碳酸鈣)和聚合物的鹵水。通常，鉆井液中僅存在過濾控制和攜帶切削物所需要的添加劑。完井液用于發(fā)生在所謂井筒構(gòu)建完成階段的操作中，其在鉆井筒之后而在生產(chǎn)流體開始進入井筒之前(或在將流體從井筒注入巖層之前)。完井液置于井中以促進在生產(chǎn)啟動前的最后操作，例如向產(chǎn)區(qū)中設(shè)定屏蔽生產(chǎn)襯板、封隔器、井下閥門或射孔。所述完井液用于控制井下硬件失敗，而不損害采油層或完井組件。完井液通常為鹵水(氯化物、溴化物和甲酸鹽)，但是理論上可以是任意具有合適密度和流動特性的流體。該流體應(yīng)與儲層流體具有化學(xué)相溶性，并且通常要對其進行過濾以避免固體被引入近井眼區(qū)域。在鉆井操作過程中，修井(workover)指的是出于恢復(fù)、延長、提高烴類產(chǎn)量的目的而對現(xiàn)有產(chǎn)井的修復(fù)。修井液，通常為鹵水，在修井操作中使用。由于在絕大多數(shù)的修井操作中井筒與儲層接觸，修井液應(yīng)當是清潔的，并且與儲層流體和地層基質(zhì)是化學(xué)相溶的。轉(zhuǎn)讓給HalliburtonEnergyServicesInc.的美國專利公開第20060234875號公開了井筒處理套件，其包含置于井筒中滲透地層的聚合物溶液，和當接觸所述聚合物溶液時造成聚合物從聚合物溶液沉淀出來的活化劑，其中生成的沉淀物能夠至少部分地阻礙井筒維護流體向地層中流動。所述井筒維護流體可以是例如，鉆井流體、固井組合物、修井液或它們的組合。所述聚合物溶液可包含，例如，聚乙烯吡咯烷酮水溶液，活化劑可包含，例如，甲酸鹽鹵水。當期望時，沉淀物可以通過在淡水中被溶解而將其很容易且快速地從地層中移除。轉(zhuǎn)讓給HalliburtonEnergyServicesInc.的WO20060234875公開了包含水性流體的可交聯(lián)聚合物組合物；包含羰基基團的水溶性聚合物；能交聯(lián)所述包含羰基基團的水溶性聚合物的有機交聯(lián)劑；以及水溶性碳酸鹽緩凝劑。還提供了方法，其包括：提供可交聯(lián)聚合物組合物；向地層部分中引入可交聯(lián)聚合物組合物；并允許可交聯(lián)聚合物組合物在地層部分中形成交聯(lián)的凝膠。轉(zhuǎn)讓給HalliburtonEnergyServicesInc.的美國專利7322414B2公開了可交聯(lián)聚合物組合物，除了其他方面，其可用于在地層中減小、停止或轉(zhuǎn)移流體的流動。可交聯(lián)聚合物組合物可包含水性流體、殼聚糖反應(yīng)性聚合物、殼聚糖、以及包含酸的衍生物的凝膠化緩凝劑。還提供了多種使用方法。轉(zhuǎn)讓給HalliburtonEnergyServicesInc.的美國專利7833945B2公開了具有改進頁巖抑制的添加劑和處理流體，以及在地層操作中相關(guān)的使用方法。使用的添加劑和處理流體通常包含頁巖抑制組分和一種或多種硅酸鹽。進一步地，所述專利請求保護一種地層處理流體，包含：水性基流體；頁巖抑制組分，其包含含有氮的雜環(huán)化合物的納米顆粒源，其中至少部分的納米顆粒源包含具有小于約400納米的平均顆粒尺寸的納米顆粒；以及一種或多種選自由硅酸鈉和硅酸鉀組成的組中的硅酸鹽。轉(zhuǎn)讓給HalliburtonEnergyServicesInc.的美國專利7549474B2要求保護一種維護與地層接觸的井筒的方法，包含：向井筒中放置包含泥漿置換液和粘土抑制劑的水性組合物，其中粘土抑制劑為非離子聚丙烯酰胺、低分子量非離子聚丙烯酰胺、高分子量非離子聚丙烯酰胺、聚合的雜環(huán)的含氮化合物、聚乙烯吡咯烷酮或它們的混合物。考慮到前述的內(nèi)容，本申請的目的是提供高性能合成增稠聚合物，其(i)能夠在高溫即300°F以上和高壓下提供所需的增稠或流變性能；(ii)在HTHP條件下與鹵水和水基油井維護操作例如鉆井、完井和修井是相容的。出人意料地，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種可強烈膨脹的、適度交聯(lián)的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)聚合物，其能夠提供需要的適用于HTHP水和鹵水基油井維護流體的高性能增稠性。所述聚合物可單獨使用，或與其他至少一種本領(lǐng)域熟知的HTHP或非HTHP基流變改性劑(RM)、降濾失劑(FLAs)和/或分散劑組合使用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)公開了密度約8.3至約21.0ppg的水基高溫高壓(HTHP)流體組合物，包含：(i)鹵水基流體；(ii)約0.5ppb至約20ppb的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；(iii)約5ppb至約100ppb的選自由CaCO3和分級的(sized)鹽組成的組中的橋鍵形成劑；以及(iv)任選的約0ppb至約25ppb的降濾失劑(FLA)，其中HTHP流體組合物作為鉆井液組合物、完井液組合物或修井液組合物使用。本申請的另一個方面是在包含交聯(lián)PVP的鉆井/完井/修井液組合物中使用HTHP流體組合物，其能提供具有250°F或以上溫度的高溫高壓基(HTHP)油井服務(wù)油田操作中需要的穩(wěn)定性。本申請的一個重要方面是提供包含交聯(lián)的聚乙烯吡咯烷酮的HTHP流體組合物以白細粉末的形式作為用于水基油井維護液的稠化劑或增稠劑。所述交聯(lián)的PVP增稠劑通過在交聯(lián)劑和自由基聚合引發(fā)劑存在下在有機溶劑中沉淀聚合乙烯吡咯烷酮(VP)而制備，其中所述交聯(lián)劑基于乙烯吡咯烷酮的量以約0.1wt.％至約5.0wt.％的量而存在。本申請的另一個方面是提供(i)一種以有限地層傷害在地層中鉆井到生產(chǎn)區(qū)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種密度為約8.3至約21.0ppg的水基高溫高壓(HTHP)流體組合物，其包含：i.鹵水基流體；ii.約0.5ppb至約20ppb的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；iii.約5ppb至約100ppb的橋鍵形成劑，該橋鍵形成劑選自由CaCO3和分級的鹽組成的組；和iv.任選存在的約0ppb至約25ppb的降濾失劑(FLA)，其中交聯(lián)PVP通過在交聯(lián)劑和自由基聚合引發(fā)劑的存在下在有機溶劑中沉淀聚合乙烯吡咯烷酮(VP)而制備，其中基于乙烯吡咯烷酮的重量，交聯(lián)劑以約0.1wt.％至約5.0wt.％的量存在。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2013.09.06 US 61/874,9281.一種密度為約8.3至約21.0ppg的水基高溫高壓(HTHP)流體組合物，其
包含：
i.鹵水基流體；
ii.約0.5ppb至約20ppb的交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；
iii.約5ppb至約100ppb的橋鍵形成劑，該橋鍵形成劑選自由CaCO3和分
級的鹽組成的組；和
iv.任選存在的約0ppb至約25ppb的降濾失劑(FLA)，
其中交聯(lián)PVP通過在交聯(lián)劑和自由基聚合引發(fā)劑的存在下在有機溶劑中
沉淀聚合乙烯吡咯烷酮(VP)而制備，其中基于乙烯吡咯烷酮的重量，交聯(lián)劑以
約0.1wt.％至約5.0wt.％的量存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基HTHP流體組合物，其中所述流體組合物作
為鉆井液組合物、完井液組合物或修井液組合物使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基HTHP流體組合物，其中所述鹵水基流體選
自由氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、氯化銨、氯化鋅、溴化鈉、溴化鈣、
溴化鋅、甲酸鉀、甲酸銫、甲酸鈉和它們的組合組成的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的水基HTHP流體組合物，其適用于在
250°F或以上溫度下的高溫高壓(HTHP)鉆井、修井或完井操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的水基HTHP流體組合物，其具有約6.0
至約13.0的pH。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的水基HTHP流體組合物，其中所述交
聯(lián)PVP為白細粉末的形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的水基HTHP流體組合物，其中所述交

\t聯(lián)PVP完全溶解于溶液中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基HTHP流體組合物，其中所述沉淀聚合的溫
度為約40°至約150℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基HTHP流體組合物，其中所述有機溶劑包含
具有C3-C10飽和烴、支化或未支化的、環(huán)狀或非環(huán)狀的或它們的混合物的脂肪
族烴。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基HTHP流體組合物，其中所述沉淀聚合在
約10-50wt％固體下進行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基HTHP流體組合物，其中所述交聯(lián)劑包含
至少兩個烯屬雙鍵。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水基HTHP流體組合物，其中所述交聯(lián)劑選自
由以下所組成的組：N...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·J·王，M·邁爾伯西，C·雷，O·M·穆薩，
申請(專利權(quán))人：ISP投資公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US