[发明专利]植物源纤维素组合物以用作钻井泥浆

说明书

技术领域

本发明涉及水基钻井液，其能在较宽的温度范围内表现出流变稳定性。

背景技术

本领域所公知的是钻井(例如在油气工业中)所用的钻井液会用到流变改性剂(rheology modifiers)。这样的液体或“泥浆(muds)”在钻井过程中发挥着多种功能，包括：除去钻井岩屑，悬浮高比重的加重材料和细岩屑，密封井筒壁以减少钻井液向地层滤失，提供静水头来防止井喷导致的高压流体进入井筒或通过井筒涌入地上，在井筒上形成低摩擦表面以促进旋转，以及在操作条件需要时移除钻柱(drill string)，冷却钻头并润滑以防止钻管在旋转时粘结。

文献Remont,Larry J.；Rehm,William A.；McDonald,William M.；and Maurer,William C.,“评估商用地热钻井液体(Evaluation of Commercially Available Geothermal Drilling Fluids),”由桑迪亚实验室(Sandia Laboratories)发行，该实验室为美国能源研究和开发管理局(the United States Energy Research and Development Administration)运作(Nov.1,1976)(以下简称为"Remont等")中极好地总结了有关组合物和钻井液应用的背景。

钻井泥浆通常为粘土和/或矿物在油或水中的胶体悬浮液。如本领域所公知的，可以添加多种化学物质来改变、增强、影响或改善该悬浮液的性质。例如，加入加重剂(例如硫酸钡或“重晶石”)可以增加泥浆的密度。增粘剂可用于增加粘度和凝胶强度。抗絮凝剂(例如木质素磺酸盐(lignosulfonates))可防止粘土颗粒的形成。加入滤失控制材料(例如水溶性聚合物或淀粉)可促进井筒壁上形成滤饼，从而使得极少量的钻井液进入渗透性地层。

近年来油气方面的研究趋向于深井钻井。因为地壳呈温度梯度分布，导致深井具有较高的井底温度。

因此本领域普遍认为亟需一种能够在较宽温度范围内保持流变稳定性的适于这些深井的高效钻井的钻井液。

因为油基钻井液具有更好的热稳定性，它们通常用于高温作业。然而，由于处理这些已用的泥浆和在这些泥浆中携带的钻井岩屑将对环境造成影响，因此工业中更多选择的钻井液为水基钻井液。水基钻井液还更适用于高压作业，例如深井，因为油基钻井液要比水基钻井液更易被压缩。而压缩率的增加将导致更高的粘度。

要使得泥浆能够在井底高温条件下表现良好，必须使得该泥浆能够在其接触的整个温度范围内都是流变稳定的。该温度范围通常为从室温到井底温度的范围。根据标准钻井液测试，在泥浆流入井筒之前和之后，通过测量泥浆的屈服点和凝胶强度，来监测其流变稳定性。这些标准测试(包括对屈服点和凝胶强度的测试)是该工业领域所熟知的，并记载在“推荐的用于现场检测水基钻井液的实地标准(Recommended Practice Standard Procedure for Field Testing Water-Based Drilling Fluids)，”推荐实施(Recommended Practice)13B-1(第一版.Jun.1,1990)，美国石油组织(American Petroleum Institute)中(以下简称为"RP 13B-1")。

现有技术中存在多种克服高温作业遇到的疑难问题的部分解决方案。其中一种方案包括采用聚合物代替粘土作为增粘剂。目前，实际上出于此目的常用的是瓜尔豆胶。然而，这些聚合物都不能满足在约120℃上的应用。