[发明专利]具有脂肪酸和脂肪胺流变改性剂的反相乳化钻井流体

说明书

本发明提供了各种反相乳化钻井流体组合物。一种此类反相乳化钻井流体为油包水乳液，其可以包含用于稳定油包水乳液的反相乳化剂、脂肪酸、36个碳的二聚脂肪二胺、滤失控制剂；以及无机矿物质，其包括石灰、氯化钙和重晶石中的一种或多种。可以将反相乳化钻井流体配制成基本上不含粘土。

技术领域

本公开涉及用于油气勘探的钻井流体。更具体而言，本公开涉及作为流变改性剂的反相乳化流体的组合物及用途。

背景技术

油气勘探中的钻井用常规反相乳化流体在制剂中通常包含粘土，其中粘土起到主要流变(粘度)改性剂的作用。粘土可以为亲有机粘土或有机粘土。使用亲有机粘土配制的钻井流体的流变性质会随着时间的推移而劣化。换句话说，由于粘土不能保持必要的粘性水平，因而由亲有机粘土配制的流体会随着时间的推移而丧失粘性。对于随时间而丧失粘性的一种解决方案是向钻井流体中添加过量的亲有机粘土，或向钻井流体中添加过量的低比重固体(LGS)，或进行上述两者。然而，添加过量的粘土、或LGS、或粘土和LGS两者都会提高钻井成本并且会严重影响其他重要的钻井流体性质。这些对于成本或流体性质或这两者的影响可能需要在井下或对钻井流体进一步进行昂贵的处理以作为补救措施。例如，添加过量的LGS会提高塑性粘度和固体体积百分比，这会影响钻头穿入地层的速率，从而提高钻井成本。

由于压力和温度的变化，钻井流体的流变性会随着井深度的增大而变化。当向下钻井穿过地层时，这种变化会导致当量循环密度(ECD)的变化。当在窄的孔隙压力和压裂梯度窗口中运行时，ECD的这些波动会导致地层破裂。这会导致地层损坏和泥浆损失，从而提高钻井成本。通常，使用较稀的流体使流变性波动最小化会产生较低的ECD；然而，流体的流变性可能需要使得流体性质能够去除岩屑并有助于使钻井固体悬浮。对于岩屑去除及固体悬浮而言，需要较高的粘性，而对于较好的ECD而言，则需要较低的粘性，这两者是相互矛盾的。

发明内容

已经认识到需要这样一种反相乳化钻井流体，其具有改进的流变性并在钻井期间具有流变学稳定性，以平衡较好的ECD与岩屑清除及固体悬浮的需要。某些实施方案涉及反相乳化钻井流体组合物以及使用反相乳化钻井流体组合物在地层中钻取井筒的方法。在各种实施方案中，反相乳化钻井流体可以包含油包水乳液；反相乳化剂，其用于稳定油包水乳液，该反相乳化剂的量能够稳定油包水乳液；脂肪酸，其具有至少八个碳和至少一个羧酸基团；36个碳的二聚脂肪二胺；滤失控制剂；以及无机矿物质，其包括石灰、氯化钙和重晶石(硫酸钡，BaSO₄)中的一种或多种。

在各种实施方案中，脂肪酸可以为具有由式1所示的通式的36个碳的二聚二酸。

式1

在各种实施方案中，36个碳的二聚脂肪二胺可以具有由式2所示的通式。

式2

在各种实施方案中，脂肪酸可以为C16和C18饱和直链α羧酸的混合物，并且可以包括如由式3所示的C18脂肪酸。

式3