CN101137696A - 控制滤失的方法和在其中有用的材料 - Google Patents
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Abstract
一种控制钻井液从井眼损失进入地下底层中的方法，其中一个说明性的实施方案包括：用包括水相和页岩水合抑制剂的水基钻井液钻探该井眼，所述的页岩水合抑制剂是聚醚胺，以及将包括二醛交联剂的防漏失处理液循环进入该井眼中。该二醛交联剂和所述的聚醚胺化合物进行反应并形成聚合材料。
Description
背景技术
使用钻头和钻杆的旋转钻探方法被长期用来钻探地下地层的井眼(well bore)。在这样的钻探过程中钻井液(drilling fluid)或者泥浆通常在该井中进行循环来冷却和润滑钻探设备，将钻探切削物运出该井眼，并平衡地下地层所遭受的压力。当穿过一个多孔的地层(例如疏松的沙地)时，公知的大量的流体可能被压力挤入该地层中。这个循环流体量的减少通常称为滤失(fluid loss)。
本领域熟练的技术人员知道广泛的多种材料(包括天然和合成材料)已经被提出并用来防止滤失。这些滤失材料结合在一起成为滤饼，该滤饼的形成贯穿于整个钻探过程中。问题是将所述的滤饼从某些地层(尤其是当井已经开始生产后)中的除去是有问题的并可能对地层产生无法恢复的损害。因此日益存在着对可以用来控制滤失的改进的方法和材料的需要。
发明内容
本发明总的说来涉及一种控制钻井液从井眼损失进入地下地层的方法。在一个这样的说明性的方法中，所述的步骤包括：周包括水相和页岩水合抑制剂的水基钻井液钻探该井眼，所述的页岩水合抑制剂是聚醚胺，以及将包括二醛交联剂的防漏失处理液(fluid pill)循环进入该井眼中。该二醛交联剂和所述的聚醚胺化合物进行反应并形成聚合材料。在一个优选的和说明性的实施方案中，所述的聚醚胺具有式：
其中R1、R2和R3是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族基团的C2到C4碳，m+n为大约1到大约50范围内的值。所述的二醛交联剂可以选自或者可以不选自甲醛、戊二醛、丁二醛(succinic dialdehyde)、乙二醛；乙醛酰三聚体、低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、聚合二醛例如氧化淀粉、和这些物质的组合以及本领域熟练技术人员应该公知的其他类似的化合物。
所公开的主题还涉及一种防滤失处理剂(fluid loss control pill)，其配制为包括水相、聚醚胺和二醛交联剂。在一个说明性的实施方案中，所述的聚醚胺和二醛交联剂处在两个分开的相或者流体组分中。可选择的，一个或者另外一个，优选的为二醛交联剂是致使不反应的。这可以通过封装反应性二醛或者选择反应性二醛(例如乙醛酰三聚体、低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、聚合二醛例如氧化淀粉和这些物质的组合以及本领域熟练技术人员应该公知的其他类似的化合物)的热依赖源的来实现。说明性的防滤失处理剂可以利用或者可以不利用聚醚胺，该聚醚胺具有式：
其中R1、R2和R3是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族基团的C2到C4碳，m+n为大约1到大约50范围内的值。所述的二醛交联剂可以选自或者可以不选自甲醛、戊二醛、丁二醛、乙二醛；乙醛酰三聚体、低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、聚合二醛例如氧化淀粉、和这些物质的组合以及本领域熟练技术人员应该公知的其他类似的化合物。其他可以包括或者可以不包括在所述的防滤失流体中的组分包括加重剂、增粘剂和其他本领域熟练技术人员公知的常规钻井液组分。
涉及所公开主题的进一步详细内容和信息可以在下面的说明书中找到。
具体实施方式
本发明通常涉及油田使用的由聚醚胺化合物和二醛交联剂反应形成的聚合物化合物。所形成的聚合物是在具有大于7的pH值的水性流体中(即碱性或碱条件下)的固体不溶材料。但是，所形成的聚合物在具有小于7的pH值的水性流体中(即酸性条件下)是可溶的。该聚合材料基于pH变化的溶解能力值对本领域熟练技术人员来说是显而易见的。例如对于用在地下井钻探过程中的钻井液而言，典型的是保持在弱碱性条件下。因此，本发明的聚合物可以在处于典型的这样的碱性条件下在井眼里向下打孔中形成。但是，该聚合材料可以被从该井眼向上循环的酸性清洗流体溶解，并由此除去，并且典型的是在该地下井投入生产之意。
在所公开的主题中有用的聚醚胺化合物应当具有一个或多个，并且优选的是两个或者更多个胺官能团，其将与下述的二醛交联剂进行反应来形成聚合材料。在一个说明性的实施方案中，使用聚(烯化氧)二胺，其中该聚(烯化氧)链在一端或者两端用胺基团封端。许多这些化合物是市场上的可以从Huntsman Chemicals的商标名JEFFAMINE下获得。衍生自氧化丙烯的烯化氧基团是优选的，但是，使用环氧乙烷，氧化丁烯或者三者混合的基团可以以无规或嵌段共聚物的形式来使用。一种这样基团的化合物具有通式：
其中R1、R2和R3是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族基团的C2到C4碳，m+n为大约1到大约50范围内的值。应当记住，随着x值的增加，该材料变得更加亲油。在这个通式范围内的化合物具有大约78AMU到大约3700的分子量，但是，具有100到2000 AMU分子量范围的化合物是优选的。
合适的市场上可以获得的化合物的例子包括二胺化合物，其具有通式：
其中x可以具有从大约1到大约50或更高的值。优选的x的值是从2到大约10并且更优选的是介于2和6之间。
还可以使用具有多于两个反应性胺基团的聚醚胺化合物。一个这样优选的三胺化合物具有式：
其中R可以是H或C1到C6的碳基团，优选的是C2烷基基团，x+y+z具有从3到大约25的值，并且优选的是从大约3到大约6的值。
此外，可以使用部分反应的胺化合物。例如部分连接的化合物如：
其中a+b为大于2的数并且优选的是在大约5到大约15的范围内，更优选的是介于大约9和大约10之间。
上面公开的聚醚胺化合物和二醛基交联剂进行反应来形成在所公开的主题中使用的聚合化合物。将要用到的多种二醛基交联剂包括：甲醛、戊二醛、丁二醛、或乙二醛；以及形成这样试剂的化合物例如乙醛酰三聚体和低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、聚合二醛例如氧化淀粉。优选的交联剂为低分子量二官能醛，例如1，2-乙二酮(ethandione)，其还知道的如乙二醛(ethanedial)和乙二醛(glyoxal)。乙二醛是最广泛的在纺织中用作生产永久定型(permanentpress)树脂的交联剂，它还应用在耐潮湿胶和粘接剂以及耐潮湿铸造粘接剂的生产中。乙二醛还用作水溶聚合物(例如羧甲基纤维素和纤维素醚)的分散剂和增溶剂。已经知道乙二醛应用在土壤稳定剂中和水泥浆体系中并增加水泥的耐压强度。例如，乙二醛已经和不同的水溶聚合物(例如HEC、壳聚糖、凝胶)组合使用作为胶接流体中的增粘剂(viscosifying agent)。还可以预期到通过加热形成乙醛酰的化合物也将是有用的，例如乙醛酰三聚体，其通过加热形成乙醛酰。
本领域熟练的技术人员将会理解聚醚胺化合物和二醛交联剂的摩尔当量比(后面称为PA∶DA比)将影响聚醚胺化合物和二醛交联剂反应达到的交联度。这样的熟练技术人员将理解在化学计算平衡等式中，两个胺摩尔当量和一个二醛摩尔当量偶联在一起。通过PA∶DA摩尔当量比的常规变化，本领域熟练的技术人员能够容易的确定恰当的摩尔当量比来获得期望的粘度。熟练的本领域技术人员应该理解具有高流动性(即低粘度)的最低限度交联聚合物可以使用高的PA∶DA摩尔当量比来实现。例如PA∶DA比大于50∶1形成具有最低限度交联的聚合物并因此相对于未交联聚醚胺在粘度上变化最小。另一方面，一个很低的PA∶DA比例(例如10∶1)将得到高交联度并因此更粘的流体。理论的PA∶DA摩尔比(即2∶1)将获得很粘的流体并且多数变成类似固体的材料。
除了上述的亚胺形成反应，推测可以发生其他化学反应来帮助形成所述的反应产物/聚合物。例如在羰基基团之间发生的半乙缩醛化学键的形成可能依次有助于产生三维、不溶的交联材料。这个推测的原因是纯的二官能团单体的反应将可望产生具有显著线性结构的聚合物。本领域熟练技术人员应该能够理解这样的聚合物分子比在所公开的反应中形成的聚合材料更可溶。
无论最优描述所公开材料的形成的实际分子理论如何，在这里所公开的聚醚胺化合物和二醛化合物之间的反应可以以多种方式进行。在所公开的主题的一个实施方案中，单体可以简单地混合在一起来形成聚合材料。这就是说，并不要求用来溶解或悬浮该反应的溶剂或载流体，但溶剂或载流体可以理想地用来帮助更容易处理和加工该聚合物。已经观察到在某些情况下，从稀释溶液中交联聚醚胺来产生类似固体/凝胶体的聚合材料是可能的。还已经观察到反应的速度可以通过变化该聚醚胺溶液的pH来控制。下面两个反应用作说明性的例子：
反应A：将1mL的聚(氧化丙烯)二胺(市场上可作为Jeffamine D230(pH～12)从Huntsman Chemicals获得)和1mL40％的乙二醛溶液混合。观察到快速的聚合反应，形成阶段性的、蜡状类型的材料，其pH大约为8。10分钟后，该材料固化变硬。
反应B：将1mL的聚(氧化丙烯)二胺(市场上可作为Jeffamine D230从Huntsman Chemicals获得(用盐酸将pH调整为9.5))和1mL40％的乙二醛溶液进行反应。形成的混合物pH为5.9。7分钟后该混合物形成粘的类似凝胶的流体。11分钟后，形成半固体。82分钟后，形成类似硬固体的材料。
本领域熟练技术人员将明白和理解其他因素(例如温度)可能对反应速度具有显著的影响。通过系统的试验，本领域熟练技术人员将能够确定理想的条件来实现预定的结果，其可以是类似凝胶的流体或类似固体蜡状的材料或固体硬材料。还应当理解对于油田方面的应用，在可定义的规定时间中，使反应条件例如pH、反应物浓度、温度等等最优化来产生聚合物是可能的。这样的知识的使用将使向下打孔中在变成类似固体的材料之前，将此处所公开的流体放置到井中的预定位置成为可能。
聚醚胺化合物和二醛交联剂的反应可以使用悬浮聚合技术来进行。在悬浮聚合中，聚合物是在载流体中进行制备的。典型的单体是在该载流体中可溶的并且在通过使用表面活性剂进行聚合反应之前和反应过程中在该载流体中是稳定的。下面的例子对此处公开的形成聚合物的这个方法进行了举例说明。
一种聚醚胺/二醛基悬浮聚合物制备如下：称取大约45g矿物油载流体(Escaid 110)到100mL烧杯中并放在大约600rpm的低速混合器上。加入大约1mL的表面活性悬浮剂(Crill4)并将混合物混合大约1分钟。加入大约3mL的40％乙二醛的水溶液并分散大约5分钟。将10mL的聚(氧化丙烯)二胺(市场上可作为Jeffamine D2000从HuntsmanChemicals获得)在大约2小时中逐滴加入到该混合物中。然后过滤该反应并将形成的固体材料用载流体清洗，然后空气干燥48小时。在空气干燥后所形成的固体包含软的弹性珠子。
本领域熟练技术人员结合上述内容应当理解通过上述方法这些聚合材料可以容易制得。可以想象这些珠子能够根据它们的性质用作产品例如堵漏(loss circulation)或者暂堵剂(brigding)材料、缓慢释放的杀虫剂或者润滑珠。这些珠子在弱酸性条件下的降解使得其具有附加的优点。本领域熟练的技术人员应当理解这意味着如果需要，所述的珠子可以从使井眼与所穿过的地层的生产区域相连接的流动通道中被除去。因此可以想象这些珠子将不会抑制或限制从该地层的流体的生产。可选择的，可以设想悬浮聚合技术可以用在井位置中来产生聚合物珠子的浆液。这样形成的聚合物珠子可以用作地下井中的堵漏、水封处理或其他用途。
本领域熟练的技术人员应当理解上面公开的聚醚胺化合物已经被用在钻井液中作为页岩抑制剂。这样的用途的例子可以在下面的专利和公开申请中找到：US6247543；US6484821；US6609578；US6857485和US2003/0148892，这些内容在此引入，作为参考。另外可以理解用包含这些页岩抑制剂的流体钻探的井眼，至少部分穿透所钻探的地下地层以及在井眼壁上形成滤饼。可以部分穿透地层的流体和滤饼两者包括上面公开的聚醚胺化合物。因此可以预期在向下打孔的环境中引入二醛源可以导致已经存在的聚醚胺化合物的快速聚合。
在一个这样的说明性方法中，使用包括聚醚胺化合物作为页岩抑制剂的钻井液钻探井眼。所述的钻井液的循环可以中止，然后加重的分隔防漏失处理液至少部分循环到钻柱(drill string)来形成清洗/分隔流体。这将使得能够将包含二醛源的加重处理剂引入到钻柱中。在该二醛处理剂之后是第二分隔流体，整个流体在向下打孔中循环。
本领域熟练的技术人员能够理解所述的二醛流体可以放置在沿着井眼的任何位置并提供足够的时间来和已经在地层中存在的聚醚胺和或滤饼进行反应和聚合。因此，可以想象到本发明的聚合物化合物可以在井中原位产生来用于例如沙地固化、防滤失、钻孔稳定。热活化的乙二醛三聚体的使用将增加另外的因次并控制向下钻孔的聚合反应。
如上所提到的，所公开主题的聚合物化合物特别适用于向下打孔中，因为它们在弱碱性条件下(典型的如在钻井液和泥浆中)可以被处理为形成坚固的类似固体的化合物。本领域熟练技术人员能够理解这将赋予井眼向下钻孔的地层增强的稳定性，并且如果需要，将很可能导致化学的井眼保护。如前面提及的，本发明的聚合物暴露于弱酸将很容易增溶。因此可以想象简单的酸洗将很快除去已形成的聚合物，该聚合物允许通过流体循环轻易除去。本领域熟练技术人员容易理解在使用昂贵的市场上可以得到的化合物中形成化学井眼保护的能力对该工业来说是相当有价值的。该化学井眼保护使用弱酸清洗可以很容易除去的事实仅仅是进一步的优点。
所公开的主题还包含带有本发明聚合物的固体材料表面性能的改性。特别地，一个这样的说明性实施方案包括，一种对钻探过程中使用的粉末固体材料(优选固体矿物材料或加重材料)的表面和其他钻井液进行改性的方法。该说明性方法包括：使粉末固体材料和包括聚醚胺的溶液相接触，然后将该聚醚胺化合物和二醛交联剂进行反应。在这个方法中使用的聚醚胺化合物和二醛交联剂是上面公开的那些。在一个实施方案中使用的粉末固体材料可以是通常用在钻井液中的加重或者暂堵剂，其例子包括重晶石、赤铁矿、方解石、碳酸钙和这些的混合物以及本领域熟练技术人员公知的类似材料。
为了更好的举例说明上面的使用此处公开的聚合物来涂覆粉末固体的方法，提供下面的实施例：
将130g的重晶石放在224g的矿物油(Escaid110)和3mL的聚醚胺(Jeffamine)中并在带有乳化筛的Silverson高速剪切混合器中以6000rpm进行混合，其在水浴中以控制温度。如下表所示，将预定量的40％的乙二醛(乙二醛)溶液逐滴加入到该混合物中。
用于制备基于聚醚胺(Jeffamine)和乙二醛(乙二醛)的改性的重晶石样品的用量
| 3g Jeffamine | 添加的40％的乙二醛 | 现象 |
| D400 | 1mL | |
| T403 | 1mL | |
| D2000 | 0.5mL | |
| T5000 | 0.5mL | 难以空气干燥，64小时后仍然相当粘 |
继续加入直至重晶石开始絮凝。使用瓷漏斗过滤该浆液并将重晶石收集到Whatman 541滤纸上。然后将形成的粉末固体材料在通风厨中空气干燥64小时。
使用上面的粉末固体材料来制备说明性的钻井液，以测试它们的性能。该说明性流体通过混合100g的粉末固体材料(即聚合物涂覆的重晶石)和200g的包含4g亲有机物质的粘土增粘剂的矿物油，然后加入30mL的20％氯化钙盐水。如果这些流体制备成功，则然后将这些流体在121℃热轧16小时，接着测试它们的流变性能和电稳定性。示例性的数据在下表中给出。
用改性重晶石样品制备的样品在121℃动态0老化16小时后的流体性能
| 改性重晶石样品 | PV | YP | 6rpm | 3rpm | 10s/10m凝胶 | ES | 现象 |
| 对照重晶石(无涂层) | 在老化前流体制备不成功，加入盐水重晶石变为水润湿的 | ||||||
| D400 | 5 | 39 | 40 | 40 | 32/- | 693 | 有些垂流，但搅拌后良好 |
| T403 | 9 | 16 | 19 | 19 | 12/- | 1034 | 有些垂流，但搅拌后良好 |
| D2000 | 10 | 13 | 11 | 11 | 13/19 | 316 | 有些垂流，但重晶石仍然是油润湿的 |
| T5000 | 9 | 7 | 6 | 6 | 7/- | 398 | 有些垂流，但重晶石仍然是油润湿的 |
备注：流变性能测试是在50℃使用Farm 35流变仪进行测定
依上所述，本领域熟练的技术人员能够理解该结果表明，通过将聚醚胺/二醛基聚合物涂层涂覆于重晶石上，从而使得将重晶石的喜水的、亲水性表面转变为亲油性表面成为可能。这可以通过不可能制备带有未涂覆的重晶石的流体的事实来证明。一旦将大约10mL的盐水加入到未涂覆的重晶石的油浆中，重晶石将变成水润湿的并且凝聚成团。与之对比，涂覆的重晶石样品都能够产生稳定的包含均匀分散的、油润湿的重晶石的流体。这些流体是足够稳定的，它们能够在121℃下被动态老化。老化后的结果表明该涂覆的重晶石颗粒使流体中盐水乳化来形成稳定的固体或者″Pickering″乳液。这通过相对高的电稳定值来表征，电稳定值为击穿该乳液所需的电压数值。考虑到在所述的流体中没有其他的起到这个功能的表面活性剂，本领域熟练的技术人员能够理解是通过所述的聚合物层改性的重晶石的表面赋予了该重晶石颗粒这样的表现。在老化之后，所述流体的流变性能也表明重晶石在所述的流体中仍然是均匀分散的。
除了通常观察到的涂覆的重晶石样品产生稳定的流体，本领域熟练的技术人员还应该明白用在重晶石聚合物涂层中的聚醚胺的类型对流体的性能有一定的影响。另外还能够理解用较低分子量的聚醚胺(例如Jeffamine D400和Jeffamine T403)制造的改性重晶石制备的流体与用较高分子量的聚醚胺(例如Jeffamine D2000和Jeffamine T5000)制造的改性重晶石的流体相比较，具有更高的电稳定读数和流变值。
考虑到上面公开的内容，本领域熟练的技术人员应该明白和理解，所公开的主题的一个说明性实施方案包括一种控制钻井液从井眼损失到地下地层中的方法。该说明性的方法包括：用具有水相和页岩水合抑制剂(优选的是聚醚胺化合物)的水基钻井液钻探该井眼，以及将包括二醛交联剂的防漏失处理液循环进入井眼中。在一个说明性的实施方案中，所述的聚醚胺具有式：
其中R1、R2和R3是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族基团的C2到C4碳，m+n为大约1到大约50范围内的值。可选择的，聚醚胺可以选自或者可以不选自：a)具有如下通式的化合物：
其中x为大约1到大约50的值；b)具有如下通式的化合物：
其中R可以是H或者C1到C6碳基团，x+y+z具有3到大约25的值；和c)具有如下通式的化合物：
其中a+b为大于2的数值；及这些化合物的组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。
所述的二醛交联剂可以选自或者可以不选自甲醛、戊二醛、丁二醛、乙二醛、乙醛酰三聚体、低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、聚合二醛例如氧化淀粉、及其组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。
所要求的方法的一个任选的和说明性的实施方案的将包括二醛交联剂的防漏失处理液循环到井眼中的步骤扩大为包括流体顺序或次序的形成。在一个这样的实施方案中，将分隔流体引入到井眼中并用第一分隔流体来置换一部分的钻井液。在第一分隔流体之后，通过将分隔流体引入到井眼中来继续所述的方法；然后置换另外一部分的钻井液。在所述的防漏失处理液之后将第二分隔流体引入到井眼中；然后将所述的第一分隔流体、防漏失处理液和第二分隔流体循环到所述井眼内发生的预定位置。
任选地，防漏失处理液可以包括或者可以不包括加重剂来增加所述的防滤失处理剂的密度。本领域熟练的技术人员能够理解可以使用广泛的多种加重剂。在一个说明性的实施方案中，所述的加重剂选自：无机盐水性盐水溶液、重晶石、赤铁矿、方解石、碳酸钙及其组合和本领域熟练技术人员公知的其它类似化合物。
所公开的主题还涉及一种防滤失处理剂，其配制为包含水相、聚醚胺和二醛交联剂。在一个说明性的实施方案中，聚醚胺和二醛交联剂处在两个分开的相或者流体组分中。因此一个说明性的实施方案可以包括或者可以不包括包含聚醚胺化合物的第一部分水相和包含二醛交联剂的第二部分水相。在这样一个说明性的实施方案中，其可能合意或者可能不合意的是第一部分水相和第二部分水相是通过起到分隔流体功能的第三部分水相而分开。可选择的，所述的聚醚胺或二醛交联剂，优选二醛交联剂，可以成为临时非反应性的。这可以通过对所述的反应性化合物进行封装或者通过所述的反应性化合物的温度依赖源或者其他化学的或者物理的可控源的选择来实现。例如反应性二醛的温度依赖源可以是乙醛酰三聚体或低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、聚合二醛例如氧化淀粉、和其组合以及类似的化合物。
说明性的防滤失处理剂可以使用或者可以不使用聚醚胺，该聚醚胺具有式：
其中R1、R2和R3是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族基团的C2到C4碳，m+n为大约1到大约50范围内的值。在一个说明性的实施方案中，所述的聚醚胺具有式：
其中R1、R2和R3是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族基团的C2到C4碳，m+n为大约1到大约50范围内的值。可选择的，聚醚胺可以选自或者可以不选自：a)具有如下通式的化合物：
其中x为大约1到大约50的值；b)具有如下通式的化合物：
其中R可以是H或者C1到C6碳基团，x+y+z具有3到大约25的值；和c)具有如下通式的化合物：
其中a+b为大于2的数值；及这些化合物的组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。
在所述说明性的防滤失处理剂中使用的所述二醛交联剂可以选自或者可以不选自甲醛、戊二醛、丁二醛、乙二醛；乙醛酰三聚体、低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、聚合二醛例如氧化淀粉、及其组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。
其他可以包括或者可以不包括在防滤失流体中的组分包括加重剂、增粘剂和本领域熟练的技术人员应该公知的其他常用钻井液组分。在一个这样的说明性的实施方案中，所述的防滤失处理剂包括加重剂来增加该防滤失处理剂的密度。这样的加重剂的说明性例子包括：无机盐的水性盐水溶液、重晶石、赤铁矿、方解石、碳酸钙及其组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。
在本公开给出的范围内，本领域熟练的技术人员应该理解一种稳定穿入地下地层的井的井眼的方法也落入所公开的主题的范围内。一个这样的说明性的方法包括：用包括水相和页岩水合抑制剂(优选的是聚醚胺化合物)的水基钻井液钻探该井眼，以及将包括二醛交联剂的稳定性流体循环到该井眼中。
用在这个说明性的实施方案中的聚醚胺化合物可以具有或者可以不具有式：
其中R1、R2和R3是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族基团的C2到C4碳，m+n为大约1到大约50范围内的值。在一个说明性的实施方案中，所述的聚醚胺具有式：
其中R1、R2和R3是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族基团的C2到C4碳，m+n为大约1到大约50范围内的值。可选择的，聚醚胺可以选自或者可以不选自：a)具有如下通式的化合物：
其中x为大约1到大约50的值；b)具有如下通式的化合物：
其中R可以是H或者C1到C6碳基团，x+y+z具有3到大约25的值；和c)具有如下通式的化合物：
其中a+b为大于2的数值；及这些化合物的组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。
所述的说明性方法使用包括二醛交联剂的稳定性流体。在一个实施方案中，所述的二醛交联剂可以选自或者可以不选自甲醛、戊二醛、丁二醛、乙二醛；乙醛酰三聚体、低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、聚合二醛例如氧化淀粉、及其组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。在一个优选的说明性实施方案中，所述的二醛交联剂为封装的，目的是控制其与聚醚胺的反应。可选择的，所述的聚醚胺或二醛交联剂，优选的是二醛交联剂，可以成为临时非反应性的。这可以通过反应性化合物的温度依赖源或者其他化学的或者物理的可控源的选择来实现。例如反应性二醛的温度依赖源可以是乙醛酰三聚体或低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、聚合二醛例如氧化淀粉、和其组合以及类似的化合物。
在所述说明性的方法中使用的流体中可以包括或可以不包括的其它组分包括加重剂、增粘剂和其他通常的本领域熟练的技术人员应该公知的钻井液组分。在一个这样的说明性的实施方案中，所述的防滤失处理剂包括加重剂来增加该防滤失处理剂的密度。这样的加重剂的说明性例子包括：无机盐的水性盐水溶液、重晶石、赤铁矿、方解石、碳酸钙及其组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。
在所要求的一个优选的和说明性的实施方案中，可以进行或者可以不进行附加的步骤。这样附加的步骤可以包括：在井眼的壁上形成滤饼，其中所述滤饼包括所述的聚醚胺化合物；在沿着该井眼的预定的位置停止稳定性流体的循环，并关闭该井预定的足以使得滤饼中的聚醚胺和所述的二醛交联剂发生反应的时间期间。
所公开的主题进一步包含用于稳定穿入地下地层的井的井眼的流体体系。这样的流体体系的一个说明性和优选的实施方案包括：包括水相和页岩水合抑制剂的第一流体，其中所述的页岩水合抑制剂为聚醚胺化合物，和包括二醛交联剂的第二流体。第一和第二流体的结合导致在聚醚胺化合物和二醛交联剂之间的聚合物的形成。所述的聚醚胺和二醛交联剂的优选的和说明性的实施方案已经在上面详细地提供了，因此进一步的论述是不需要的并且其对本领域熟练技术人员来说应当是公知的。
在一个说明性的实施方案中，所述的聚醚胺和二醛交联剂是处于两个分开的相或者流体组分中。因此一个说明性的实施方案可以包括或者可以不包括包含聚醚胺化合物的第一部分水相和包含二醛交联剂的第二部分水相。在这样一个说明性的实施方案中，其可能期望或者可能不期望的是第一部分水相和第二部分水相是通过一个起到分隔流体功能的第三部分水相而分开的。可选择的，所述的聚醚胺或二醛交联剂，优选二醛交联剂，可以成为临时非反应性的。这可以通过对所述的反应性化合物进行封装或者通过所述的反应性化合物的温度依赖源或者其他化学的或者物理的可控源的选择来实现。例如反应性的二醛的温度依赖源可以是乙醛酰三聚体或低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、聚合二醛例如氧化淀粉、和其组合以及类似的化合物。
其他可以包括或者可以不包括在所述的流体中的组分包括加重剂、增粘剂和本领域熟练的技术人员公知的其他常用钻井液组分。在一个这样的说明性的实施方案中，所述的防滤失处理剂包括加重剂来增加该防滤失处理剂的密度。这样的加重剂的说明性例子包括：无机盐的水性盐水溶液、重晶石、赤铁矿、方解石、碳酸钙及其组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。
还应该理解所公开的主题可以包括用于固结地下井眼的试剂，其中所述的试剂是聚醚胺化合物和二醛交联剂的反应产物。所述的聚醚胺化合物和二醛交联剂的优选的和说明性的实施方案已经在上面详细第提供，因此没有另外的论述对本领域熟练技术人员来说也应该是公知的。
其他组分可以包括或者可以不被包括在所述的用于固结地下井眼的说明性的试剂配方中。这样的任选组分的例子包括加重剂、增粘剂和本领域熟练的技术人员公知的其他常用钻井液组分。在一个这样的说明性的实施方案中，所述的防滤失处理剂包括加重剂来增加该防滤失处理剂的密度。这样的加重剂的说明性例子包括：无机盐的水性盐水溶液、重晶石、赤铁矿、方解石、碳酸钙及其组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。
本发明的另外一个应当被本领域熟练的技术人员理解的方面是对粉末固体材料表面进行改性的方法。在一个这样的说明性的方法中，其过程包括：使粉末固体材料与包括聚醚胺的溶液相接触；然后使该聚醚胺化合物与二醛交联剂发生反应。还包含在本发明范围内的是用在钻井液中的聚合物涂覆的固体。这样的聚合物涂覆的固体材料的示例可以包括：粉末固体材料和固体材料表面的聚合物涂层，其中所述的聚合物是聚醚胺和二醛交联剂的反应产物。另外的含有这样的聚合物涂覆的固体的钻井液可以预期在本发明的范围内。一个这样的说明性的流体包括流体相和包含涂覆有聚合物的粉末固体材料的固体相，该聚合物是聚醚胺和二醛交联剂的反应产物。所述的流体相可以选自或者可以不选自水性流体、油质流体及其组合和本领域熟练技术人员应该公知的其他类似化合物。
用在所提及的说明性的技术方案中的聚醚胺和二醛交联剂优选的和说明性的实施方案已经在上面详细给出。因此这样的化合物对本领域熟练技术人员而言应该是公知的。
在上面的每一个实施方案中，所述的固体材料优选的是在钻探和钻井液中公知的作为加重和暂堵剂的材料。这样的固体材料说明性的例子包括：无机盐的水性盐水溶液、重晶石、赤铁矿、方解石、碳酸钙及其组合和本领域熟练技术人员应该公知的其它类似化合物。
尽管上面所公开的方法，组合物和设备已经被说明为优选的或者说明性的实施方案，对本领域那些熟练的技术人员来说，显然可以对此处所述的过程进行变化而仍然不脱离所要求的主题的概念和范围。全部这样类似的对本领域那些熟练的技术人员来说显而易见的替换和改变被认为落入后面的权利要求所宣称的主题的范围和概念内。
Claims (20)
1.一种控制钻井液从井眼损失进入地下地层的方法，该方法包含：
用包括水相和页岩水合抑制剂的水基钻井液钻探该井眼，其中所述的页岩水合抑制剂是聚醚胺化合物，以及
将包括二醛交联剂的防漏失处理液循环进入该井眼中。
2.权利要求1的方法，其中所述的聚醚胺具有以下通式：
其中R1、R2和R3是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族基团的C2到C4碳，且m+n为大约1到大约50范围内的值。
3.权利要求1的方法，其中所述的聚醚胺选自：
a)具有如下通式的化合物：
其中x具有大约1到大约50的值；
b)具有如下通式的化合物：
其中R可以是H或者C1到C6碳基团，x+y+z具有3到大约25的值；和
c)具有如下通式的化合物：
其中a+b为大于2的数值；
及其组合和混合物。
4.权利要求1的方法，其中所述二醛交联剂选自甲醛、戊二醛、丁二醛、乙二醛；乙醛酰三聚体、低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、氧化淀粉及其组合和混合物。
5.权利要求1的方法，其中所述将包括二醛交联剂的防漏失处理液循环进入井眼中的步骤包括：
将分隔流体引入到该井眼中；
用第一分隔流体置换一部分钻井液；
在第一分隔流体之后，将所述防漏失处理液引入到该井眼中；
置换另外一部分钻井液；
在防漏失处理液之后，将第二分隔流体引入到该井眼中；以及
将所述第一分隔流体、防漏失处理液和第二分隔流体循环到该井眼中一个预定的位置。
6.权利要求1的方法，其中所述的防漏失处理液包括加重剂来增加所述防滤失处理剂的密度。
7.权利要求6的方法，其中所述的加重剂选自：无机盐的水性盐水溶液、重晶石、赤铁矿、方解石、碳酸钙及其组合。
8.一种防滤失处理剂，其包含：
水相；
聚醚胺和
二醛交联剂。
9.权利要求8的防滤失处理剂，其中所述的聚醚胺具有以下通式：
其中R1、R2和R3是可独立选择的包含支链或者直链脂肪族基团的C2到C4碳，且m+n为大约1到大约50范围内的值。
10.权利要求8的防滤失处理剂，其中所述的聚醚胺选自：
a)具有如下通式的化合物：
其中x具有大约1到大约50的值；
b)具有如下通式的化合物：
其中R可以是H或者C1到C6碳基团，x+y+z具有3到大约25的值；和
c)具有如下通式的化合物：
其中a+b为大于2的数值；
及其组合和混合物。
11.权利要求8的防滤失处理剂，其中所述的二醛交联剂选自甲醛、戊二醛、丁二醛、乙二醛；乙醛酰三聚体、低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、氧化淀粉及其组合和混合物。
12.权利要求8的防滤失处理剂，其中所述的二醛交联剂是封装的，目的是控制所述二醛交联剂和聚醚胺化合物之间的反应。
13.权利要求8的防滤失处理剂，其中所述的聚醚胺化合物是封装的，目的是控制所述聚醚胺化合物和二醛交联剂之间的反应。
14.权利要求8的防滤失处理剂，其中第一部分水相包含所述聚醚胺化合物，而第二部分水相包含所述二醛交联剂。
15.权利要求14的防滤失处理剂，其中所述第一部分水相和第二部分水相通过一个起分隔流体作用的第三部分水相而分开。
16.权利要求8的防滤失处理剂，其进一步包含加重剂来增加所述防滤失处理剂的密度。
17.权利要求16的防滤失处理剂，其中所述的加重剂选自：无机盐的水性盐水溶液、重晶石、赤铁矿、方解石、碳酸钙及其组合。
18.一种防滤失处理剂，其包含：
载流体；
聚醚胺，其中所述的聚醚胺选自：
a)具有如下通式的化合物：
其中x具有大约1到大约50的值；
b)具有如下通式的化合物：
其中R可以是H或者C1到C6碳基团，且x+y+z具有3到大约25的值；和
c)具有如下通式的化合物：
其中a+b为大于2的数值；
及其组合和混合物；和
二醛交联剂，其中所述的二醛交联剂选自甲醛、戊二醛、丁二醛、乙二醛；乙醛酰三聚体、低聚甲醛、双(二甲基)乙缩醛、双(二乙基)乙缩醛、氧化淀粉及其组合和混合物。
19.权利要求18的防滤失处理剂，其进一步包含加重剂来增加所述防滤失处理剂的密度。
20.权利要求19的防滤失处理剂，其中所述的加重剂选自：无机盐的水性盐水溶液、重晶石、赤铁矿、方解石、碳酸钙及其组合。
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