CN103827251A - 包括磷酸铯的基于烃的钻探流体 - Google Patents

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Abstract

描述了基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，其中所述钻探流体包括磷酸铯。所述基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆例如可具有包括烃流体的外相和包括磷酸铯的内相。所述基于烃的钻探流体或泥浆可还包括至少一种乳化剂或表面活性剂，和任选地其它成分。本发明可允许基于烃的钻探流体为基本上没有固体物的且可在没有腐蚀和/或地层损害问题的情况下使用，例如，归因于在基于烃的或基于酯的钻探流体的内相中使用磷酸铯。本发明还涉及用于完井、修井、悬浮和封隔操作的基于烃的或基于酯的流体，其包括磷酸铯。

Description

包括磷酸铯的基于烃的钻探流体
背景技术
本发明涉及烃采收和钻探(drilling)工业，且更特别地涉及基于烃的或基于酯的钻探流体(drilling fluid)和用于采收烃的其它流体(其包括磷酸铯)，和其在烃采收操作中的用途，例如在用于采收烃和其它材料的井的钻探和完井中的用途。
在钻探操作，例如发生在油田操作中的钻探(例如在陆地或使用油田平台的海上进行)中，设计/配制钻探流体以提供若干功能。这些功能包括作为对于钻头的润滑剂以降低在钻探过程中的磨损和摩擦，和通过形成滤饼而密封地层表面。在所述钻探流体中，用于润滑的试剂典型地和加重材料一起存在，以达到典型地产生高于井眼中的环境压力的压力的密度。该过压对于维持井眼的稳定性和井控制是至关重要的。加重材料可为可溶的盐，或重的非磨蚀性矿物如硫酸钡(重晶石)的精细研磨的粒子。此外，钻探流体还典型地包括密封剂或降滤失剂，例如碳酸钙、多糖和其它聚合物，以在井眼的地层表面上形成滤饼。另外，当在钻探过程中使用钻探流体时，所述钻探流体将还包括钻探细粒，例如页岩和砂岩细粒。
在钻探工业中，典型地将基于水的泥浆(WBM)、基于油的泥浆(OBM),或基于合成物的泥浆(SBM)用在钻井操作中。基于水的泥浆典型地具有连续的水相，在所述水相中典型地混入了盐、聚合物和各种其它化学品以形成均匀共混物。除了基于甲酸盐和乙酸盐盐水的那些之外，基于水的钻探流体可不具有适合于更极端钻探条件(例如深井、高压/高温井等的钻探)的工作能力。基于油的泥浆典型地包括包含烃油(或在SBM情况下的合成油或酯)的连续相、典型地包含水溶液的不连续相、以及乳化剂。典型地，一种或多种其它试剂或添加剂(例如用于重量或密度、悬浮、油润湿、润滑、降滤失或过滤控制、以及流变控制的试剂或添加剂)也可包括在基于油的泥浆中。
一旦钻探操作已经完成，典型地准备所述井用于完井操作，由此，用于钻探的所述泥浆通常被完井流体置换。完井流体典型地为基于水的清澈流体，且配制为与用于钻井的钻探流体相同的密度，以保持井眼上的液压。存在众多完井的方法，其中有裸眼完井和砾石充填筛选系统。所述清澈流体典型地为基于卤化物的盐水，例如溴化钙、氯化钙和溴化锌；或基于有机物的盐水，例如基于甲酸盐的流体。
在钻探油井或气井中，非水的基于烃的和基于酯的钻探流体的使用应具有使外相流体与地层接触的固有优点。但是，常规的基于烃的或基于酯的钻探流体的一个严重缺点为必须加入加重材料例如重晶石、碳酸钙或赤铁矿以增加所述流体的密度。这些加重材料固体物能够引起对生产地层的地层损害。固体物的存在也使得基于烃的和基于酯的流体不适合用作完井和修井流体。在钻探流体中存在固体物对液压、降低钻探速率和产生压裂井眼的风险有消极的影响。此外，在钻探流体中高固体物水平可产生厚的滤饼，并且因此当钻探管长时间固定时增加得到差别的粘附的风险。常规的基于油的钻探流体的内部水相典型地是氯化钙的浓溶液。在基于油的钻探流体中存在高浓度的氯化物盐随后使得对于陆上和内地水生环境是有毒的。在钻探过程中和钻探之后，保持在油包水乳液中的氯化物溶液也可妨碍核(nuclear)测井记录解释。
因此，本发明人已经确定存在提供基于烃的或基于酯的钻探和完井/修井流体的需求，其使用无氯化物的盐水且优选在钻探流体中没有固体物或具有低的固体物含量，以避免上述缺点。
发明内容
本发明的特征是提供包括磷酸铯的基于烃的或基于酯的井构造和维护流体(如，钻探、完井、和/或修井流体)。
本发明的另一特征是提供在其内相中包括磷酸铯的基于烃的或基于酯的井构造和维护流体。
本发明的进一步特征是提供在其内相中包括磷酸铯的基于烃的或基于酯的井构造和维护流体，其在钻探流体中没有固体物或包括少量的固体物。
本发明的另一特征是提供包括磷酸铯的基于烃的或基于酯的井构造和维护流体，其为在宽范围的应用条件例如在深井中、在高温/压井中或其它极端应用条件下适合用作钻探、完井和修井流体的稳定的反向乳液(油包水乳液，invert emulsion)。
本发明的进一步特征是提供基于烃的或基于酯的井构造和维护流体，其可取决于钻探深度和/或其它变量经由盐水配制剂调整从而具有各种不同的密度，以在各种井构造和维护情形中为有用的。
本发明的另外的特征是提供用于钻探操作的基于烃的或基于酯的完井和修井流体，其包括磷酸铯。
本发明的另外特征和优点将在下面的说明书中部分地阐明，且部分从说明书中将是明显的或从本发明的实践中获悉。本发明的目的和其它优点将通过在说明书和随附权利要求中特别指出的要素及组合实现和获得。
为了实现这些和其它优点，且根据本文具体和泛泛描述的本发明的目的，本发明涉及包括磷酸铯或磷酸钾和磷酸铯的共混物的基于烃的或基于酯的井构造和维护流体。所述基于烃的或基于酯的井构造和维护流体可包括例如包含基于烃的或基于酯的流体的外相和包含磷酸铯或磷酸钾和磷酸铯的共混物的内相。所述基于烃的或基于酯的流体可进一步包括至少一种乳化剂或表面活性剂。本发明可允许井构造流体基本上没有固体物和/或没有氯化物，由此极大降低产生腐蚀和/或地层损害和/或液压和/或差别粘附问题的风险，例如归因于在基于烃的或基于酯的钻探流体的内相中使用磷酸铯或磷酸钾和磷酸铯的共混物。本发明的基于烃的或基于酯的井构造流体可进一步包括其它成分。为了本发明的目的，可任选地存在另外的碱金属磷酸盐、润湿剂、烃、固体加重材料(solid weighting material)、密封或降滤失剂、过滤控制剂、和/或进一步控制粘度的聚合物、和/或其它常规添加剂。
本发明还涉及构造或维修井的方法，其使用本发明的上述基于烃的或基于酯的的反向乳液流体。
本发明还涉及通过用磷酸铯盐水或磷酸钾和磷酸铯盐水的共混物替代至少部分的固体物加重材料(solids weighting material)而最小化或消除基于烃的或基于酯的钻探流体中的固体物的方法。
应理解，在前的概括描述和随后的详细描述都仅是示例性和解释性的，且意在提供要求保护的本发明的进一步解释。
具体实施方式
本发明涉及用在烃采收操作中的基于烃的或基于酯的流体，其包括磷酸铯盐水或磷酸钾和磷酸铯盐水的共混物。所谓的井构造和维护(维修)流体可为在用于烃采收(如，油采收，气采收)的钻探和/或井眼操作中有用的钻探流体、完井流体、修井流体、压裂流体、封隔流体、和/或其它流体。例如，基于烃的或基于酯的流体可用在用于烃采收例如油和/或气的井的钻探中。本发明的流体配制剂可用在其中将流体泵入井眼中以提供井的控制例如完井和修井操作的其它井构造和维护操作中。应理解，对于本发明的目的，本文描述的“钻探流体”由此涵盖在用于采收烃的井眼和地下地层中使用的所有类型的流体，包括但不限于在钻探阶段过程中使用的流体(例如钻探流体)、完井流体、修井流体、压裂流体、封隔流体等。
基于烃的或基于酯的钻探流体可包括外部(连续)有机相和包括磷酸铯的内部(不连续)水相。所述基于烃的或基于酯的钻探流体可包括包含烃流体的外相、包含磷酸铯或磷酸钾和磷酸铯盐水的共混物的内相、以及另外地至少一种表面活性剂或乳化剂。所述至少一种表面活性剂或乳化剂如果使用的话可存在于外相和内相的界面处，例如以促进乳液的形成和/或稳定性。所述基于烃的钻探流体可例如基于内部水/外部烃流体乳液(本文称为“反相物(inverts)”或“反向乳液(invert emulsion)”)。基于烃的钻探流体或泥浆的内部水相可包括例如基于磷酸铯盐水或其与磷酸钾盐水的共混物的流体。
作为选择，包括磷酸铯的基于烃的或基于酯的钻探流体可以非常低的固体物含量或零固体物(没有固体物)含量制备。例如，甲酸铯当用于基于油的泥浆中时可达到稍高于1.6g/cm3的密度。磷酸铯可具有例如比甲酸铯高至少约0.48g/cm3的密度，且可产生可具有高于约2g/cm3或其它值的密度的没有固体物的基于烃的泥浆(或流体)。作为选择，非常高密度的盐水可用磷酸铯或其与磷酸钾盐水的共混物形成，所述磷酸铯或其与磷酸钾盐水的共混物可至少部分地代替可在基于烃的或基于酯的钻探流体使用或需要的加重材料。这样的没有固体物或低固体物的流体制得高性能的钻探流体、或完井、修井或封隔流体。包括磷酸铯的低固体物的基于烃的或基于酯的钻探流体可提供显著的益处，例如更高的渗透速率、更小的差别粘附的风险、更低的循环压力损失(即更低ECD)和对油/气贮存器的更小损害。将基于水的磷酸铯溶液或其与磷酸钾溶液的共混物设计为在常规处理和钻探条件下为流体。例如，基于磷酸铯的盐水或其与磷酸钾溶液的共混物在钻探操作之前和/或过程中可稳定地保持在基于烃的钻探流体或泥浆的内相中。本发明的所述基于烃的或基于酯的钻探流体可用作稳定的反向乳液，例如其中所述外相和内相在形成之后不趋向于分离。由于包括磷酸铯的盐水或其与磷酸钾盐水的共混物可用在且保持在基于烃的或基于酯的钻探流体的内相中，因此可减少或避免腐蚀或地层损害问题。此外，本发明的所述基于烃的或基于酯的钻探流体可使用易得的高剪切混合方法和设备在减少或避免关注处理硬的或多砂的固体粒子含量的情况下以没有固体物或低固体物形式方便且经济地制备。
如所述的，所述基于烃的钻探流体可包括例如作为外相的烃流体或酯流体和在内部盐水相中的磷酸铯。如本文中使用的，“磷酸铯”可例如指磷酸二氢铯、磷酸一氢铯、焦磷酸二氢铯、磷酸三铯和其任意共混物中的任一种。用于这些形式的磷酸铯的说明性经验式例如分别为CsH2PO4、Cs2HPO4、Cs2H2P2O7和Cs3PO4。这些形式的磷酸铯可单独使用或以任意比例共混。作为选择，所述“磷酸铯”可为例如磷酸二氢铯和磷酸一氢铯以其任意共混比例的共混物。在水溶液或盐水中，磷酸铯盐可例如离解成Cs+阳离子和磷酸根阴离子。
磷酸铯可为合成的，例如通过已知的方法。磷酸铯可例如使用已知的在碱金属氢氧化物溶液(在该情况下为氢氧化铯(CsOH)溶液)和强酸例如正磷酸(H3PO4)之间的酸-碱中和反应合成。铯金属在或接近室温下为液体，且与空气(氧气)、水蒸气和冷水是高度反应性的。如公知的，铯金属可与水剧烈反应以形成氢氧化铯(CsOH)的无色溶液和氢气。氢氧化铯一水合物(CsOH·H2O)也是市售的，其已知可溶在蒸馏水中以提供CsOH溶液。CsOH溶液是强碱性的，因为溶解的氢氧根。氢氧化铯溶液可与稀磷酸(如，约3N)反应以产生磷酸铯产物和水。该反应例如通过下面的反应式说明，其中反应物以等摩尔量使用：
CsOH(水)+H3PO4(水)→CsH2PO4(水)+H2O(液体).
磷酸一氢铯(Cs2HPO4)可例如通过调节上述反应产生，其中对于所述反应的至少部分，使用摩尔过量的氢氧化铯。这些盐水产物可原样使用，或可作为结晶材料采收和分离，并当需要形成用在本发明的钻探流体中的盐水时再溶解在水中。焦磷酸二氢铯(Cs2H2P2O7)可通过如下产生：将焦磷酸铯(例如通过燃烧磷酸一氢铯产生)溶解在冰醋酸在水中的溶液中、和在搅拌下加热所述溶液并随后冷却以沉淀焦磷酸二氢铯产物。可将这些沉淀的产物采收并当需要时用于盐水制备。适合用在本发明的基于烃的或基于酯的钻探流体中的磷酸铯的合成方法不限于任何具体的反应路线。磷酸铯可商购获得。
磷酸铯盐水在本发明的基于烃的或基于酯的钻探流体中可单独使用或与其它盐水在共混。磷酸铯盐水可与至少一种不同的盐水共混以调节密度或为了其它原因。所述不同的盐水可为例如不同的碱金属盐水，如不同的碱金属磷酸盐；或碱金属单羧酸盐；或碱金属钨酸盐；或其任意组合。碱金属的盐典型地为容易溶解在水中的，除了锂盐之外。来自磷酸铯的不同盐水可包括一种或多种碱金属化合物，例如甲酸铯、乙酸铯、甲酸钾、甲酸钠、磷酸钾、磷酸钠、磷酸铷、和/或钨酸铯、或其任意组合。包括磷酸铯的这些盐水的共混比不受特别的限制。包括磷酸铯的盐水的共混物可提供的组合的盐水，所述组合的盐水在反向乳液中可保持稳定的且可具有用于钻探操作的合适的总体密度或其它与性能相关的性质。包括磷酸铯的不同盐水的组合可用于在基于烃的或基于酯的钻探流体中“操纵(dail in)”各种密度。
如所述的，磷酸铯可为水溶性的且可形成非常高密度的盐水。当用于产生基于烃的或基于酯的钻探流体的内部水相时，磷酸铯浓度可例如为最高达完全饱和的任意值。盐水中磷酸铯盐组分的上限可部分取决于磷酸铯在水中的溶解性。磷酸铯盐水在基于烃的钻探流体可为低于完全饱和的。烃钻探流体的内相可以如下量包括磷酸铯：至少约5重量%、或至少约10重量%、或至少约20重量%、或至少约30重量%、或至少约40重量%、或至少50重量%、或至少60重量%、或至少70重量%、或从约10%到约99重量%、或从约20%到约97.5重量%、或从约30%到约95重量%、或从约40%到约90重量%、或从约50%到约85重量%、或从约60%到约80重量%、或其它量，基于内相的总重量。
根据特定的钻探操作，和乳液稳定性、经济和其它因素的原因，基于烃的钻探流体的包括磷酸铯的内部水相可包括例如从约99重量%到约1重量%的磷酸铯(以固体物计)和从约1重量%到约99重量%的水、或从约95重量%到约10重量%的磷酸铯(以固体物计)和从约从约5重量%到约90重量%的水、或从约85重量%到约20重量%的磷酸铯(以固体物计)和从约15重量%到约80重量%的水、或从约80重量%到约40重量%磷酸铯(以固体物计)和从约20重量%到约60重量%的水、或从约80重量%到约60重量%磷酸铯(以固体物计)和从约20重量%到约40重量%的水、或其它量。
可例如提供磷酸铯盐水，其具有如下密度：至少约1.9g/cm3、或至少约2.0g/cm3、或至少约2.1g/cm3、或至少约2.2g/cm3、或至少约2.3g/cm3、或至少约2.4g/cm3、或至少约2.5g/cm3、或至少约2.6g/cm3、或至少约2.65g/cm3、或从约1.9g/cm3到约2.75g/cm3、或从约2.0g/cm3到约2.7g/cm3、或从约2.05g/cm3到约2.68g/cm3、或从约2.1g/cm3到约2.65g/cm3、或从约2.2g/cm3到约2.6g/cm3、或从约2.3g/cm3到约2.5g/cm3、或其它密度值。这些密度可应用到磷酸铯与其它金属盐的盐水组合。
虽然基于烃的钻探流体的内相显示为包括磷酸铯和水，但是所述内相不必限于内部水相，条件是用于磷酸铯和内相的任意其它组分的流体介质可用烃流体乳化以提供反向乳液，其中所述磷酸铯基本上或完全包括在所得的多相钻探流体的内(不连续)相中。
基于烃的钻探流体的外相可包括基础油(base oil)或其它烃流体，其在钻探流体中赋予类似的性质。所述烃流体可例如为油质基础油。烃流体的实例包括但不限于柴油例如2号柴油、矿物油、原油、煤油以及其它常规烃流体。用在常规的基于油的泥浆中的烃流体可用作本发明的烃钻探流体的外相。合成流体例如用在常规SBM中的那些也可用作本发明的基于烃的或基于酯的钻探流体的外相材料。可使用的常规合成流体包括例如醚、酯、烯烃低聚物、或这些材料的共混物。所述合成流体可为例如：(a)酯，其为通过脂肪酸(如植物脂肪酸)与醇的反应制备的合成油溶性流体；(b)醚和聚醚，例如通过醇的缩合和部分氧化制备的单醚、二醚或混合物；(c)石蜡烃，例如聚α烯烃，其是直链非芳族烃，其典型地通过乙烯的聚合制备；(d)洗涤剂用烷基化物，其也称为直链烷基苯，其是连接有饱和烃的苯；和(e)这些合成烃流体的混合物。更特别地，合成流体可包括例如合成油(例如石蜡油、烯烃油、植物油等)。可使用的合成油的非限制实例为来自Integrity Industries的IA-35。这些合成流体为油溶性的和通常高度润滑的，且可具有在常规OBM中使用的指示油的许多特性。如将为明显的，本发明可用在基于油的泥浆(OBM)和具有这些合成基物(base)的泥浆(SBM)，其在本文共同称为基于烃的钻探流体或泥浆。各种基于油的流体或合成泥浆流体的组合还可用于形成本发明的基于烃的钻探流体的外相的烃流体。
基于烃的钻探流体可涵盖所有的水浓度，其中可提供外部烃相和包括磷酸铯的内部水相。例如，可使用烃流体对上述基于水的溶液的各种比例，例如如下比例：从约99体积%的烃流体:约1%的基于水的溶液到从约1体积%的烃流体:约99体积%的基于水的溶液；或约95体积%的烃流体:约5%的基于水的溶液到从约60体积%的烃流体:约40体积%的基于水的溶液；或从约90体积%的烃流体:约10%的基于水的溶液到约55体积%的烃流体:约45体积%基于水的溶液；或其它比例。更特别地，例如，用这些烃流体和包括磷酸铯的盐水制备的钻探流体和泥浆可为逆乳液(inverted emulsion)，其包括从约1%到约50体积%、或从约3%到约40体积%、或从约5%到约20体积%、或其它体积的水(所有来源)，基于钻探流体的总体积。如所述的，所述水可形成基于水的溶液，其包括作为在形成所述逆乳液的外相的烃流体中的内(不连续)相的磷酸铯。
如所述的，作为进入所述钻探流体的基于烃的流体的内相，所述磷酸铯可至少部分或全部乳化。基于烃的钻探流体的内相可包括例如存在于基于烃的钻探流体中的磷酸铯总量的至少约75重量%、或至少约90重量%、或至少约95重量%、或至少约97.5重量%、或至少约99重量%直到100重量%。作为另一选择，磷酸铯可以如下量存在于基于烃的钻探流体中：从约1%到约99重量%、或从约5%到约95重量%、或从约10%到约90重量%、或从约15%到约85重量%、或从约25%到约80重量%、或从约30%到约75重量%、或从约40%到约70重量%、或其它量，基于所述钻探流体的总重量。
作为选择，除了内部盐水相和外相的烃流体外，基于烃的钻探流体还可包括一种或多种表面活性剂、润湿剂、有机粘土、增粘剂、降滤失剂、和/或聚合物、或其任意组合。所述钻探流体可包括固体加重材料。用在基于油的或基于合成物的钻探流体中的其它成分可任选地与本发明的基于烃的钻探流体或泥浆一起使用。除了可选择的(任选的，optional)成分，钻探流体的剩余物可为水或其它水溶液。水或其它水溶液的大部分可形成所述钻探流体的内相的部分。例如，所述钻探流体中的全部水的至少50%、或至少75%、或至少90%、或至少95%、或至少98%、或至少99%的重量或体积可存在于其内相中。
当所述基于烃的钻探流体是包括烃流体作为外相和包含至少一种磷酸铯的基于水的溶液作为内相的反向乳液形式时，可存在至少一种乳化剂或表面活性剂，以产生和/或维持成分的乳化。基本上任意能够形成烃流体和基于水的溶液之间的乳化的乳化剂或表面活性剂可用于本发明的目的。如上所述的，加入的乳化剂或表面活性剂的至少部分可存在于基于烃的钻探流体的内相和外相的界面处。乳化剂或表面活性剂可例如为二聚物三聚物酸(dimertrimer acid)、咪唑啉(imadazoline)、妥尔油或其组合。实例包括但不限于例如二聚物三聚物酸如Witco DTA350、咪唑啉、妥尔油(硬脂酸)、Integrity SynvertIV、Integrity Synvert TWA等。可使用任意量的表面活性剂或乳化剂以形成乳液，例如每桶从约1到约30磅的表面活性剂/乳化剂、或每桶从约3到约25磅的表面活性剂/乳化剂、或每桶从约5到约20磅的表面活性剂/乳化剂、或其它量，其中桶为约42加仑。
可存在于本发明的钻探流体中的其它任选成分包括例如过滤控制剂或孔桥接材料例如硬沥青等。所述过滤控制剂可以常规量使用。
可存在于本发明的钻探流体中的其它成分包括固体加重材料例如重晶石、赤铁矿和/或碳酸钙。碳酸钙可商购获得，例如以Baroid Baracarb50商购获得。如果需要，可使用这些固体加重材料。任选的固体加重材料的量可约0.5磅/桶到约500磅/桶。如所述的，在基于烃的钻探流体的内相中使用磷酸铯可降低或消除对于固体加重材料的需求。
本发明的钻探流体中另一任选的成分是润湿剂，其可有助于磷酸铯流体与基于烃的外部流体的乳化。合适地润湿剂的实例例如为Integrity SynvertTWA。常规量可与上述乳化剂组合使用以实现磷酸盐流体与基于烃的外部流体的所需乳化。
可任选地存在的其它成分包括但不限于其它钻探流体产品，例如增加粘度的聚合物、亲水粘土、亲有机物质的粘土、降滤失控制添加剂、胺处理的粘土、处理使得它们在非水流体中提供粘性的粘土等。这些其它任选的成分可以本领域技术人员已知的常规量使用。
如所述的，作为内相的基于水的溶液的部分存在的磷酸铯可在基于水的溶液中不为完全饱和的，以允许任何剩余的水溶性组分优选地在溶液中与磷酸铯一起溶解。因此，存在于内相的基于水的溶液中的磷酸铯可例如以小于80重量%的量存在，以基于水的溶液计，且可为例如从约60%到约80重量%，以基于水的溶液计。
本发明的其它优点可为将钻探流体的密度调节到期望密度的能力。如所述的，这可特别地采用引入磷酸铯与不同金属盐例如磷酸钾的组合而完成。作为实例，基于烃的钻探流体的基于水的内相部分可包括磷酸铯，如所述的，其可具有从约1.01g/cm3到约2.75g/cm3的密度。该密度范围可例如采用引入磷酸钾或其它较低密度的碱金属磷酸盐或其它金属盐例如水溶性较低密度的碱金属磷酸盐而调节。作为选择，磷酸铯与具有较低密度的碱金属的组合导致具有比磷酸铯低的密度的组合盐水，且其可提供总体盐水密度，其例如在单独组分盐的密度之间。例如，当0到100重量%的磷酸钾包括在基于烃的钻探流体的基于水的内相部分中时，钻探流体的总体基于水部分的密度可为例如从约1.01g/cm3到约2.75g/cm3或其它值，例如取决于组成盐水的相对比例。因此，钻探流体的密度可基本上被“操纵”以满足在适当深度的井眼的钻探中使用的钻探流体所需的密度。对于较低的密度范围，可将磷酸钠加入磷酸铯，因此“操纵”较低密度的钻探流体。
因此，本发明的基于烃的钻探流体使得可实现各种不同的密度且最小化或完全消除存在于常规钻探流体中的固体加重材料。
可将本发明的基于烃的钻探流体通过任意常规技术引入到井眼中，所述常规技术例如但不限于泵入钻探管中。此外，基于烃的钻探流体可使用常规技术采收。
本发明的基于烃的钻探流体可通过将所有组分混合到一起而制备。当制备乳液时，典型地，所述组分可例如通过剪切混合到一起以确保分散体，所述分散体相对所述组分优选为均匀的。例如，可使用静态或一列式(in-line)高剪切混合器以乳化基于烃的的钻探流体的所述组分，从而形成包括烃流体的外相和包括水和包含磷酸铯的水溶性组分的内相。高剪切混合器对于烃油和盐水的乳化通常是已知的且是市售的，其可适合于制备本发明的基于烃的钻探流体的反向乳液。作为选择，可使用的商业的高剪切混合器可为例如Silverson高剪切/乳化器转子/定子型混合器，如基于再循环使用的SilversonHigh Shear In-line混合器或改进的Silverson Flashblend混合系统(SilversonMachines，Inc.，East Longmeadow，MA，U.S.A.)。
例如，典型的石蜡烃油例如ESCAID110(具有0.803g/cm3(6.7磅/加仑)的密度)和具有至少约1.9g/cm3的密度的磷酸铯当例如以1:1的重量比组合且通过剪切加入乳化剂或预混合的一系列乳化剂时，流体一起可产生具有包括磷酸铯的反相或(内相)以及油外相的乳液或微乳液。该实例的组合混合物的密度可适合于钻探操作和/或完井流体。
任选地，本发明的基于烃的钻探流体或泥浆可包括至少一种酸。所述酸可为例如包括至少一个羧基的水溶性酸，例如甲酸或其酸衍生物。可使用的酸的其它实例包括但不限于乙酸、抗坏血酸、柠檬酸、酒石酸、邻苯二甲酸、乙醇酸和其组合。所述酸可以各种量存在，例如从约1重量%或更少到约25重量%或更多，基于基于烃的钻探流体的重量。所述酸的存在具有调节钻探流体的pH的能力，以及对于基于烃的钻探流体提供其它益处。当酸存在时，例如，所述磷酸铯可以任意摩尔量存在，例如约3M的量，类似地，当存在时，所述酸可以任意摩尔量存在，和例如可以从约2.2M到约15M的量存在。基于烃的钻探流体的pH可为任意pH。
申请人特别地将所有引用的参考文献的全部内容并入本公开内容中。此外，当量、浓度或其它值或参数以范围、优选范围或上限优选值或下限优选值的列表给出时，这应理解为特别公开了从任意范围上限或优选的值和任意范围下限或优选的值的任意配对形成的所有范围，不管是否范围被单独公开。当在本文中列举数值范围时，除非另有说明，所述范围旨在包括其端点，以及范围内的所有整数和分数。当定义范围时，不意图将本发明的范围限制到列举的具体数值。
考虑本说明书以及本文公开的本发明的实践，本发明的其它实施方式对于本领域人员将是明显的。意图将本说明书和实例当作仅示例性的，其中本发明的真实范围和精神通过所附权利要求及其等同物给出。

Claims (20)

1.包括磷酸铯的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆。
2.权利要求1的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，包括包含烃流体的外相和包含所述磷酸铯的内相。
3.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，其中所述内相包括具有至少约1.01g/cm3的密度的包含所述磷酸铯的盐水。
4.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，其中所述内相包括具有从约1.01g/cm3到约2.75g/cm3的密度的包含所述磷酸铯的盐水。
5.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，其中所述磷酸铯在所述基于烃的钻探流体的所述内相中为低于完全饱和的。
6.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，其中磷酸铯构成所述内相的至少约1重量%。
7.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，其中磷酸铯构成所述内相的从约1%到约80重量%。
8.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，还包括至少一种乳化剂或表面活性剂。
9.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，还包括至少一种乳化剂或表面活性剂，其为二聚物三聚物酸、咪唑啉、妥尔油或其组合。
10.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，其中所述烃流体为柴油、矿物油、合成油或其任意组合。
11.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，其中所述内相还以至少约1重量%的量包括水，基于所述内相的重量。
12.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，还包括至少一种固体加重材料、至少一种降滤失添加剂、至少一种润湿剂、至少一种有机粘土、至少一种过滤控制剂、至少一种聚合物、或其任意组合。
13.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，还包括至少一种不同于所述磷酸铯的碱金属盐。
14.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，还包括至少一种不同于磷酸铯的碱金属磷酸盐、碱金属单羧酸盐、碱金属钨酸盐、或其任意组合。
15.权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆，还包括具有第一盐水密度的磷酸铯和具有比第一盐水密度低的第二盐水密度的至少一种不同于所述磷酸铯的碱金属盐的组合，其中盐水的组合具有拥有在第一和第二盐水密度之间的值的第三盐水密度。
16.钻井方法，包括在权利要求1的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆的存在下钻探所述井。
17.钻井方法，包括在权利要求2的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆的存在下钻探所述井。
18.从井眼采收烃的方法，包括利用具有包括磷酸铯的内相的基于油的流体。
19.权利要求18的方法，其中所述基于油的流体是钻探流体、完井流体、修井流体、压裂流体、井悬浮或封隔流体。
20.在包括外相和内相的基于烃的或基于酯的钻探流体或泥浆中减少固体物加重材料含量的方法，包括用作为内部水相的成分的磷酸铯替代至少部分的所述固体加重材料。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108473857A (zh) * 2015-09-29 2018-08-31 卡博特专业流体股份有限公司 具有被颗粒稳定化的乳液的低固体物的油基井液
CN110924929A (zh) * 2019-11-28 2020-03-27 西南石油大学 一种无固相超高密度完井测试液及其制备方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014161065A1 (en) 2013-04-03 2014-10-09 Sigma Energy Storage Inc. Compressed air energy storage and recovery
US11034596B2 (en) 2013-11-27 2021-06-15 Sinomine Resources (Us) Inc. Methods to separate brine from invert emulsions used in drilling and completion fluids

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6562764B1 (en) * 2000-02-10 2003-05-13 Halliburton Energy Serv Inc Invert well service fluid and method
US20040110642A1 (en) * 2002-11-27 2004-06-10 Elementis Specialties, Inc. Compositions for drilling fluids useful to provide flat temperature rheology to such fluids over a wide temperature range and drilling fluids containing such compositions
CN1930265A (zh) * 2004-03-09 2007-03-14 帝国化学工业公司 改进的钻井液
EP2264119A1 (en) * 2009-05-28 2010-12-22 Clearwater International LLC High density phosphate brines and methods for making and using same

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4663076A (en) * 1984-05-10 1987-05-05 Milchem Incorporated Invert emulsion drilling fluid comprising oligamide composition
US4728444A (en) * 1985-11-18 1988-03-01 Milchem Incorporated Filtration control additive for invert emulsion drilling fluids and method of preparation
CN1295295C (zh) * 1995-04-06 2007-01-17 卡伯特公司 钻井流体
US5755295A (en) * 1996-04-19 1998-05-26 Spectral Inc. Modular drilling fluid system and method
US6258756B1 (en) 1999-01-26 2001-07-10 Spectral, Inc. Salt water drilling mud and method
RU2263701C2 (ru) 2003-12-30 2005-11-10 Федосов Ростислав Иванович Буровой раствор на углеводородной основе
US8590622B2 (en) * 2006-02-10 2013-11-26 Halliburton Energy Services, Inc. Organic acid compositions and methods of use in subterranean operations
RU2388784C1 (ru) 2008-09-01 2010-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") Буровой раствор на углеводородной основе

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6562764B1 (en) * 2000-02-10 2003-05-13 Halliburton Energy Serv Inc Invert well service fluid and method
US20040110642A1 (en) * 2002-11-27 2004-06-10 Elementis Specialties, Inc. Compositions for drilling fluids useful to provide flat temperature rheology to such fluids over a wide temperature range and drilling fluids containing such compositions
CN1930265A (zh) * 2004-03-09 2007-03-14 帝国化学工业公司 改进的钻井液
EP2264119A1 (en) * 2009-05-28 2010-12-22 Clearwater International LLC High density phosphate brines and methods for making and using same

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘程等: "新型无固相钻井液体系研究新进展", 《天然气工业》 *
李丽等: "甲酸铯钻井完井液的特性及应用", 《石油钻采工艺》 *
黄维安等: "高密度钻井液加重剂的研究", 《国外油田工程》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108473857A (zh) * 2015-09-29 2018-08-31 卡博特专业流体股份有限公司 具有被颗粒稳定化的乳液的低固体物的油基井液
CN110924929A (zh) * 2019-11-28 2020-03-27 西南石油大学 一种无固相超高密度完井测试液及其制备方法

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