CN111527179A - 钻入液组合物和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种钻入浆料，其含有含水基液；固体颗粒材料；吸湿性螯合剂；任选的碱金属甲酸盐；和任选的附加成分如消泡剂、粘度调节剂、稳定剂、苏打灰或碳酸氢钠。还提供了用于制备钻入浆料的方法和使用钻入浆料用于向地下地层的储层区段或采出区段中钻孔的方法。

Description

钻入液组合物和方法

优先权要求

本申请要求2017年11月6日提交的美国专利申请号15/804,763的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本文涉及含有吸湿性螯合剂的钻入液(钻开油层用钻井液，drill-in fluid)。

背景

经常在地下地层中发现可回收流体，如烃(例如，石油或天然气)和水。从地下地层采出可回收流体通常需要在地下地层上钻孔以产生井眼，可回收流体通过井眼被带到地表。需要控制从采出地层采出可回收流体，直到完井并且已经安装必需的采出设备。在钻孔期间控制可回收流体流动通过地层的储层部分的最常见方式是使钻入液在井眼中循环。钻入液的一个目的是形成靠着井眼壁的静水压力以防止可回收流体从采出地层流动到井眼中。可以通过改变钻入液的粘度和密度来控制相对于可回收流体的静水压力的钻入液的静水压力。通常，钻入液是具有约70至约150磅/立方英尺(lb/ft³)或9至20磅/加仑(lb/gal)的典型密度范围的细无机固体如粘土和重晶石在含水液体或烃液体中的高密度浆料。当这样的浆料在压力下被压在可渗透地层上时，液体滤液进入地层中，将泥饼留在井眼壁上。由于泥饼在井眼壁上的沉积而导致的深的滤液侵入和地层渗透性的损失可能会降低可回收流体的产量并且对储层和井眼造成损坏。因此，与钻入浆料的使用相关的问题可能会降低井生产率并且增加井维护成本。

概述

本申请尤其提供了采用吸湿性螯合剂的储层钻入浆料。该试剂螯合在本申请中描述的钻入浆料中存在的固体，其留在浆料中并且不在地下地层的储层部分的壁上沉积，例如作为泥饼的一部分沉积。结果，由于泥饼的厚度减小，地层的孔保持对可回收流体可渗透。由于其吸湿性质，螯合剂还可以减小侵入储层的液体滤液的体积。这种效果通过吸湿剂吸引占液体滤液大部分的水分子来实现。

在储层钻入浆料中使用吸湿性螯合剂使固体保留在浆料中。在与将缺少吸湿性螯合剂的常规流体用于储层钻孔时在储层中的泥饼的厚度相比的情况下，这导致在储层壁上的泥饼的厚度减小。此外，试剂的吸湿性质通过使携带固体粒子的含水介质保留在井眼内部而使储层的滤液侵入降低。总体上，在钻入浆料中使用吸湿性螯合剂得到在储层中较低的表皮因子(skin factor)并且得到增加的储层产量。

在第一总体方面中，本申请提供一种钻入浆料，所述钻入浆料包含：

(a)含水基液；

(b)固体颗粒材料；和

(c)在约0.5重量百分数(重量％)至约5重量％的范围内的吸湿性螯合剂；

其中所述螯合剂与所述固体颗粒材料的至少一种粒子结合；并且

其中所述钻入浆料适用于穿过地下地层的储层区段钻孔。

在第二总体方面中，本申请提供一种向地下地层的储层区段或采出区段中钻孔的方法，所述方法包括：

(a)得到钻入浆料，所述钻入浆料包含：

i)含水基液；

ii)固体颗粒材料；和

iii)吸湿性螯合剂，所述吸湿性螯合剂与所述固体颗粒材料的至少一种粒子结合；和

(b)将步骤(a)的所述钻入浆料引入到穿过所述地下地层的储层区段的井眼。

第一和第二总体方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

在一些实施方案中，所述固体颗粒材料包括金属盐、金属氧化物或金属氢氧化物。

在一些实施方案中，所述固体颗粒材料包括碳酸钙。

在一些实施方案中，在所述钻入浆料中的固体颗粒材料的量为约5重量％至约25重量％。

在一些实施方案中，所述吸湿性螯合剂是多胺。

在一些实施方案中，所述吸湿性螯合剂包括至少一种式(I)的化合物或其盐：

其中：

R¹、R²和R⁴独立地选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、Cy¹、C(O)R^b、C(O)NR^cR^d、C(O)OR^a、S(O)₂R^b、S(O)₂NR^cR^d；其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2、3或4个独立地选自由下列各项组成的组中的取代基取代：卤素、Cy²、CN、NO₂、OR^a1、SR^a1、C(O)R^b1、C(O)NR^c1R^d1、C(O)OR^a1、OC(O)R^b1、OC(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1C(O)OR^b1、NR^c1C(O)NR^c1R^d1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1；

每个R³、R^5a、R^5b、R^6a和R^6b独立地选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、Cy¹、C(O)R^b、C(O)NR^cR^d、C(O)OR^a、S(O)₂R^b、S(O)₂NR^cR^d和式(i)的基团：

其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2、3或4个独立地选自由下列各项组成的组中的取代基取代：卤素、Cy²、CN、NO₂、OR^a1、SR^a1、C(O)R^b1、C(O)NR^c1R^d1、C(O)OR^a1、OC(O)R^b1、OC(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1C(O)OR^b1、NR^c1C(O)NR^c1R^d1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1；

或者备选地，当x是1、2或3时，任何两个R³和R^5a基团连同R^5a所连接的碳原子、R^6a和R^6b所连接的碳原子以及R³所连接的氮原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

或者备选地，当n是2至100的整数时，任何两个相邻的R³基团连同它们所连接的氮原子、R^5a和R^5b所连接的碳原子以及R^6a和R^6b所连接的碳原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

每个R⁷、R⁸、R^9a、R^9b、R^10a和R^10b独立地选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、Cy¹、C(O)R^b、C(O)NR^cR^d、C(O)OR^a、S(O)₂R^b、S(O)₂NR^cR^d；其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2、3或4个独立地选自由下列各项组成的组中的取代基取代：卤素、Cy²、CN、NO₂、OR^a1、SR^a1、C(O)R^b1、C(O)NR^c1R^d1、C(O)OR^a1、OC(O)R^b1、OC(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1C(O)OR^b1、NR^c1C(O)NR^c1R^d1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1；

或者备选地，当y是1、2或3时，任何两个R⁷和R^9a基团连同R^9a所连接的碳原子、R^10a和R^10b所连接的碳原子以及R⁷所连接的氮原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

或者备选地，当m是2至100的整数时，任何两个相邻的R⁷基团连同它们所连接的氮原子、R^9a和R^9b所连接的碳原子以及R^10a和R^10b所连接的碳原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

每个n和m独立地为1至100的整数；

每个x和y独立地为0至10的整数；

每个Cy¹和Cy²独立地选自由下列各项组成的组：C_3-7环烷基、4-7元杂环烷基、6-12元芳基和5-14元杂芳基，其中的每一个任选被1、2、3或4个独立地选自R^Cy的取代基取代；

每个R^Cy独立地选自由下列各项组成的组：C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、卤素、CN、OR^a2、SR^a2、C(O)R^b2、C(O)NR^c2R^d2、C(O)OR^a2、OC(O)R^b2、OC(O)NR^c2R^d2、NR^c2R^d2、NR^c2C(O)R^b2、NR^c2C(O)OR^a2、NR^c2C(O)NR^c2R^d2、NR^c2S(O)R^b2、NR^c2S(O)₂R^b2、NR^c2S(O)₂NR^c2R^d2、S(O)₂R^b2和S(O)₂NR^c2R^d2；其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2或3个独立地选自下列各项的取代基取代：卤素、CN、OR^a3、SR^a3、C(O)R^b3、C(O)NR^c3R^d3、C(O)OR^a3、OC(O)R^b3、OC(O)NR^c3R^d3、NR^c3R^d3、NR^c3C(O)R^b3、NR^c3C(O)OR^a3、NR^c3C(O)NR^c3R^d3、NR^c3S(O)₂R^b3、NR^c3S(O)₂NR^c3R^d3、S(O)₂R^b3和S(O)₂NR^c3R^d3；

每个R^a、R^b、R^c、R^d、R^a1、R^b1、R^c1、R^d1、R^a2、R^b2、R^c2、R^d2、R^a3、R^b3、R^c3和R^d3独立地选自H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、C_3-7环烷基、4-7元杂环烷基、6-12元芳基和5-14元杂芳基；其中每个C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、C_3-7环烷基、4-7元杂环烷基、6-12元芳基和5-14元杂芳基任选被1、2或3个独立地选择的取代基R^g取代；

或者备选地，与同一N原子连接的任何R^c和R^d、与同一N原子连接的任何R^c1和R^d1、与同一N原子连接的任何R^c2和R^d2以及与同一N原子连接的任何R^c3和R^d3连同它们所连接的N原子一起形成各自任选被1、2或3个独立地选择的R^g基团取代的4-6元杂环烷基或5-6元杂芳基；

每个R^g独立地选自由下列各项组成的组：OH、NO₂、CN、卤素、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、C_1-4卤代烷基、C_1-6烷氧基、C_1-6卤代烷氧基、氰基-C_1-3烷基、HO-C_1-3烷基、氨基、C_1-6烷基氨基、二(C_1-6烷基)氨基、硫基、C_1-6烷基硫基、C_1-6烷基亚磺酰基、C_1-6烷基磺酰基、氨基甲酰基、C_1-6烷基氨基甲酰基、二(C_1-6烷基)氨基甲酰基、羧基、C_1-6烷基羰基、C_1-6烷氧基羰基、C_1-6烷基羰基氨基、C_1-6烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、C_1-6烷基氨基磺酰基、二(C_1-6烷基)氨基磺酰基、氨基磺酰基氨基、C_1-6烷基氨基磺酰基氨基、二(C_1-6烷基)氨基磺酰基氨基、氨基羰基氨基、C_1-6烷基氨基羰基氨基和二(C_1-6烷基)氨基羰基氨基。

在一些实施方案中，n是1至20的整数。

在一些实施方案中，R¹、R²、R⁴、R^5a、R^5b、R^6a和R^6b中的每一个独立地选自由H和C_1-3烷基组成的组。

在一些实施方案中，n是2至20的整数，并且至少出现一次：任何两个相邻的R³基团连同它们所连接的氮原子、R^5a和R^5b所连接的碳原子以及R^6a和R^6b所连接的碳原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基。

在一些实施方案中，每个R³选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基和式(i)的部分：

其中：

每个R⁸、R^9a、R^9b、R^10a和R^10b独立地选自由H和C_1-3烷基组成的组；并且每个R⁷选自由H和C_1-6烷基组成的组；其中所述C_1-6烷基任选被1或2个氨基取代。

在一些实施方案中，R³选自由下列各项组成的组：H、CH₃和式(i-a)的部分：

其中m是1至5的整数。

在一些实施方案中，所述式(I)的化合物选自由下列各项组成的组：

在一些实施方案中，所述吸湿性螯合剂选自由下列各项组成的组：

或它们的混合物。

在一些实施方案中，在所述钻入浆料中的所述吸湿性螯合剂的量在约1重量％至约4重量％的范围内。

在一些实施方案中，在所述钻入浆料中的所述吸湿性螯合剂的量在约1重量％至约2重量％的范围内。

在一些实施方案中，钻入浆料含有至少一种碱金属甲酸盐。

在一些实施方案中，在所述钻入浆料中的所述至少一种碱金属甲酸盐的量为约20重量％至约60重量％。

在一些实施方案中，钻入浆料含有选自由下列各项组成的组中的附加成分：消泡剂、粘度调节剂、稳定剂、苏打灰、碳酸氢钠或它们的组合。

在一些实施方案中，所述钻入浆料的pH在约9至约11的范围内，所述钻入浆料的密度在约50pcf至约150pcf的范围内，并且所述钻入浆料的塑性粘度在约5至约50cP的范围内。

除非另外定义，在本申请中使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。在本申请中描述了用于在本申请中使用的方法和材料；然而，也可以使用在本领域中已知的其他适合的方法和材料。材料、方法和实例仅是说明性的，而并不打算是限制性的。在本申请中提及的所有出版物、专利申请、专利、序列、数据库条目和其他参考文献都通过引用整体结合。在相抵触的情况下，将会以本说明书(包括定义)为准。

根据以下详细描述和附图并且根据权利要求，本申请的其他特征和优点将会是明显的。

附图说明

图1是示出金属离子和含胺螯合剂通过形成配位共价键而形成稳定配合物的图。

图2是示出例示的储层钻入液制剂中的每一种在热轧之前的流变性质的线图。

图3是示出例示的储层钻入液制剂中的每一种在热轧之后的流变性质的线图。

详细描述

地下地层的储层部分通常包括被无孔层覆盖的多孔层，如石灰岩和砂。烃通常不能上升通过无孔层，因此，多孔层形成烃聚集于其中的储层。在典型的钻井操作中，穿过地表进行钻井，直到到达多孔的含烃地层。之后烃能够从多孔地层流动到井中。需要仔细选择用于穿过多孔的采出区段钻井的流体，以使对地层的损坏最小化并且使暴露区域中的烃的采出最大化。

因此，本申请提供了含有吸湿性螯合剂的组合物，以及使用这样的组合物用于在穿过地下油气储层钻孔期间进行有效过滤控制的方法。在本申请中描述了这些组合物以及制造和使用这些组合物的方法的示例性实施方案。

含有吸湿性螯合剂的组合物

在一些实施方案中，本公开提供了包含固体颗粒材料和吸湿性螯合剂的钻入浆料。在一些实施方案中，颗粒材料包含至少一种固体材料的粒子(例如，1、2、3或多种粒子)。在一些实施方案中，吸湿性螯合剂适用于与钻入浆料的固体颗粒材料的至少一种粒子结合。在一些实施方案中，钻入浆料包含含水基液。在一些实施方案中，钻入浆料适用于穿过地下地层的储层区段钻孔。在一些实施方案中，钻入浆料包含至少一种附加组分。

固体颗粒材料

在一些实施方案中，储层钻入液含有颗粒无机材料如金属盐、金属氧化物或金属氢氧化物。在一些实施方案中，金属化合物含有金属离子或金属离子的组合(例如，Fe₃O₄含有Fe²⁺和Fe³⁺阳离子)。适合的金属包括铁(Fe)、锌(Zn)、钙(Ca)和铜(Cu)或能够与螯合配体如在本申请中描述的螯合剂中的任一种形成配位配合物的任何其他金属。钴(Co)、镍(Ni)、铝(Al)、镁(Mg)和钡(Ba)也是适合的金属的实例。可以使用这些金属的盐、氧化物、氢氧化物、硅酸盐和其他衍生物作为在钻入浆料中的颗粒材料。

固体颗粒材料可以包括粘土或复合矿物，如层状硅酸铝粘土(例如，膨润土、蒙脱石、白土石(tonstein)、高岭石、高岭石、伊利石)、硫酸钡、碳酸钙、赤铁矿。在一个实例中，固体颗粒材料是混合金属氢氧化物，如铝和镁的混合氢氧化物。在另一个实例中，颗粒固体是膨润土(蒙皂石粘土)、方解石、铁白云石、石英或黄铁矿。在一些实施方案中，颗粒固体材料是在本申请中提及的任何金属、粘土或复合矿物的组合。

在一些实施方案中，固体材料的粒子在群体内(例如在组合物中)存在，并且具有基本上相同的形状或尺寸，或二者(即粒子是“单分散的”)。例如，粒子具有这样的分布：使得在组合物中不多于约5百分数(％)或约10％的粒子具有大于粒子的平均直径(例如，D[50])的直径，并且在一些情况中使得不多于约8％、约5％、约3％、约1％、约0.3％、约0.1％、约0.03％或约0.01％具有大于粒子的平均直径的直径。

在一些实施方案中，不多于25％的粒子的直径与平均粒径(D[50])相差多于平均粒径的150％、100％、75％、50％、25％、20％、10％或5％。通常理想的是使用在尺寸、形状或组成方面相对均匀的固体材料的粒子的群体，以使得大多数粒子具有类似的性质。例如，至少80％、至少90％或至少95％的使用在本申请中描述的方法制备的粒子具有在不超出平均直径或最大尺寸的5％、10％或20％范围内的直径或最大尺寸。在一些实施方案中，粒子的群体在尺寸、形状和组成方面是均匀的。在其他实施方案中，粒子的群体在尺寸、形状和组成方面是不均匀的。

在一些实施方案中，固体颗粒材料包括碳酸钙(CaCO₃)。在钻入浆料中的碳酸钙固体可以包括具有约50微米(μm)的碳酸钙粒子D[50]的颗粒材料(A型碳酸钙颗粒材料)。在一些实施方案中，这样的颗粒材料的D[50]大于约50μm。在其他实施方案中，这样的颗粒材料的D[50]小于约50μm。在钻入浆料中的碳酸钙固体还可以包括CaCO₃的细粒子(B型碳酸钙颗粒材料)。在一些实施方案中，碳酸钙的细粒子的D[50]在约1μm至约20μm、约2μm至约15μm、约3μm至约10μm、约10μm至约15μm或约1μm至约5μm的范围内。

在一些实施方案中，钻入浆料含有A型和B型碳酸钙固体颗粒材料的组合。在这样的实施方案中，B型CaCO₃材料与A型CaCO₃材料的重量比在约10:1至约1:10、约7:1至约1:7、约5:1至约1:5、约3:1至约1:3的范围内，或是约2:1、约1:1、约1:2或约1:3。

在一些实施方案中，在钻入浆料中的固体颗粒材料的量在约0.1重量％至约50重量％、约0.1重量％至约40重量％、约0.5重量％至约30重量％、约0.5重量％至约15重量％、约1重量％至约25重量％、约1重量％至约20重量％、约5重量％至约50重量％、约5重量％至约30重量％、约5重量％至约25重量％、约5重量％至约20重量％、约10重量％至约25重量％或约10重量％至约15重量％的范围内。在一些实施方案中，固体颗粒材料的量为约0.1重量％、约0.5重量％、约1重量％、约5重量％、约10重量％、约12重量％、约15重量％或约20重量％。

在本申请中描述的钻入液的固体颗粒材料可以填入在储层孔中并且在储层壁的表面上形成涂层(泥饼)。在钻孔壁上的一些量的泥饼是理想的，因为泥饼为井眼壁提供完整性，并且用作物理屏障以抑制基液向储层漏失，并且还防止可回收流体过早流动到井中。然而，过厚的泥饼可能导致储层孔的渗透性降低或完全损失，因此导致井的生产率降低。

在一些实施方案中，固体颗粒材料通过在螯合剂和固体颗粒材料的金属离子之间形成配位配合物而与在本申请中描述的至少一种吸湿性螯合材料反应。螯合剂可溶于钻入浆料的含水基液中。通过与在浆料中的固体材料的粒子形成配合物，螯合剂使在井眼壁上的泥饼的厚度降低。当完井(例如，在井下放置套管并且固井)时，具有降低的泥饼厚度的井眼保持对可回收流体可渗透。

吸湿性螯合剂

适合的吸湿性螯合剂包括含有两个以上氮原子(例如，2、3、4、6、8、12或更多个伯氨基、仲氨基或叔氨基)的多胺化合物。例如，吸湿性螯合剂是式(I)的化合物或其盐：

其中：

R¹、R²和R⁴独立地选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、Cy¹、C(O)R^b、C(O)NR^cR^d、C(O)OR^a、S(O)₂R^b、S(O)₂NR^cR^d；其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2、3或4个独立地选自由下列各项组成的组中的取代基取代：卤素、Cy²、CN、NO₂、OR^a1、SR^a1、C(O)R^b1、C(O)NR^c1R^d1、C(O)OR^a1、OC(O)R^b1、OC(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1C(O)OR^b1、NR^c1C(O)NR^c1R^d1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1；

每个R³、R^5a、R^5b、R^6a和R^6b独立地选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、Cy¹、C(O)R^b、C(O)NR^cR^d、C(O)OR^a、S(O)₂R^b、S(O)₂NR^cR^d和式(i)的基团：

其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2、3或4个独立地选自由下列各项组成的组中的取代基取代：卤素、Cy²、CN、NO₂、OR^a1、SR^a1、C(O)R^b1、C(O)NR^c1R^d1、C(O)OR^a1、OC(O)R^b1、OC(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1C(O)OR^b1、NR^c1C(O)NR^c1R^d1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1；

或者备选地，当x是1、2或3时，任何两个R³和R^5a基团连同R^5a所连接的碳原子、R^6a和R^6b所连接的碳原子以及R³所连接的氮原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

或者备选地，当n是2至100的整数时，任何两个相邻的R³基团连同它们所连接的氮原子、R^5a和R^5b所连接的碳原子以及R^6a和R^6b所连接的碳原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

每个R⁷、R⁸、R^9a、R^9b、R^10a和R^10b独立地选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、Cy¹、C(O)R^b、C(O)NR^cR^d、C(O)OR^a、S(O)₂R^b、S(O)₂NR^cR^d；其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2、3或4个独立地选自由下列各项组成的组中的取代基取代：卤素、Cy²、CN、NO₂、OR^a1、SR^a1、C(O)R^b1、C(O)NR^c1R^d1、C(O)OR^a1、OC(O)R^b1、OC(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1C(O)OR^b1、NR^c1C(O)NR^c1R^d1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1；

或者备选地，当y是1、2或3时，任何两个R⁷和R^9a基团连同R^9a所连接的碳原子、R^10a和R^10b所连接的碳原子以及R⁷所连接的氮原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

或者备选地，当m是2至100的整数时，任何两个相邻的R⁷基团连同它们所连接的氮原子、R^9a和R^9b所连接的碳原子以及R^10a和R^10b所连接的碳原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

每个n和m独立地为1至100的整数；

每个x和y独立地为0至10的整数；

每个Cy¹和Cy²独立地选自由下列各项组成的组：C_3-7环烷基、4-7元杂环烷基、6-12元芳基和5-14元杂芳基，其中的每一个任选被1、2、3或4个独立地选自R^Cy的取代基取代；

每个R^Cy独立地选自由下列各项组成的组：C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、卤素、CN、OR^a2、SR^a2、C(O)R^b2、C(O)NR^c2R^d2、C(O)OR^a2、OC(O)R^b2、OC(O)NR^c2R^d2、NR^c2R^d2、NR^c2C(O)R^b2、NR^c2C(O)OR^a2、NR^c2C(O)NR^c2R^d2、NR^c2S(O)R^b2、NR^c2S(O)₂R^b2、NR^c2S(O)₂NR^c2R^d2、S(O)₂R^b2和S(O)₂NR^c2R^d2；其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2或3个独立地选自下列各项的取代基取代：卤素、CN、OR^a3、SR^a3、C(O)R^b3、C(O)NR^c3R^d3、C(O)OR^a3、OC(O)R^b3、OC(O)NR^c3R^d3、NR^c3R^d3、NR^c3C(O)R^b3、NR^c3C(O)OR^a3、NR^c3C(O)NR^c3R^d3、NR^c3S(O)₂R^b3、NR^c3S(O)₂NR^c3R^d3、S(O)₂R^b3和S(O)₂NR^c3R^d3；

每个R^a、R^b、R^c、R^d、R^a1、R^b1、R^c1、R^d1、R^a2、R^b2、R^c2、R^d2、R^a3、R^b3、R^c3和R^d3独立地选自H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、C_3-7环烷基、4-7元杂环烷基、6-12元芳基和5-14元杂芳基；其中每个C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、C_3-7环烷基、4-7元杂环烷基、6-12元芳基和5-14元杂芳基任选被1、2或3个独立地选择的取代基R^g取代；

或者备选地，与同一N原子连接的任何R^c和R^d、与同一N原子连接的任何R^c1和R^d1、与同一N原子连接的任何R^c2和R^d2以及与同一N原子连接的任何R^c3和R^d3连同它们所连接的N原子一起形成各自任选被1、2或3个独立地选择的R^g基团取代的4-6元杂环烷基或5-6元杂芳基；

每个R^g独立地选自由下列各项组成的组：OH、NO₂、CN、卤素、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、C_1-4卤代烷基、C_1-6烷氧基、C_1-6卤代烷氧基、氰基-C_1-3烷基、HO-C_1-3烷基、氨基、C_1-6烷基氨基、二(C_1-6烷基)氨基、硫基、C_1-6烷基硫基、C_1-6烷基亚磺酰基、C_1-6烷基磺酰基、氨基甲酰基、C_1-6烷基氨基甲酰基、二(C_1-6烷基)氨基甲酰基、羧基、C_1-6烷基羰基、C_1-6烷氧基羰基、C_1-6烷基羰基氨基、C_1-6烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、C_1-6烷基氨基磺酰基、二(C_1-6烷基)氨基磺酰基、氨基磺酰基氨基、C_1-6烷基氨基磺酰基氨基、二(C_1-6烷基)氨基磺酰基氨基、氨基羰基氨基、C_1-6烷基氨基羰基氨基和二(C_1-6烷基)氨基羰基氨基。

在一些实施方案中，n是1至20的整数。例如，n是1至15、1至10、1至5、2至20、2至15或2至10的整数。在一些实施方案中，n是1。在其他实施方案中，n是2。在另外其他实施方案中，n是3。在另外其他实施方案中，n是4、5、8、10或12。

在一些实施方案中，x是0。在其他实施方案中，x是1。在另外其他实施方案中，x是2或3。在一些实施方案中，x是1、2或3。

在一些实施方案中，R¹是H或C_1-3烷基。

在一些实施方案中，R²是H或C_1-3烷基。

在一些实施方案中，R⁴是H或C_1-3烷基。

在一些实施方案中，R¹、R²和R⁴中的每一个是H。

在一些实施方案中，R¹和R²各自为C_1-3烷基；并且R⁴是H。

在一些实施方案中，R¹和R²各自为H；并且R⁴是C_1-3烷基。

在一些实施方案中，R^5a和R^5b在每次出现时独立地选自H和C_1-3烷基。在一些实施方案中，至少出现一次：R^5a是H，并且R^5b是C_1-3烷基。在其他实施方案中，在每次出现时，R^5a和R^5b各自为H。

在一些实施方案中，当x是1以上时，R^6a和R^6b在每次出现时独立地选自H和C_1-3烷基。在一些实施方案中，至少出现一次：R^6a是H，并且R^6b是C_1-3烷基。在其他实施方案中，在每次出现时，R^6a和R^6b各自为H。

在一些实施方案中，在每次出现时，R³独立地选自H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、Cy¹、C(O)R^b、C(O)NR^cR^d、S(O)₂R^b、S(O)₂NR^cR^d和式(i)的基团；其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2或3个独立地选自下列各项的取代基取代：Cy²、CN、NO₂、OR^a1、C(O)R^b1、C(O)NR^c1R^d1、C(O)OR^a1、OC(O)R^b1、OC(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1。

在一些实施方案中，每个R³独立地选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基、Cy¹和式(i)的基团；其中C_1-6烷基任选被1、2或3个独立地选自Cy²和NR^c1R^d1的取代基取代。

在一些实施方案中，每个R³独立地选自由H、C_1-6烷基和Cy¹组成的组；其中C_1-6烷基任选被1、2或3个独立地选自由下列各项组成的组中的取代基取代：Cy²、OR^a1、C(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1。

在一些实施方案中，每个R³独立地为H或C_1-6烷基；其中C_1-6烷基任选被1或2个NR^c1R^d1基团取代。在这些实施方案的一些方面中，R^c1和R^d1中的每一个是H(即C_1-6烷基任选被1或2个氨基取代)。

在一些实施方案中，至少出现一次：R³是Cy¹。在这些实施方案的一些方面中，Cy¹是任选被1或2个R^Cy取代基取代的4-7元杂环烷基。例如，Cy¹是吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基或吗啉基，其中的每一个可以任选被1或2个NR^c2R^d2基团取代(例如，当R^c2和R^d2中的每一个是H时)。

在一些实施方案中，至少出现一次：R³是任选被Cy²或NR^c1R^d1取代的C_1-6烷基。在这些实施方案的一些方面中，R³是甲基、乙基、丙基、异丙基或正丁基，其中的每一个任选被氨基取代。在这些实施方案的其他方面中，R³是甲基、乙基、丙基、异丙基或正丁基，其中的每一个任选被4-7元杂环烷基取代，所述4-7元杂环烷基任选被1或2个NR^c2R^d2基团取代。杂环烷基的适合的实例包括吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基和吗啉基。例如，R³是以下基团中的任一种：

在一些实施方案中，x是1或2，并且至少出现一次：任何两个R³和R^5a基团连同R^5a所连接的碳原子、R^6a和R^6b所连接的碳原子以及R³所连接的氮原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基。例如，任何两个R³和R^5a基团形成吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基或吗啉基，其中的每一个任选被1或2个独立地选自氨基、C_1-6烷基氨基和二(C_1-6烷基)氨基的取代基取代。在一个实例中，当任何两个R³和R^5a基团如在本申请中所描述形成环时，式(I)的化合物含有以下片段中的任一种：

在一些实施方案中，n是2至20的整数，并且至少出现一次：任何两个相邻的R³基团连同它们所连接的氮原子、R^5a和R^5b所连接的碳原子以及R^6a和R^6b所连接的碳原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基。例如，任何两个R³基团形成吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基或吗啉基环，其中的每一个任选被1或2个独立地选自氨基、C_1-6烷基氨基和二(C_1-6烷基)氨基的取代基取代。在一个实例中，当任何两个R³基团如在本申请中所描述形成环时，式(I)的化合物含有以下片段：

在一些实施方案中，R³和R⁴各自为H。在一些实施方案中，R³是H，并且R⁴是C_1-3烷基。在其他实施方案中，R⁴是H，并且R³是C_1-3烷基。在另外其他实施方案中，R³和R⁴各自为C_1-3烷基。

在一些实施方案中，至少出现一次R³是式(i)的基团

在一些实施方案中，m是2至20的整数。例如，m是1至15、1至10、1至5、2至20、2至15或2至10的整数。在一些实施方案中，m是1。在其他实施方案中，m是2。在另外其他实施方案中，m是3。在另外其他实施方案中，m是4、5、8、10或12。

在一些实施方案中，y是1、2或3。在一些实施方案中，y是1。

在一些实施方案中，R⁸选自由H和C_1-3烷基组成的组。在一些实施方案中，R⁸是H。在一些实施方案中，R⁸是C_1-3烷基。

在一些实施方案中，R^9a和R^9b在每次出现时独立地选自H和C_1-3烷基。在一些实施方案中，R^9a和R^9b在每次出现时各自为H。

在一些实施方案中，R^10a和R^10b在每次出现时独立地选自由H和C_1-3烷基组成的组。在一些实施方案中，R^10a和R^10b在每次出现时各自为H。

在一些实施方案中，每个R⁷独立地选自由H、C_1-6烷基、Cy¹组成的组；其中C_1-6烷基任选被1、2或3个独立地选自Cy²和NR^c1R^d1的取代基取代。

在一些实施方案中，至少出现一次：R⁷是Cy¹。在这些实施方案的一些方面中，Cy¹是任选被1或2个R^Cy取代基取代的4-7元杂环烷基。例如，Cy¹是吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基或吗啉基，其中的每一个可以任选被1或2个NR^c2R^d2基团取代(例如，当R^c2和R^d2中的每一个是H时)。

在一些实施方案中，至少出现一次：R⁷是任选被Cy²或NR^c1R^d1取代的C_1-6烷基。在这些实施方案的一些方面中，R⁷是甲基、乙基、丙基、异丙基或正丁基，其中的每一个任选被氨基取代。在这些实施方案的其他方面中，R⁷是甲基、乙基、丙基、异丙基或正丁基，其中的每一个任选被4-7元杂环烷基取代，所述4-7元杂环烷基任选被1或2个NR^c2R^d2基团取代。杂环烷基的适合的实例包括吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基和吗啉基。例如，R⁷是以下基团中的任一种：

在一些实施方案中，y是1或2，并且至少出现一次：任何两个R⁷和R^9a基团连同R^9a所连接的碳原子、R^10a和R^10b所连接的碳原子以及R⁷所连接的氮原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基。例如，任何两个R⁷和R^9a基团形成吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基或吗啉基，其中的每一个任选被1或2个独立地选自氨基、C_1-6烷基氨基和二(C_1-6烷基)氨基的取代基取代。

在一些实施方案中，m是2至20的整数，并且至少出现一次：任何两个相邻的R⁷基团连同它们所连接的氮原子、R^9a和R^9b所连接的碳原子以及R^10a和R^10b所连接的碳原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基。例如，任何两个R⁷基团形成吡咯烷基、哌啶基、哌嗪基或吗啉基环，其中的每一个任选被1或2个独立地选自氨基、C_1-6烷基氨基和二(C_1-6烷基)氨基的取代基取代。

在一些实施方案中，R⁷选自由H和C_1-6烷基组成的组；其中所述C_1-6烷基任选被1或2个氨基取代。

在一些实施方案中，R⁷是H。

在一些实施方案中，至少出现一次R³是式(i-b)的基团

在一些实施方案中，至少出现一次R³是式(i-a)的基团

在一些实施方案中，式(I)的化合物具有式(Ic)

在一些实施方案中，式(I)的化合物具有式(Ia)

在式(Ia)的一些实施方案中，R³选自H、CH₃、式(i-b)的基团和式(i-a)的基团。在这些实施方案的一些方面中，R¹、R²和R⁴各自独立地选自H和C_1-3烷基。例如，R¹、R²和R⁴中的每一个是H。

在一些实施方案中，式(I)的化合物具有式(Ib)：

在式(Ib)的一些实施方案中，n是2、3、4、5、6、8、10或12。

在一些实施方案中，吸湿性螯合剂仅含有一种式(I)的化合物。在其他实施方案中，吸湿性螯合剂含有两种以上式(I)的化合物。例如，吸湿性螯合剂包括2、3、4或5种式(I)的化合物。

式(I)的化合物的适合的实例包括：

在一些实施方案中，吸湿性螯合剂包括乙二胺(EDA)、二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)、四亚乙基五胺(TEPA)、五亚乙基六胺(PEHA)和六亚甲基四胺(hexamethylenetetramine)(HEHA)的任何组合。例如，吸湿性螯合剂包括TETA和TEPA(例如，以重量计等量的)。

式(I)的化合物的其他适合的实例包括：

吸湿性螯合剂可以单独或与在本申请中描述的化合物如TEPA组合地包括这些化合物中的任一种。

在一些实施方案中，钻入浆料包含以下量的吸湿性螯合剂：约0.1重量％至约20重量％、约0.1重量％至约10重量％、约0.1重量％至约5重量％、约0.1重量％至约2重量％、约0.5重量％至约20重量％、约0.5重量％至约10重量％、约0.5重量％至约5重量％、约1重量％至约20重量％、约1重量％至约10重量％、约1重量％至约5重量％或约1重量％至约2重量％。在一些实施方案中，钻入浆料包含以下量的吸湿性螯合剂：约0.1重量％、约0.25重量％、约0.5重量％、约0.75重量％、约1重量％、约1.5重量％、约2重量％、约5重量％、约10重量％或约20重量％。

在一些实施方案中，式(I)的化合物中的任一种均是吸湿性的。也就是说，在本申请中描述的化合物中的任一种均可以吸引至少一个水分子并且与其非共价结合。非共价结合的实例包括氢键、范德华力和静电吸引。在一些实施方案中，式(I)的化合物由于其与水分子形成氢键(例如，水分子的氢原子和式(I)的化合物的氮原子之间的非共价键)的能力而是吸湿性的。在一些实施方案中，式(I)的化合物的分子与1-100个水分子非共价结合。通过在钻入浆料中结合水，吸湿剂使水保留在井眼内部，并且防止水作为滤液进入储层。

在一些实施方案中，式(I)的化合物中的任一种与在本申请中描述的固体颗粒材料中的金属离子螯合。在图1中示出了示例性螯合配合物。参照图1，至少一个螯合剂如EDA、DETA或TETA的分子作为在与金属离子M的配位配合物中的配体。虚线键表示配体和金属之间的配位共价键。通过与金属离子形成这样的配位配合物，螯合剂与固体粒子结合并且促进固体粒子在钻入浆料的流体相中的保留。

在一些实施方案中，螯合反应在对于地下地层中的井眼来说典型的条件(如任何典型的钻井温度或压力)下进行。在一些实施方案中，螯合反应在室温和大气压(例如，标准条件)下在1-2小时内进行。在其他实施方案中，螯合反应在约200华氏度(°F)至约300°F范围内的温度在少于1小时内进行。在另外其他实施方案中，螯合反应在约200°F至约300°F范围内的温度在多于1小时的时间量内进行。在一些实施方案中，螯合反应在约200磅/平方英寸(psi)至约600psi的压力下进行。在一些实施方案中，一旦吸湿性螯合剂螯合了在钻入浆料中的固体颗粒材料的至少一种固体粒子，该固体粒子即保留在浆料的流体相中并且对在井眼壁上的泥饼的厚度没有贡献。

含水基液

在一些实施方案中，储层钻入浆料含有流体相和固相。在这些实施方案的一些方面中，流体相(基液)是含水的。也就是说，基液含有水，例如约50重量％至约95重量％的水。

在一些实施方案中，含水基液包括水、盐水、采出水、返排水、半咸水、海水或它们的混合物。含水基液可以是任何适合的井下液。井下液的适合的实例包括钻井液、增产液、压裂液、解卡液、排空液(clean-up fluid)、完井液、补救处理液、废弃液、小段塞、酸化液、固井液、封隔液、携带液或它们的组合。

钻井液，也被称为钻井泥浆或简称为“泥浆”，是在对井眼进行钻井时循环通过井眼以促进钻井操作的专门设计的流体。钻井液可以是水基的或油基的。钻井液可以从钻头下方和周围向上携带钻屑，将沿环空向上输送，并且使它们分离。此外，钻井液可以将钻头冷却并且润滑，以及减少钻柱和孔侧面之间的摩擦。钻井液帮助支撑钻杆和钻头，并且提供静水压头以维持井眼壁的完整性并且防止井喷。可以根据特定地质地层(例如，储油气层)的特性选择特定的钻井液体系以优化钻井操作。可以将钻井液配制为防止不期望的地层流体从可渗透岩石流入，并且形成将由钻头穿透的孔、其他开口和地层暂时密封的薄的、低渗透性的滤饼(泥饼)。在水基钻井液中，固体颗粒材料可以悬浮在含有其他组分的水或盐水溶液中。油或其他非水性液体可以在水或盐水中乳化或至少部分溶解(对于较低疏水性的非水性液体来说)，但是水是连续相。在一些实施方案中，钻井液作为携带液与固相混合。

附加组分

在一些实施方案中，含有吸湿性螯合剂的钻入浆料还含有至少一种附加组分。本领域技术人员理解的是，可以将添加剂分类在多于一个种类下。例如，可以认为磷酸氢钠是弱酸即磷酸和强碱即氢氧化钠的盐。其也是缓冲剂，因为其具有可以起缓冲剂的作用的酸组分和碱组分二者。相同的化合物也可以起钙沉淀剂的作用，因为磷酸钙(在氢氧化钙或硅酸钙(二者均为凝固水泥的组分)和磷酸氢钠之间的反应中形成)不溶于水。类似地，柠檬酸和有机碱如乙醇胺或无机碱如氢氧化钠或磷酸钠形成含有部分中和的柠檬酸的缓冲体系。得到的柠檬酸盐是钙螯合剂，也是钙沉淀剂，并且还起缓冲体系的组分的作用。

在一些实施方案中，钻入浆料包含无机盐。以组合物的重量计，盐可以为约1％至约10％。盐可以选自NaCl、NaBr、KCl、KBr、NaHCO₃、Na₂CO₃、CaCl₂、MgCl₂、NaNO₃、KNO₃、NaC₂H₃O₂、KC₂H₃O₂、NaCHO₂、KCHO₂或它们的组合。例如，盐选自由下列各项组成的组：NaCl、KCl以及它们的组合。钻入浆料可以含有这些盐中的任一种的溶液。例如，钻入浆料含有氯化钠(NaCl)的饱和溶液。

在一些实施方案中，钻入浆料包含一种或多种有机溶剂。有机溶剂的适合的实例包括二丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺、二甘醇甲醚、乙二醇丁醚、二甘醇丁醚、碳酸亚丙酯、D-柠檬烯、C₂-C₄₀脂肪酸C₁-C₁₀烷基酯、2-丁氧基乙醇、乙酸丁酯、乙酸糠酯、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、柴油、煤油、矿物油、包括内烯烃的烃、包括α烯烃的烃、二甲苯、离子液体、甲基乙基酮和环己酮。

钻入浆料可以包含甲酸盐钻井液。这样的流体可以包含至少一种碱金属甲酸盐，如甲酸钠或甲酸钾。也可以包含其他适合的甲酸盐。在一些实施方案中，浆料含有至少两种甲酸盐。在浆料中的甲酸盐或甲酸盐的组合的量可以在约10重量％至约80重量％、约20重量％至约60重量％或约30重量％至约50重量％的范围内。例如，浆料含有约10重量％、约20重量％、约30重量％、约40重量％或约50重量％的甲酸盐或甲酸盐的组合。

浆料可以含有消泡剂。消泡剂的适合的实例包括聚二甲基硅氧烷、氟硅橡胶、基于环氧乙烷/环氧丙烷(EO/PO)的消泡剂、聚丙烯酸烷基酯、二氧化硅(例如，分散在硅油中的二氧化硅)、长链脂肪醇、脂肪酸皂或酯以及各种表面活性剂和洗涤剂。

浆料还可以含有粘度调节剂，如淀粉(例如，交联淀粉)。粘度调节剂的其他适合的实例包括增稠剂、胶凝剂、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、纤维素、聚氨酯、聚醚和其他触变剂和流变调节剂。除了例如在本申请中描述的淀粉粘度-调节剂以外，钻入浆料还可以包含增粘剂。增粘剂可以以任何适合的浓度存在，如与淀粉组分的浓度相比更高、更低或相等的浓度。增粘剂可以包括取代或未取代的多糖中的至少一种。增粘剂可以包括包含至少一种选自由下列各项组成的组中的单体的聚合物：乙二醇、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、2-丙烯酰氨基甲基丙磺酸或其盐、丙烯酰氧乙基三甲基卤化铵和甲基丙烯酰氧乙基三甲基卤化铵。

钻入浆料还可以含有稳定剂，如黄原胶(XC聚合物)。其他适合的稳定剂包括丙烯酰胺、聚(乙烯基吡咯烷酮)、烷基硫酸盐表面活性剂和可以增加组合物的稳定性的其他试剂(例如，有机和无机化合物)。基于浆料的重量，在浆料中的任选的附加组分如消泡剂、增粘剂或稳定剂或它们的任何组合的量可以从约0.1重量％至约10重量％或从约0.5重量％至约5重量％变化。钻入浆料还可以包含灰分如苏打灰，和碳酸氢盐如碳酸氢钠。

钻入浆料的性质

在一些实施方案中，含有吸湿性螯合剂的钻入浆料保留了缺少吸湿性螯合剂的常规储层钻入浆料的操作上必需的特征。也就是说，将吸湿性螯合剂加入到常规浆料中不损害浆料在穿过地下地层的储层部分钻孔期间防止地层损害的能力。当与缺少吸湿性螯合剂的浆料相比时，如在本申请中描述的钻入浆料显示出优异的性能。提高的性能导致更低的表皮因子和更高的来自储层的可回收流体的产量。

在一些实施方案中，含有吸湿性螯合剂的钻入浆料的pH是碱性的。例如，浆料具有约、约7至约11、约8至约9、约7至约10、约8至约9或约9至约11的pH。在一个实例中，浆料的pH为约8、约9、约10或约11。在一些实施方案中，浆料的碱性pH有利于固体颗粒材料和吸湿性螯合剂之间的螯合反应。碱性pH还提高了试剂吸引并且保持水分子的能力，从而提高其吸湿性质。

在一些实施方案中，浆料的密度(泥浆重量)在约50磅/立方英尺(pcf)至约150pcf或约60pcf至约20pcf的范围内。例如，浆料的密度为约60pcf、约70pcf、约85pcf、约100pcf或约120pcf。浆料的密度提高了浆料形成靠着储层壁的静水压力的能力，从而防止不希望的可回收流体从地层流动到未完成的井眼中。

在一些实施方案中，在标准条件下的浆料的塑性粘度在约10厘泊(cP)至约75cP或约20cP至约50cP的范围内。在一些实施方案中，在苛刻条件(例如，约250°F和约500psi)下的浆料的塑性粘度在约5cP至约50cP或约10cP至约30cP的范围内。在一些实施方案中，使用热轧老化实验模拟苛刻条件。类似地，在标准条件下的含有吸湿性螯合剂的钻入浆料的屈服点在约10磅/平方英尺(lb/100ft²)至约50lb/100ft²或约10lb/100ft²至约30lb/100ft²的范围内。在苛刻的地下条件如约250°F和约500psi下，浆料的屈服点可以为约1lb/100ft²至约30lb/100ft²或约5lb/100ft²至约20lb/100ft²。

处理地下地层的方法

在本公开中还提供了一种处理地下地层的方法，其包括向地下的储层区段或采出区段中钻孔。在一些实施方案中，所述方法包括得到含有吸湿性螯合剂的钻入浆料，和将浆料引入到穿过地层的储层区段的井眼。

可以通过将吸湿性螯合剂加入到常规浆料中由任何常规储层钻井浆料制备如在本申请中描述的钻入浆料。这种加入可以在地表井上进行(在将浆料放置到井眼中之前)。备选地，可以首先将常规浆料引入至钻孔，接着加入吸湿性螯合剂，其为纯净的或作为在水或在本申请中描述的含水基液中的任一种中的溶液。

如在本申请中讨论的，将浆料用于穿过多孔储层钻孔得到作为过滤器的储层的孔，其产生在地层内部的滤液和在钻孔壁上的滤饼(也称为泥饼)。在一些实施方案中，在钻入浆料的吸湿性螯合剂和固体颗粒材料之间发生螯合反应之后，使用本申请的钻入浆料导致在地层壁上的薄泥饼层。这与在将常规浆料(即缺少螯合剂的浆料)用于穿过地层钻孔时在储油气层壁上产生的厚泥饼形成鲜明对比。与使用不具有吸湿剂的浆料相比，使用本申请的钻入浆料还导致在储层中较少的滤液。在一些实施方案中，与常规浆料(例如，具有相同化学组成但是不具有吸湿性螯合剂的浆料)的滤液相比，使用具有吸湿性螯合剂的钻入浆料得到少约10重量％、约20重量％、约30重量％、约40重量％或约50重量％的滤液。在一些实施方案中，与由常规浆料(例如，具有相同化学组成但是不具有吸湿性螯合剂的浆料)产生的泥饼量相比，使用具有吸湿性螯合剂的浆料得到少约25重量％至约80重量％或约30重量％至约70重量％的泥饼量。

在一些实施方案中，当将含有吸湿性螯合剂的钻入浆料用于穿过储层钻孔时，所得泥饼含有固体颗粒材料和吸湿性螯合剂。在这些实施方案的一些方面中，螯合剂与固体颗粒材料的金属离子(例如，Ca²⁺)形成配位配合物(例如，泥饼中的螯合剂与固体材料的至少一种粒子结合)。在一些实施方案中，泥饼中的螯合剂促进在泥饼中的固体材料的粒子的聚集。在一些实施方案中，在泥饼中的吸湿性螯合剂的量为在穿过储层钻孔之前浆料中的吸湿性螯合剂的总量的约0.1重量％至约50重量％。在一些实施方案中，含有吸湿性螯合剂的泥饼保持对可回收流体可渗透。

定义

如在本申请中使用的，除非上下文另外清楚地指明，单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“所述(the)”可以包括多个所指对象。

如在本申请中使用的，术语“约”意指“近似”(例如，指示值的正或负近似10％)。

如在本申请中使用的术语“粒子”是指尺寸为约1纳米(nm)至约1000μm的组合物。如在本申请中使用的术语“微米粒子”是指尺寸为约1000nm至约1mm的粒子。术语“纳米粒子”可以用于指尺寸为约1nm至约1000nm的粒子。

如在本申请中使用的术语“粒子尺寸”(“微米粒子尺寸”)是指在粒子分布中的中值尺寸(D[50])。根据个体粒子的平均线性尺寸(例如，球形粒子的直径)确定中值尺寸。可以通过任意数量的本领域中的方法来确定尺寸，包括动态光散射(DLS)和透射电子显微术(TEM)技术。对于使用激光衍射仪器或在本领域中已知的等同方法进行的测量，术语“中值粒子尺寸”可以被定义为基于等同的球形粒子体积确定的中值粒径。在使用术语中值的情况下，可以理解为描述了这样的粒子尺寸：其将群体一分为二以使得群体的50％大于或小于该尺寸。中值粒子尺寸通常记为D50，D(0.5)或D[0.5]，或类似的。

如在本申请中使用的，术语“非共价”可以是指两种以上组分之间的相互作用，在本申请中，组分之间的键是非共价键，意味着一种组分的原子不与另一种组分的原子共用电子对。非共价键可以包括弱键如氢键、静电作用、π作用、疏水作用或范德华力。

如在本申请中使用的，术语“阳离子”或“阳离子的”可以是指带正电的物种，在本申请中，在阳离子物种中携带正电荷的原子(或多个原子)含有比原子核中的质子数量少的数量的电子。在一个实例中，阳离子是带正电的金属离子，如Fe²、Fe³⁺或Al³⁺。

如在本申请中使用的术语“室温”是指约15℃至约28℃的温度。

如在本申请中使用的术语“标准温度和压力”是指20℃和101千帕斯卡(kPa)。

如在本申请中使用的，短语“任选取代的”意指未取代的或取代的。如在本申请中使用的，术语“取代的”意指氢原子被移除并且被取代基代替。应该理解的是，在给定原子处的取代受化合价限制。

如在本申请中使用的，单独或与其他术语组合使用的术语“C_n-m烷基”是指具有n至m个碳的、可以为直链(线型)或支链的饱和烃基。烷基部分的实例包括，但不限于，化学基团如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、仲丁基；高级同系物如2-甲基-1-丁基、正戊基、3-戊基、正己基、1,2,2-三甲基丙基等。在一些实施方案中，烷基含有1至6个碳原子、1至4个碳原子、1至3个碳原子或1至2个碳原子。

如在本申请中使用的，“C_n-m烯基”是指具有一个或多个碳-碳双键并且具有n至m个碳的烷基。示例烯基包括，但不限于，乙烯基、正丙烯基、异丙烯基、正丁烯基、仲丁烯基等。在一些实施方案中，烯基部分含有2至6、2至4或2至3个碳原子。

如在本申请中使用的，“C_n-m炔基”意指仅含有碳和氢、含有n至m个碳原子并且含有至少一个碳-碳三键的直链或支链化学基团，如乙炔基、1-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基等。在多个实施方案中，炔基可以是未取代的或被一个或多个取代基取代的。通常，炔基将会含有2至9个碳原子(例如，2至6个碳原子、2至4个碳原子或2个碳原子)。

如在本申请中使用的，单独或与其他术语组合使用的术语“C_n-m烷氧基”是指式-O-C_n-m烷基的基团，在本申请中，烷基含有n至m个碳原子。示例性的烷氧基包括，但不限于，甲氧基、乙氧基、丙氧基(例如，正丙氧基和异丙氧基)、丁氧基(例如，正丁氧基和叔丁氧基)等。在一些实施方案中，烷氧基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，“卤素”是指卤素原子如F、Cl、Br或I。在一些实施方案中，卤素是F、Cl或Br。在其他实施方案中，卤素是F、Cl或I。在其他实施方案中，卤素是F、I或Br。

如在本申请中使用的，单独或与其他术语组合使用的术语“C_n-m卤代烷基”是指具有一个卤素原子至2s+1个卤素原子(其可以相同或不同)的烷基，其中“s”是在烷基中的碳原子数，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，卤代烷基是仅氟化的。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，“C_n-m卤代烷氧基”是指具有n至m个碳原子的式-O-卤代烷基的基团。示例卤代烷氧基是OCF₃。在一些实施方案中，卤代烷氧基是仅氟化的。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“氨基”是指式-NH₂的基团。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基氨基”是指式-NH(烷基)的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。烷基氨基的实例包括，但不限于，N-甲基氨基、N-乙基氨基、N-丙基氨基(例如，N-(正丙基)氨基和N-异丙基氨基)、N-丁基氨基(例如，N-(正丁基)氨基和N-(叔丁基)氨基)等。

如在本申请中使用的，术语“二C_n-m烷基氨基”是指式-N(烷基)₂的基团，在本申请中，每个烷基独立地具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，每个烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。二烷基氨基的实例包括，但不限于，N,N-甲基乙基氨基、N,N-二乙基氨基、N,N-丙基乙基氨基、N,N-丁基异丙基氨基等。

如在本申请中使用的，“环烷基”是指包含环化的烷基或烯基或二者的非芳族饱和或不饱和环状烃。环烷基可以包含单环或多环(例如，具有2、3或4个稠合环)基团和螺环。环烷基的成环碳原子可以任选被氧代基或硫代基(例如，C(O)或C(S))取代。在环烷基的定义中还包括具有一个或多个与非芳族环状烃稠合(即与其具有共用的键)的芳族环的部分，例如环戊烷、环己烷等的苯并或噻吩基衍生物。含有稠合芳族环的环烷基可以通过任何成环原子(包括稠合芳族环的成环原子)连接。环烷基可以具有3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个成环原子。在一些实施方案中，环烷基是3-12元单环或二环环烷基。在一些实施方案中，环烷基是C_3-7单环环烷基。环烷基的实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环戊烯基、环己烯基、环己二烯基、环庚三烯基、降冰片基、降蒎烷基(norpinyl)、降蒈烷基(norcarnyl)、环辛基、环辛烯基等。在一些实施方案中，环烷基是环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环辛基或环辛烯基。在一些实施方案中，环烷基是与1或2个苯环稠合的环辛烯基环。在一些实施方案中，环烷基是3-8元或3-7元单环环烷基(例如，C_3-8或C_3-7环烷基)。在一些实施方案中，环烷基是8-12元二环环烷基。在一些实施方案中，环烷基是8-16元二环或三环环烷基(例如，C_8-16环烷基)。在一些实施方案中，环烷基是不饱和环状烃基(即环烷基含有至少一个双键)。

如在本申请中使用的，“杂芳基”是指具有至少一个选自硫、氧和氮的杂原子环成员的单环或多环芳族杂环。在一些实施方案中，杂芳基环具有1、2、3或4个独立地选自氮、硫和氧的杂原子环成员。在一些实施方案中，在杂芳基部分中的任何成环N都可以是N-氧化物。在一些实施方案中，杂芳基是具有1、2、3或4个独立地选自氮、硫和氧的杂原子环成员的5-10元单环或二环杂芳基。在一些实施方案中，杂芳基是具有1或2个独立地选自氮、硫和氧的杂原子环成员的5-6元单环杂芳基。在一些实施方案中，杂芳基是五元或六元杂芳基环。五元杂芳基环是含有具有五个环原子的环的杂芳基，在本申请中，一个或多个(例如，1、2或3个)环原子独立地选自N、O和S。示例性的五元杂芳基是噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、噻唑基、

唑基、吡唑基、异噻唑基、异

唑基、1,2,3-三唑基、四唑基、1,2,3-噻二唑基、1,2,3-

二唑基、1,2,4-三唑基、1,2,4-噻二唑基、1,2,4-

二唑基、1,3,4-三唑基、1,3,4-噻二唑基和1,3,4-

二唑基。六元杂芳基环是含有具有六个环原子的环的杂芳基，在本申请中，一个或多个(例如，1、2或3个)环原子独立地选自N、O和S。示例性的六元杂芳基是吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、三嗪基和哒嗪基。术语“亚杂芳基”是指二价杂芳基连接基团。

术语“芳族”是指含有一个或多个具有芳族特征(即具有(4n+2)个离域π(pi)电子，其中n是整数)的多不饱和环的碳环或杂环。

其中n是整数的术语“n元”通常描述在其中成环原子的数量为n的部分中的成环原子的数量。例如，哌啶基是一种6元杂环烷基环的实例，吡唑基是一种5元杂芳基环的实例，吡啶基是一种6元杂芳基环的实例，并且1,2,3,4-四氢-萘是一种10元环烷基的实例。

单独或与其他术语组合使用的术语“芳基”是指可以为单环或多环的芳族烃基(例如，具有2、3或4个稠合环)。术语“C_n-m芳基”是指具有n至m个环碳原子的芳基。芳基包括，例如苯基、萘基、蒽基、菲基、茚满基、茚基等。在一些实施方案中，芳基具有6至约20个碳原子、6至约15个碳原子或6至约10个碳原子。在一些实施方案中，芳基是苯基。术语“亚芳基”是指二价芳基连接基团。

如在本申请中使用的，“杂环烷基”或“脂族杂环”是指具有一个或多个选自O、N或S的成环杂原子的非芳族饱和或不饱和单环或多环杂环。杂环烷基包括单环4、5、6、7、8、9或10元杂环烷基。杂环烷基还可以包括螺环。示例杂环烷基包括吡咯烷-2-酮、1,3-异

唑烷-2-酮、吡喃基、四氢呋喃(tetrahydropuran)、氧杂环丁基、氮杂环丁基、吗啉基、硫代吗啉基、哌嗪基、四氢呋喃基、四氢噻吩基、哌啶基、吡咯烷基、异

唑烷基、异噻唑烷基、吡唑烷基、

唑烷基、噻唑烷基、咪唑烷基、氮杂环庚烷基、苯并氮杂

(benzazapene)等。杂环烷基的成环碳原子和杂原子可以任选被氧代基或硫代基(例如，C(O)、S(O)、C(S)或S(O)₂)取代。杂环烷基可以通过成环碳原子或成环杂原子连接。在一些实施方案中，杂环烷基含有0至3个双键。在一些实施方案中，杂环烷基含有0至2个双键。在一些实施方案中，杂环烷基是不饱和的(即杂环烷基含有至少一个双键)。在杂环烷基的定义中还包括具有一个或多个与非芳族杂环稠合(即与其具有共用的键)的芳族环的部分，例如哌啶、吗啉或氮杂

的苯并或噻吩基衍生物。含有稠合芳族环的杂环烷基可以通过任何成环原子(包括稠合芳族环的成环原子)连接。在一些实施方案中，杂环烷基是具有1或2个独立地选自氮、氧或硫的杂原子并且具有一个或多个氧化的环成员的单环4-6元杂环烷基。在一些实施方案中，杂环烷基是具有1、2、3或4个独立地选自氮、氧或硫的杂原子并且具有一个或多个氧化的环成员的单环或二环4-10元杂环烷基。在一些实施方案中，杂环烷基是8-12元杂环烷基(例如，二环杂环烷基)。在一些实施方案中，杂环烷基是8-16元杂环烷基(例如，二环或三环杂环烷基)。在一些实施方案中，8-12元二环杂环烷基是8-12元稠合杂环烷基芳基或8-12元稠合杂环烷基杂芳基。在一些实施方案中，杂环烷基是9-12元二环杂环烷基。在一些实施方案中，9-10元二环杂环烷基是9-10元稠合杂环烷基芳基或9-10元稠合杂环烷基杂芳基。术语“亚杂环烷基”是指二价杂环烷基连接基团。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷氧基羰基”是指式-C(O)O-烷基的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。烷氧基羰基的实例包括，但不限于，甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基(例如，正丙氧基羰基和异丙氧基羰基)、丁氧基羰基(例如，正丁氧基羰基和叔丁氧基羰基)等。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基羰基”是指式-C(O)-烷基的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。烷基羰基的实例包括，但不限于，甲基羰基、乙基羰基、丙基羰基(例如，正丙基羰基和异丙基羰基)、丁基羰基(例如，正丁基羰基和叔丁基羰基)等。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基羰基氨基”是指式-NHC(O)-烷基的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基磺酰基氨基”是指式-NHS(O)₂-烷基的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“氨基磺酰基”是指式-S(O)₂NH₂的基团。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基氨基磺酰基”是指式-S(O)₂NH(烷基)的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“二(C_n-m烷基)氨基磺酰基”是指式-S(O)₂N(烷基)₂的基团，在本申请中，每个烷基独立地具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，每个烷基独立地具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“氨基磺酰基氨基”是指式-NHS(O)₂NH₂的基团。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基氨基磺酰基氨基”是指式-NHS(O)₂NH(烷基)的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“二(C_n-m烷基)氨基磺酰基氨基”是指式-NHS(O)₂N(烷基)₂的基团，在本申请中，每个烷基独立地具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，每个烷基独立地具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，单独或与其他术语组合使用的术语“氨基羰基氨基”是指式-NHC(O)NH₂的基团。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基氨基羰基氨基”是指式-NHC(O)NH(烷基)的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“二(C_n-m烷基)氨基羰基氨基”是指式-NHC(O)N(烷基)₂的基团，在本申请中，每个烷基独立地具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，每个烷基独立地具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基氨基甲酰基”是指式-C(O)-NH(烷基)的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“硫基”是指式-SH的基团。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基硫基”是指式-S-烷基的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基亚磺酰基”是指式-S(O)-烷基的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“C_n-m烷基磺酰基”是指式-S(O)₂-烷基的基团，在本申请中，烷基具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，烷基具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“氨基甲酰基”是指式-C(O)NH₂的基团。

如在本申请中使用的，单独或与其他术语组合使用的术语“羰基”是指-C(＝O)-基团，其也可以写为C(O)。

如在本申请中使用的，术语“羧基”是指-C(O)OH基团。

如在本申请中使用的，术语“二(C_n-m-烷基)氨基甲酰基”是指式-C(O)N(烷基)₂的基团，在本申请中，两个烷基各自独立地具有n至m个碳原子。在一些实施方案中，每个烷基独立地具有1至6、1至4或1至3个碳原子。

如在本申请中使用的，术语“氰基-C_1-3烷基”是指式-(C_1-3亚烷基)-CN的基团。

如在本申请中使用的，术语“HO-C_1-3烷基”是指式-(C_1-3亚烷基)-OH的基团。

如在本申请中使用的术语“井下”是指在地表下，如在井眼内或与井眼流体连接的位置。

如在本申请中使用的，术语“含水”、“含水溶剂”或“含水流体”是指含有至少50％、至少60％、至少70％、至少90％或至少95％的水的液体。在一些实施方案中，含水流体是水。

如在本申请中使用的，术语“钻井液”是指在井下钻井操作中如在井眼形成期间使用的流体、浆料或泥浆。

如在本申请中使用的，术语“增产液”是指在可以增加井产量的井的增产活动(包括射孔活动)期间在井下使用的流体或浆料。在一些实例中，增产液可以包括压裂液或酸化液。

如在本申请中使用的，术语“排空液”是指在井的排空活动(如任何用于从地下地层移除阻塞期望材料流动的材料的处理)期间在井下使用的流体或浆料。在一个实例中，排空液可以是酸化处理，以移除通过一种或多种射孔处理形成的材料。在另一个实例中，可以使用排空液移除滤饼(泥饼)。

如在本申请中使用的，术语“压裂液”是指在压裂操作期间在井下使用的流体或浆料。

如在本申请中使用的，术语“解卡液”是指在解卡操作期间在井下使用的流体或浆料，并且可以是任何设计用于井下区域的局部处理的流体。在一个实例中，解卡液可以包括用于处理井眼的特定区段的堵漏材料，从而密封井眼中的裂缝并防止凹陷。在另一个实例中，解卡液可以包括控水材料。在一些实例中，解卡液可以设计用于释放钻井或抽提设备的卡住的部件，可以用钻井润滑剂降低扭矩和曳力，防止压差卡钻，促进井眼稳定性，并且可以帮助控制泥浆重量。

如在本申请中使用的，术语“完井液”是指在井的完井阶段期间在井下使用的流体或浆料，其包括固井组合物。

如在本申请中使用的，术语“补救处理液”是指用于井的补救处理在井下使用的流体或浆料。补救处理可以包括设计用于增加或维持井的生产率的处理，如增产或排空处理。

如在本申请中使用的，术语“废弃液”是指在井的废弃阶段期间或之前在井下使用的流体或浆料。

如在本申请中使用的，术语“酸化液”是指在酸化处理期间在井下使用的流体或浆料。在一个实例中，在排空操作中使用酸化液，以移除阻塞期望材料流动的材料，如在射孔操作期间形成的材料。在一些实例中，酸化液可以用于损害移除。

如在本申请中使用的，术语“固井液”是指在井的固井操作期间使用的流体或浆料。例如，固井液可以包括包含水泥和水泥窑粉尘中的至少一种的含水混合物。在另一个实例中，固井液可以包括可固化的树脂材料，如处于至少部分未固化状态的聚合物。

如在本申请中使用的，术语“封隔液”是指可以置于在封隔器井上的油管和外套管之间的井的环空区域中的流体或浆料。在多个实例中，封隔液可以提供静水压力，以降跨过低密封元件的压差，降低在井眼和套管上的压差以防止挤毁，并且保护金属和弹性体不受腐蚀影响。

如在本申请中使用的，“携带液”是指用于与一种或多种材料(固体颗粒材料)一起悬浮、溶解、混合或乳化以形成组合物的任何适合的流体。例如，携带液可以是以下各项中的至少一种：原油，二丙二醇甲醚，二丙二醇二甲醚，二丙二醇甲醚，二丙二醇二甲醚，二甲基甲酰胺，二甘醇甲醚，乙二醇丁醚，二甘醇丁醚，丁基缩水甘油醚，碳酸亚丙酯，D-柠檬烯，C₂-C₄₀脂肪酸C₁-C₁₀烷基酯(例如，脂肪酸甲酯)，2-丁氧基乙醇，乙酸丁酯，乳酸丁酯，乙酸糠酯，二甲亚砜，二甲基甲酰胺，石油馏分蒸馏产物(例如，柴油、煤油、石脑油等)，矿物油，烃油，包括芳族碳-碳键的烃(例如，苯、甲苯)，包括α烯烃的烃，二甲苯，离子液体，甲基乙基酮，草酸、马来酸或琥珀酸的酯，甲醇，乙醇，丙醇(异丙醇或正丙醇)，丁醇(异丁醇、叔丁醇或正丁醇)，脂族烃(例如，环己酮、己烷)，水，盐水，采出水，返排水，半咸水和海水。流体可以占组合物或包含其的混合物的约0.001重量％至约99.999重量％，或约0.001重量％以下、0.01重量％、0.1重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、8重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％、96重量％、97重量％、98重量％、99重量％、99.9重量％、99.99重量％或约99.999重量％以上。

除非另外指明，如在本申请中使用的，术语“流体”是指液体和凝胶。

如在本申请中使用的，术语“地下材料”或“地下地层”是指任何在地表以下(包括在海底地表以下)的材料。例如，地下地层或材料可以是井眼的任何区段和与井眼流体接触的地下产石油或产水的地层或区域的任何区段。将材料置于地下地层中可以包括使材料与井眼的任何区段或与任何和材料流体接触的地下区域接触。地下材料可以包括任何置于井眼中的材料，如水泥、钻杆、衬管、油管、套管或筛子；将材料置于地下地层中可以包括与这样的地下材料接触。在一些实例中，地下地层或材料可以是任何可以采出液体或气体石油材料、水的地面下区域，或任何与地下地层或材料流体接触的地面下区段。例如，地下地层或材料可以是以下各项中的至少一种：需要压裂的区域，裂缝或裂缝周围的区域，和流路或流路周围的区域，在本申请中，裂缝或流路可以任选地直接或通过一个或多个裂缝或流路与地下产石油或产水的区域流体连接。

如在本申请中使用的，“地下地层的处理”可以包括任何涉及从地下产石油或产水的地层或区域抽提水或石油材料的活动，例如，包括钻井、增产、水力压裂、排空、酸化、完井、固井、补救处理、废弃等等。

实施例

实施例1-基础情况液(base case fluid)的化学组成和性质

配制高性能储层钻入液以作为基础情况液。此流体的密度为85pcf(磅/立方英尺)。此流体的配方和流变性质分别在表1和2中列出。

表1.85pcf水基甲酸盐储层钻入液的配方

组分	重量克(g)
		水	219.33
甲酸钠	137.4
		甲酸钾	58.58
消泡剂	0.01
		优质淀粉	7
XC聚合物	0.5
		碳酸氢钠	2
苏打灰	3
		细碳酸钙	20
碳酸钙-50μm.	40

基础配方中的优质淀粉用于控制从淡水到饱和盐到高pH石灰泥浆的范围内的水泥浆中的流体损失。淀粉具有约250°F(121℃)的热稳定性。如果不被高盐度或杀菌剂保护，淀粉可能会受到细菌攻击。钻井级天然淀粉具有美国石油协会(API)和国际标准化组织(ISO)的品质规格。淀粉是通式(C₆H₁₀O₅)_n的碳水化合物并且可以来源于玉米、小麦、燕麦、水稻、马铃薯、丝兰以及类似的植物和蔬菜。淀粉由约27％的直链聚合物(例如，直链淀粉)和约73％的支链聚合物(例如，支链淀粉)组成，其中两种聚合物在淀粉颗粒内相互缠绕。颗粒不溶于冷水，但是在热水中浸泡或在蒸汽压力下使它们的覆盖物破裂，并且聚合物水合为胶体悬浮液。基础配方中使用的优质淀粉是含有作为不与电解质相互作用的非离子聚合物的直链淀粉和支链淀粉的预糊化淀粉。在钻入液、完井液和各种盐水体系中以及在钻井泥浆体系中，使用衍生化淀粉，如羟丙基淀粉和羧甲基淀粉。使用淀粉通常导致最小的粘度增加，同时有效控制流体损失。表1中列出的“优质淀粉”是来自Baroid IDP的商业产品。

表2.85pcf水基甲酸盐储层钻入液的流变性质

性质	值
		pH	10
密度，pcf	85
		RPM	读数
600	113
		300	68
200	51
		100	32
6	7
		3	4
塑性粘度(PV)，cP(600读数-300读数)	45
		屈服点(YP)，lb/100ft<sup>2</sup>(300读数-PV)	23
高压高温(HPHT)流体损失，mL，在200°F	12.5
		HPHT泥饼厚度，mm	3.5

流体的流变性以其塑性粘度(PV)、屈服点(YP)和低剪切屈服点(LSYP)表征。YP和PV是来自宾厄姆塑料流变性(Bingham Plastic,BP)模型的参数。YP通过将BP模型外推至零的剪切速率而确定；其表示移动流体所需的应力。YP以磅/平方英尺(lb/100ft²)为单位表示。YP表示反相乳化液(IEF)通过环空的钻屑携带能力，或者简言之，IEF清洁孔的能力。大于15lb/100ft²的YP被认为有利于钻井。PV表示当外推至无穷大的剪切速率时的流体的粘度，以厘泊(cP)为单位表示。PV表示在IEF中的固体的类型和浓度，并且低PV是优选的。如在以下等式1和2中给出的，PV和YP二者使用在标准油田粘度计上300转/分钟(rpm)和600rpm的剪切速率读数计算。

PV＝(600rpm读数)-(300rpm读数)......(等式1)

YP＝(300rpm读数)-PV......(等式2)

HPHT流体损失是当将样品放置在模拟井下条件的HPHT条件下时从制剂中渗出的流体的体积。HPHT泥饼厚度是在使澄清流体能够从制剂中渗出的滤纸上积聚的固体粒子的量度。这种测量模拟了由于HPHT条件而导致的井眼壁的固体粒子的积聚以及流体从泥浆制剂中渗出并且渗入到井下岩石地层中。

实施例2-含有吸湿性螯合剂的钻入液的化学组成和性质

将多种吸湿性螯合剂引入至基础储层钻入液制剂(实施例1)中，并且测试流体非破坏性性质和操作上必需的性质的变化。在表3中示出了含有不同浓度的两种不同吸湿性螯合剂(TEPA和E-100)的四种储层钻入液的配方。

表3：含有不同浓度的TEPA或E-100的四种储层钻入液的配方。

	基液1	流体2	流体3	流体4	流体5
						组分	重量(g)	重量(g)	重量(g)	重量(g)	重量(g)
水	219.33	219.33	219.33	219.33	219.33
						甲酸钠	137.4	137.4	137.4	137.4	137.4
甲酸钾	58.58	58.58	58.58	58.58	58.58
						消泡剂	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
优质淀粉	7	7	7	7	7
						XC聚合物	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
碳酸氢钠	2	2	2	2	2
						苏打灰	3	3	3	3	3
细碳酸钙	20	20	20	20	20
						碳酸钙-50μm	40	40	40	40	40
螯合剂	0	TEPA＝5	TEPA＝7	E100＝5	E100＝7

表4示出了在250°F和500psi热轧老化前后的五种储层钻入液制剂中的每一种的流变性质之间的比较。这种比较在图2和图3中示出。

表4.在热轧前后的储层钻入液制剂的流变性质之间的比较

这些结果显示，将吸湿性螯合剂加入到钻入液导致HPHT过滤体积的降低和破坏性固体的减少，如由减小的泥饼厚度所表明的。参见，例如，其中使用浓度为5桶油/天单位数量(lb/bbl)的TEPA的流体2。在热轧前(BHR)，由于引入吸湿性螯合剂而导致的过滤体积的降低在+43％至+82％的范围内。同时，泥饼厚度略微增加。在热轧后(AHR)，由于引入吸湿性螯合剂而导致的过滤体积的降低百分比在-46％至+34％的范围内。在热轧后，泥饼厚度减小的范围为+33％至+66％。泥饼厚度的增加BHR和泥饼厚度的减小AHR之间的差表明在热轧老化过程期间暴露于高温以及时间的推移导致使泥饼厚度减小的螯合反应。

实施例2中所示的试验结果证实吸湿性螯合剂的加入不损害钻入液的运行性质，如密度、粘度、屈服点和pH。最后，使用粒子封堵装置(PPA)测试所有例示的制剂。进行使用PPA的地层的试验以评价钻入液使地层损害最小化的能力。基液连同实施例2中描述的四种含有吸湿性螯合剂的流体成功地通过了PPA试验。

PPA试验用于确定钻井液中的粒子有效地将过滤介质中的孔桥接的能力，以及因此的泥浆降低储层中的地层损害的能力。PPA类似于已经改进以颠倒运行从而移除重力的影响并且接受具有不同渗透性的过滤介质的高压高温过滤单元。例如，过滤介质可以包括针对较高温度条件选择的烧结金属，以及作为示例多孔陶瓷材料的铝砂(aloxite)，或岩石。选择过滤介质以匹配要进行钻井的储层的渗透性。过滤介质在顶部，以使得沉淀物不会影响滤饼。在过滤介质的井下位置通过水力施加压力。当将储层钻入样品放置在单元中时，其将会遭受与井下环境的条件相似的HPHT条件。如果样品将在过滤介质中的孔桥连并且在试验的全部持续时间内防止任何通过其的渗出，则样品成功地通过试验。

实施例3-钻入液中的组分的示例性重量范围

表5示出了在低密度流体(低泥浆重量，左栏)和高密度流体(高泥浆重量，中间栏)中的组分的分布。在表1(实施例1)中示出了在基液(85pcf)中的组分的分布。

表5.低重量泥浆和高重量泥浆的化学组成

实施例4-比较例

实施例4示出了当与实施例1的基础钻入液相比时实施例2的钻井液的性质(滤液体积、泥饼厚度)变化。表6示出了所指示性质的变化百分比。当与基液相比时，负值表示参数的值的增加，而正值表示参数的值的降低。

表6.当与流体1相比时的流体2-5的相对性质。

钻井液参数	流体1	流体2	流体3	流体4	流体5
						过滤的变化BHR，％	0.00	51.20	82.40	44.00	43.20
滤饼厚度的变化BHR，％	0.00	-28.57	-42.86	-42.86	-28.57
						过滤的变化AHR，％	0.00	34.15	2.44	-46.34	26.83
滤饼厚度的变化AHR，％	0.00	66.67	33.33	0.00	33.33
						塑性粘度的变化BHR，％	0.00	46.67	35.56	24.44	35.56
屈服点的变化BHR，％	0.00	17.39	30.43	34.78	39.13
						塑性粘度的变化AHR，％	0.00	-4.35	17.39	4.35	26.09
屈服点的变化AHR，％	0.00	-7.14	14.29	21.43	21.43

其他实施方案

要理解的是，尽管已经结合本申请的详细描述对本申请进行了描述，但以上描述意在说明而非限制由所附权利要求的范围限定的本申请的范围。其他方面、优点和改变落在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种钻入浆料，所述钻入浆料包含：

(a)含水基液；

(b)固体颗粒材料；和

(c)在约0.5重量％至约5重量％的范围内的吸湿性螯合剂；

其中所述螯合剂与所述固体颗粒材料的至少一种粒子结合；并且

其中所述钻入浆料适用于穿过地下地层的储层区段钻孔。

2.权利要求1所述的钻入浆料，其中所述固体颗粒材料包括金属盐、金属氧化物或金属氢氧化物。

3.权利要求1所述的钻入浆料，其中所述固体颗粒材料包括碳酸钙。

4.权利要求1所述的钻入浆料，其中在所述钻入浆料中的固体颗粒材料的量为约5重量％至约25重量％。

5.权利要求1所述的钻入浆料，其中所述吸湿性螯合剂包括多胺。

6.权利要求5所述的钻入浆料，其中所述吸湿性螯合剂包括至少一种式(I)的化合物或其盐：

其中：

R¹、R²和R⁴独立地选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、Cy¹、C(O)R^b、C(O)NR^cR^d、C(O)OR^a、S(O)₂R^b、S(O)₂NR^cR^d；其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2、3或4个独立地选自由下列各项组成的组中的取代基取代：卤素、Cy²、CN、NO₂、OR^a1、SR^a1、C(O)R^b1、C(O)NR^c1R^d1、C(O)OR^a1、OC(O)R^b1、OC(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1C(O)OR^b1、NR^c1C(O)NR^c1R^d1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1；

每个R³、R^5a、R^5b、R^6a和R^6b独立地选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、Cy¹、C(O)R^b、C(O)NR^cR^d、C(O)OR^a、S(O)₂R^b、S(O)₂NR^cR^d和式(i)的基团：

其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2、3或4个独立地选自由下列各项组成的组中的取代基取代：卤素、Cy²、CN、NO₂、OR^a1、SR^a1、C(O)R^b1、C(O)NR^c1R^d1、C(O)OR^a1、OC(O)R^b1、OC(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1C(O)OR^b1、NR^c1C(O)NR^c1R^d1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1；

或者备选地，当x是1、2或3时，任何两个R³和R^5a基团连同R^5a所连接的碳原子、R^6a和R^6b所连接的碳原子以及R³所连接的氮原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

或者备选地，当n是2至100的整数时，任何两个相邻的R³基团连同它们所连接的氮原子、R^5a和R^5b所连接的碳原子以及R^6a和R^6b所连接的碳原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

每个R⁷、R⁸、R^9a、R^9b、R^10a和R^10b独立地选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、Cy¹、C(O)R^b、C(O)NR^cR^d、C(O)OR^a、S(O)₂R^b、S(O)₂NR^cR^d；其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2、3或4个独立地选自由下列各项组成的组中的取代基取代：卤素、Cy²、CN、NO₂、OR^a1、SR^a1、C(O)R^b1、C(O)NR^c1R^d1、C(O)OR^a1、OC(O)R^b1、OC(O)NR^c1R^d1、NR^c1R^d1、NR^c1C(O)R^b1、NR^c1C(O)OR^b1、NR^c1C(O)NR^c1R^d1、NR^c1S(O)₂R^b1、NR^c1S(O)₂NR^c1R^d1、S(O)₂R^b1和S(O)₂NR^c1R^d1；

或者备选地，当y是1、2或3时，任何两个R⁷和R^9a基团连同R^9a所连接的碳原子、R^10a和R^10b所连接的碳原子以及R⁷所连接的氮原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

或者备选地，当m是2至100的整数时，任何两个相邻的R⁷基团连同它们所连接的氮原子、R^9a和R^9b所连接的碳原子以及R^10a和R^10b所连接的碳原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基；

每个n和m独立地为1至100的整数；

每个x和y独立地为0至10的整数；

每个Cy¹和Cy²独立地选自由下列各项组成的组：C_3-7环烷基、4-7元杂环烷基、6-12元芳基和5-14元杂芳基，其中的每一个任选被1、2、3或4个独立地选自R^Cy的取代基取代；

每个R^Cy独立地选自由下列各项组成的组：C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、卤素、CN、OR^a2、SR^a2、C(O)R^b2、C(O)NR^c2R^d2、C(O)OR^a2、OC(O)R^b2、OC(O)NR^c2R^d2、NR^c2R^d2、NR^c2C(O)R^b2、NR^c2C(O)OR^a2、NR^c2C(O)NR^c2R^d2、NR^c2S(O)R^b2、NR^c2S(O)₂R^b2、NR^c2S(O)₂NR^c2R^d2、S(O)₂R^b2和S(O)₂NR^c2R^d2；其中所述C_1-6烷基、C_2-6烯基和C_2-6炔基各自任选被1、2或3个独立地选自下列各项的取代基取代：卤素、CN、OR^a3、SR^a3、C(O)R^b3、C(O)NR^c3R^d3、C(O)OR^a3、OC(O)R^b3、OC(O)NR^c3R^d3、NR^c3R^d3、NR^c3C(O)R^b3、NR^c3C(O)OR^a3、NR^c3C(O)NR^c3R^d3、NR^c3S(O)₂R^b3、NR^c3S(O)₂NR^c3R^d3、S(O)₂R^b3和S(O)₂NR^c3R^d3；

每个R^a、R^b、R^c、R^d、R^a1、R^b1、R^c1、R^d1、R^a2、R^b2、R^c2、R^d2、R^a3、R^b3、R^c3和R^d3独立地选自H、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、C_3-7环烷基、4-7元杂环烷基、6-12元芳基和5-14元杂芳基；其中每个C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、C_3-7环烷基、4-7元杂环烷基、6-12元芳基和5-14元杂芳基任选被1、2或3个独立地选择的取代基R^g取代；

或者备选地，与同一N原子连接的任何R^c和R^d、与同一N原子连接的任何R^c1和R^d1、与同一N原子连接的任何R^c2和R^d2以及与同一N原子连接的任何R^c3和R^d3连同它们所连接的N原子一起形成各自任选被1、2或3个独立地选择的R^g基团取代的4-6元杂环烷基或5-6元杂芳基；

每个R^g独立地选自由下列各项组成的组：OH、NO₂、CN、卤素、C_1-6烷基、C_2-6烯基、C_2-6炔基、C_1-4卤代烷基、C_1-6烷氧基、C_1-6卤代烷氧基、氰基-C_1-3烷基、HO-C_1-3烷基、氨基、C_1-6烷基氨基、二(C_1-6烷基)氨基、硫基、C_1-6烷基硫基、C_1-6烷基亚磺酰基、C_1-6烷基磺酰基、氨基甲酰基、C_1-6烷基氨基甲酰基、二(C_1-6烷基)氨基甲酰基、羧基、C_1-6烷基羰基、C_1-6烷氧基羰基、C_1-6烷基羰基氨基、C_1-6烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、C_1-6烷基氨基磺酰基、二(C_1-6烷基)氨基磺酰基、氨基磺酰基氨基、C_1-6烷基氨基磺酰基氨基、二(C_1-6烷基)氨基磺酰基氨基、氨基羰基氨基、C_1-6烷基氨基羰基氨基和二(C_1-6烷基)氨基羰基氨基。

7.权利要求6所述的钻入浆料，其中n是1至20的整数。

8.权利要求7所述的钻入浆料，其中R¹、R²、R⁴、R^5a、R^5b、R^6a和R^6b中的每一个独立地选自由H和C_1-3烷基组成的组。

9.权利要求6所述的钻入浆料，其中n是2至20的整数，并且至少出现一次：任何两个相邻的R³基团连同它们所连接的氮原子、R^5a和R^5b所连接的碳原子以及R^6a和R^6b所连接的碳原子一起形成任选被1、2或3个独立地选择的R^g取代基取代的5-10元杂环烷基。

10.权利要求8所述的钻入浆料，其中每个R³选自由下列各项组成的组：H、C_1-6烷基和式(i)的部分：

其中

每个R⁸、R^9a、R^9b、R^10a和R^10b独立地选自由H和C_1-3烷基组成的组；并且每个R⁷选自由H和C_1-6烷基组成的组；其中所述C_1-6烷基任选被1或2个氨基取代。

11.权利要求8所述的钻入浆料，其中R³选自由下列各项组成的组：H、CH₃和式(i-a)的部分：

其中m是1至5的整数。

12.权利要求7所述的钻入浆料，其中所述式(I)的化合物选自由下列各项组成的组：

和

13.权利要求1所述的钻入浆料，其中所述吸湿性螯合剂选自由下列各项组成的组：

或它们的混合物。

14.权利要求1所述的钻入浆料，其中在所述钻入浆料中的所述吸湿性螯合剂的量在约1重量％至约4重量％的范围内。

15.权利要求14所述的钻入浆料，其中在所述钻入浆料中的所述吸湿性螯合剂的量在约1重量％至约2重量％的范围内。

16.权利要求1所述的钻入浆料，所述钻入浆料包含至少一种碱金属甲酸盐。

17.权利要求16所述的钻入浆料，其中在所述钻入浆料中的所述至少一种碱金属甲酸盐的量为约20重量％至约60重量％。

18.权利要求1所述的钻入浆料，所述钻入浆料包含选自由下列各项组成的组中的附加成分：消泡剂、粘度调节剂、稳定剂、苏打灰、碳酸氢钠或它们的组合。

19.权利要求1所述的钻入浆料，其中所述钻入浆料的pH在约9至约11的范围内，所述钻入浆料的密度在约50pcf至约150pcf的范围内，并且所述钻入浆料的塑性粘度在约5至约50cP的范围内。

20.一种向地下地层的储层区段或采出区段中钻孔的方法，所述方法包括：

(a)得到钻入浆料，所述钻入浆料包含：

i)含水基液；

ii)固体颗粒材料；和

iii)吸湿性螯合剂，所述吸湿性螯合剂与所述固体颗粒材料的至少一种粒子结合；和

(b)将步骤(a)的所述钻入浆料引入到穿过所述地下地层的储层区段的井眼。

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