DE602004010856T2

DE602004010856T2 - Bohrlochbehandlungsflüssigkeiten

Info

Publication number: DE602004010856T2
Application number: DE602004010856T
Authority: DE
Inventors: Bradley L. Duncan Todd
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: CA2461297C; NO333197B1; US6924254B2; AR042159A1; EP1460121A1; US20040186024A1; CA2461297A1; BRPI0400291B1; BRPI0400291A; DE602004010856D1; NO20041140L; MXPA04002622A; AU2004201127B2; AU2004201127A1; EP1460121B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft viskose Fluide zum Behandeln von Bohrlöchern durchschnittenen unterirdischen Zonen, wobei die Fluide verzögerte Viskositätsbrecher umfassen.
Viskose Fluide werden üblicherweise zum Behandeln von Bohrlöchern durchschnittenen unterirdischen Zonen benutzt. Eine solche Behandlung ist die Kiesabdichtung. Bei Kiesabdichtungsaktivitäten werden feste Kiespartikel, wie etwa Sand, durch ein viskoses Fluid in eine unterirdische Zone, in die eine Kiespackung zu platzieren ist, eingebracht. Das heißt, der Kies wird an der Oberfläche in das viskose Fluid suspendiert und zu der unterirdischen Zone gebracht, in der eine Kiespackung zu platzieren ist. Sobald der Kies in der Zone platziert wird, wird das viskose Fluid gebrochen (die Viskosität wird reduziert) und zurückgewonnen (an die Oberfläche zurückgebracht). Die erzeugte Kiespackung fungiert als ein Filter um den Formationssand und -schlamm von den produzierten Fluiden zu separieren, während zugelassen wird, dass die produzierten Fluide in und durch das Bohrloch strömen.
Ein weiteres Beispiel einer Bohrungsfertigstellungsaktivität betrifft die Verwendung von als Hineinbohrungsfluide bekannten viskosen Fluiden. Die Hineinbohrungsfluide werden benutzt, wenn offene Bohrlöcher in fördernde unterirdische Zonen gebohrt werden, um Beschädigungen der Permeabilität der Zonen und deren Fähigkeit Kohlenwasserstoffe zu fördern zu minimieren. Das Hineinbohrungsfluid lagert Filterkuchen auf den Wänden des Bohrloches innerhalb der unterirdischen Zone ab, was verhindert, dass das Hineinbohrungsfluid in die unterirdische Zone verloren geht, und was verhindert, dass Festkörper in die Porositäten der unterirdischen Zone eindringen. Der Filterkuchen, der aus einem Überbrückungsmittel und gelierten Hineinbohrungsfluid gebildet wird, wird anschließend durch Kontakt mit einem Reinigungsfluid, welches einen verzögerten Viskositätsbrecher enthält, gebrochen.
Nachdem viskose Behandlungsfluide in Kiesabdichtungsbehandlungen, Hineinbohrungsbehandlungen und anderen in von Bohrlöchern durchschnittenen unterirdischen Zonen durchgeführten Behandlungen benutzt wurden, werden die benutzten viskosen Fluide gebrochen, d.h. verzögerte Viskositätsbrecher bewirken, dass die viskosen Fluide in dünne Fluide zurückfallen, wodurch diese ohne Weiteres aus den unterirdischen Zonen zurückgewonnen werden können.
Während eine Vielzahl von verzögerten Viskositätsbrechern hierfür benutzt wurde, waren solche Brecher oftmals gefährlich für die Gesundheit des Personals, sind entzündlich und reagieren mit Materialien und Komponenten in dem Bohrloch, was die Fähigkeit des Brechers viskose Fluide zu brechen reduziert. Ebenfalls war eine Zahl von hierfür verwendeten Brechern nicht in Wasser löslich, was deren Verwendung schwierig macht. Folglich bestehen fortwährende Bedürfnisse an verbesserten verzögerten Viskositätsbrechern, viskosen Fluiden, die die Brecher enthalten, und Verfahren zum Behandeln von unterirdischen Zonen mit viskosen Fluiden, die verbesserte verzögerte Viskositätsbrecher enthalten.
Wir haben jetzt einige viskose Fluide zum Behandeln von Bohrlöchern durchschnittenen unterirdischen Zonen erarbeitet, die einen verbesserten verzögerten Viskositätsbrecher umfassen, und ebenfalls einige Verfahren zum Behandeln von Bohrlöchern durchschnittenen unterirdischen Zonen, die diese viskosen Fluide benutzen.
In einem Aspekt stellt die Erfindung ein Fluid zum Behandeln einer von einem Bohrloch durchschnittenen unterirdischen Zone zur Verfügung, wobei das Fluid umfasst: Wasser; ein Geliermittel oder ein Salz zum Stabilisieren des Lehms und zum Erhöhen der Dichte des Fluids; und einen verzögerten Viskositätsbrecher, enthaltend Pentanedion-Peroxid.
Ein Verfahren zum Behandeln einer von einem Bohrloch durchschnittenen unterirdischen Zone von dieser Erfindung umfasst das Einführen eines viskosen Behandlungsfluids von der Erfindung in eine unterirdische Zone hinein.
Die viskosen Fluide von dieser Erfindung können zum Durchführen einer Vielzahl von Behandlungen in Bohrungen benutzt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, das Formieren von Kiespackungen in an fördernde Zonen angrenzende Bohrlöchern, das Fungieren als Hineinbohrungsfluide in fördernden Zonen und verschiedenen anderen in Bohrlöchern durchgeführten Behandlungen.
Ein Reinigungsfluid von dieser Erfindung zum Brechen eines Hineinbohrungsfluidfilterkuchens umfasst Wasser, Salz und einen Pentanedion-Peroxid-Brecher.
Ein Verfahren zum Brechen eines Hineinbohrungsfluidfilterkuchens umfasst das Einführen eines Reinigungsfluids von der Erfindung im Kontakt mit Hineinbohrungsfluidfilterkuchen.
Die vorliegende Erfindung stellt verbesserte viskose Fluide und Verfahren zum Behandeln von Bohrlöchern durchschnittenen unterirdischen Zonen zur Verfügung. In einem Ausführungsbeispiel umfassen die verbesserten viskosen Fluide grundsätzlich Wasser, ein Geliermittel und einen verzögerten Viskositätsbrecher, enthaltend Pentanedion-Peroxid.
Das Wasser in den viskosen Fluiden zum Behandeln von unterirdischen Zonen von dieser Erfindung ist vorzugsweise Frischwasser oder Salzwasser. Normalerweise wird Salz dem Wasser zugegeben, um Lehmstabilität zur Verfügung zu stellen und die Dichte der viskosen Fluide zu erhöhen. Beispiele von Salzen, die verwendet werden können, schließen ein, aber sind nicht beschränkt auf, Natrium-Chlorid, Natrium-Bromid, Kalzium-Chlorid, Kalzium-Bromid, Kalium-Chlorid, und Mischungen von diesen. Das oder die verwendeten Salze können in dem Salzwasser in einem Anteil von bis zu ungefähr 66% des Gewichtes davon vorhanden sein und das Salzwasser kann eine Dichte von bis zu 1857,3 kg/m³ (ungefähr 15,5 Pfund pro Gallone) besitzen.
Beispiele für Geliermittel, die in die viskosen Fluide eingebracht werden können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Xanthan, Guarkern, Hydroxyethylguarkern und Stärke. Von diesen wird Xanthan im Allgemeinen bevorzugt. Das Geliermittel ist in den viskosen Fluiden im Allgemeinen in einem Anteil in dem Bereich von ungefähr 0,25% bis ungefähr 1% des Gewichtes des Wassers in den Fluiden vorhanden, vorzugsweise mehr in einem Anteil von ungefähr 0,4% bis ungefähr 0,75% und möglichst von ungefähr 0,57%.
Wie oben angegeben, ist der in Übereinstimmung mit dieser Erfindung benutzte verzögerte Viskositätsbrecher Pentanedion-Peroxid. Die Einwirkung von Pentanedion-Peroxid ist für die menschliche Gesundheit weniger gefährlich als von anderen Viskositätsbrechern und es ist nicht stark entflammbar und reaktiv. Zusätzlich fungiert Pentanedion-Peroxid sehr gut als ein verzögerter viskoser Fluidbrecher und die vom Pentanedion-Peroxid benötigte Zeit zum Brechen eines viskosen Fluids kann durch die Hinzugabe von einem oder zwei Aktivatoren zu dem viskosen Fluid, das das Pentanedion-Peroxid enthält, kontrolliert werden. Ein besonders geeigneter Aktivator für den Pentanedion-Peroxid-Brecher ist ein Kupfer-Ethylendiamintetraessigsaures Säure-Chelat, im Nachfolgenden als ein Kupfer-EDTA-Chelat bezeichnet.
Ein zweiter Aktivator, der mit dem Kupfer-EDTA-Chelat-Aktivator kombiniert werden kann, um die zum Brechen des viskosen Fluids benötigte Zeit zu verringern, ist ein Diethylen-Triamin-Aktivator.
Der Pentanedion-Peroxid-Brecher ist im Allgemeinen in den viskosen Fluiden von dieser Erfindung in einem Anteil in einem Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 5% des Gewichtes des Wassers in den Fluiden enthalten. Wenn ein Kupfer-EDTA-Chelat-Aktivator mit dem Pentanedion-Peroxid benutzt wird, ist er darin in einem Anteil von bis zu ungefähr 0,2% des Gewichtes des Pentanedion-Peroxids in den Fluiden enthalten. Wenn ebenfalls ein Diethylen-Triamin-Aktivator in den viskosen Fluiden enthalten ist, ist er darin in einem Anteil von bis zu ungefähr 2% des Gewichtes des Pentanedion-Peroxids in den Fluiden vorhanden. Abhängig von der in den viskosen Fluiden enthaltenen Menge des Pentanedion-Peroxids und der Präsenz und der Anteile der damit enthaltenen Aktivatoren, können die viskosen Fluide in einem Zeitraum von kürzesten 1 bis 2 Stunden bis längstens 7 Tagen gebrochen werden. Die viskosen Fluide können ebenfalls ein Lehm-stabilisierendes Salz enthalten und verschiedene andere Chemikalien, die erforderlich sein können, damit das in dem Wasser benutzte Geliermittel dispergiert, um zu bewirken, dass das Geliermittel hydratisiert, und um das Auftreten von anderen Problemen zu verhindern. Wenn beispielsweise ein Xanthan-Geliermittel benutzt wird, ist in dem Wasser ein kleiner Anteil von Zitrussäure enthalten, um das Querverbinden des Xanthan-Geliermittels mit Eisen, das in dem Wasser gelöst sein kann, zu verhindern. Ein kleiner Anteil von Salzsäure kann ebenfalls dem Wasser zugegeben werden, um die Dispersion des Xanthan-Geliermittels in dem Wasser zu ermöglichen. Natrium-Hydroxid oder andere ätzende Substanzen können dann dem Wasser zugegeben werden, um dessen pH-Wert zu erhöhen, und dadurch zu erlauben, dass das Xanthan-Geliermittel hydratisiert und ein viskoses Fluid ergibt.
Wie oben erwähnt, kann ein viskoses Fluid von dieser Erfindung als ein Hineinbohrungsfluid benutzt werden, welches einen Filterkuchen auf den Wänden einer im Bohren befindlichen Bohrung zu erzeugen, um eine Beschädigung von deren Permeabilität zu verhindern. In dieser Anwendung kann das viskose Fluid aus Wasser, einem Xanthan-Geliermittel, Stärke zum Ausbilden eines Stärkegels, Kalziumkarbonat-Überbrückungsmittel und einem Pentanedion-Peroxid-Brecher bestehen. Ein Filterkuchen, bestehend aus Xanthan-Gel, Stärkegel und Kalziumkarbonat-Überbrückungsmittel, wird in dem Bohrloch ausgebildet. Wenn der Pentanedion-Peroxid-Brecher aktiviert ist, bewirkt er, dass das viskose Fluid zu einem dünnen Fluid zurückfällt und den Filterkuchen auf den Wänden des Bohrloches bricht, wodurch das Fluid und der Filterkuchen entfernt und zurückgewonnen werden können.
In einigen Anwendungen zum Brechen eines Hineinbohrungsfilterkuchens wird ein Reinigungsfluid verwendet, das Wasser, Salz und einen Pentanedion-Peroxid-Brecher enthält. Das Reinigungsfluid bricht das Gel oder die Gele in dem Filterkuchen, wodurch der Filterkuchen entfernt werden kann.
Ein Verfahren des Brechens eines Hineinbohrungsfluidfilterkuchens umfasst die Schritte: (a) Bereitstellen eines Reinigungsfluids, enthaltend Wasser, Salz und einen Pentanedion- Peroxid-Gelbrecher; und (b) Kontaktieren des Hineinbohrungsfilterkuchens mit dem Reinigungsfluid.
Ein viskoses Fluid von dieser Erfindung zum Behandeln einer von einem Bohrloch durchschnittenen unterirdischen Zone umfasst: Wasser; ein Geliermittel; und einen verzögerten Viskositätsbrecher, enthaltend Pentanedion-Peroxid.
Ein anderes viskoses Fluid von dieser Erfindung zum Behandeln einer von einem Bohrloch durchschnittenen unterirdischen Zone umfasst: Wasser; ein Xanthan-Geliermittel; einen verzögerten Viskositätsbrecher, enthaltend Pentanedion-Peroxid; und einen Kupfer-EDTA-Chelat-Aktivator.
Ein noch anderes viskoses Fluid von dieser Erfindung zum Behandeln einer von einem Bohrloch durchschnittenen unterirdischen Zone umfasst: Wasser; ein Xanthan-Geliermittel; einen verzögerten Viskositätsbrecher, enthaltend Pentanedion-Peroxid; einen Kupfer-EDTA-Chelat-Aktivator; und einen Diethylen-Triamin-Aktivator.
Ein Verfahren zum Behandeln einer von einem Bohrloch durchschnittenen unterirdischen Zone von dieser Erfindung umfasst die Schritte: (a) Bereitstellen eines viskosen Behandlungsfluids, umfassend Wasser, ein Geliermittel und einen verzögerten Viskositätsbrecher, enthaltend Pentanedion-Peroxid; und (b) Einführen des Behandlungsfluids in die unterirdische Zone.
Ein anderes Verfahren zum Behandeln einer von einem Bohrloch durchschnittenen unterirdischen Zone von dieser Erfindung umfasst die Schritte: (a) Bereitstellen eines viskosen Behandlungsfluids, umfassend Wasser, ein Geliermittel, einen verzögerten Viskositätsbrecher, enthaltend Pentanedion-Peroxid, und einen Kupfer-EDTA-Aktivator; und (b) Einführen des Behandlungsfluids in die unterirdische Zone.
Ein noch anderes Verfahren zum Behandeln einer von einem Bohrloch durchschnittenen unterirdischen Zone von dieser Erfindung umfasst die Schritte: (a) Bereitstellen eines viskosen Behandlungsfluids, umfassend Wasser, ein Geliermittel und einen verzögerten Viskositätsbrecher, enthaltend Pentanedion-Peroxid, einen Kupfer-EDTA-Aktivator und einen Diethylen-Triamin-Aktivator; und (b) Einführen des Behandlungsfluids in die unterirdische Zone.
Ein Reinigungsfluid von dieser Erfindung zum Entfernen von Filterkuchen von den Wänden eines Bohrloches umfasst: Wasser; ein Salz zum Stabilisieren des Lehms und Erhöhen der Dichte des Reinigungsfluids; und einen verzögerten Viskositätsbrecher, enthaltend Pentanedion-Peroxid.
Um die viskosen Behandlungsfluide und Verfahren der vorliegenden Erfindung weiter zu veranschaulichen, sind die folgenden Beispiele gegeben.
BEISPIEL 1
Ein viskoses Behandlungsfluid, bestehend aus 1 Liter Leitungswasser, 0,94 g Zitronensäure, 0,5 Milliliter von 20° Be Salzsäure, 6 Gramm von Xanthan-Geliermittel und 2,7 Milliliter von einer 50-prozentigen Natrium-Hydroxid-Lösung, wurde im Labor hergestellt. Die Mischung der erzeugten Komponenten wurde für 30 Minuten gemischt und dann wurde die Mischung mit Salzsäure auf einen pH-Wert von 7 neutralisiert. Anschließend wurden 263,4 Gramm von Kaliumchlorid zum erzeugten viskosen Fluid hinzugegeben und das viskose Fluid wurde gemischt. bis das Salz aufgelöst war.

200 Milliliter-Teilmengen des viskosen Fluids wurden in 5 Gefäße gegossen und unterschiedliche Anteile von Pentanedion-Peroxid-Brecher wurden gemeinsam mit unterschiedlichen Anteilen von einem oder beiden der Kupfer-EDTA-Chelat- und Diethylen-Triamin-Aktivatoren zu 4 Gefäßen hinzugegeben. Die Proben in den Gefäßen wurden verrührt und dann in Bäder bei 54°C (130°F) platziert. Die Viskositäten der viskosen Fluide in den Gefäßen wurde in 2-Stunden Intervallen gemessen und dann in 24-Stunden Intervallen, bis die viskosen Fluide gebrochen waren. Die Ergebnisse dieser Tests sind in der Tabelle I unten dargelegt. TABELLE I Brechungszeiten der viskosen Fluide

Probe	1	2	3	4	5
Pentanedion-Peroxid-Brecher, ml	0	5	5	5	2
Wässrige Kupfer-EDTA-Aktivatorlösung, ml	0	0,5	0	0,5	0,5
Wässrige Diethylen-Triamin-Aktivatorlösung, ml	0	0	0,5	0,5	0,5
Viskosität nach 2,75 Stunden, mPa·s (cp.)	27	27	27	25	25
Viskosität nach 1 Tag, mPa·s (cp.)	26	19	16,5	5	5
Viskosität nach 2 Tagen, mPa·s (cp.)	26	4	4,5	2	2
Viskosität nach 3 Tagen, mPa·s (cp.)	27	3,5	3	2	2
Viskosität nach 6 Tagen, mPa·s (cp.)	26	3	2	2	2

Aus den in der Tabelle I dargelegten Ergebnissen ist ersichtlich, dass der verzögerte Brecher von dieser Erfindung gut funktioniert.
BEISPIEL 2

1 Liter von einem Fluid, bestehend aus Frischwasser und 48 Gramm von Stärke, wurde hergestellt, zum Sieden gebracht, unter Rühren für eine Minute gehalten und auf Raumtemperatur abgekühlt. Fünf 200 Milliliter-Proben wurden in Gefäßen platziert und unterschiedliche Anteile von dem Pentanedion-Peroxid-verzögerten-Brecher wurden den Gefäßen hinzugegeben. Die Gefäße wurden für 24 Stunden in 130°C Wasserbädern platziert, wonach sie auf Raumtemperatur abgekühlt wurden. Die Viskositäten der viskosen Fluide in den Gefäßen wurde in 24-Stunden Intervallen gemessen, bis die viskosen Fluide gebrochen waren. Die Ergebnisse dieser Tests sind in der Tabelle II unten gezeigt. TABELLE II Brechungszeiten der viskosen Fluide

Probe	1	2	3	4	5
Pentanedion-Peroxid-Brecher, ml	0	1	2	5	10
Viskosität nach 0 Tagen, mPa·s (cp.)	72	72	72	72	72
Viskosität nach 1 Tag, mPa·s (cp.)	79	77	84	75	67
Viskosität nach 2 Tagen, mPa·s (cp.)	85	60	65	61	66
Viskosität nach 4 Tagen, mPa·s (cp.)	84	7	4	2,5	3

Aus den in der Tabelle II dargelegten Ergebnissen ist ersichtlich, dass der verzögerte Brecher von dieser Erfindung gut funktioniert.
Folglich ist die vorliegende Erfindung gut angepasst, um die Dinge zu verwirklichen, und die Ziele und erwähnten Vorteile zu erreichen, als auch solche, die hierin inhärent sind.

Claims

Ein viskoses Fluid zum Behandeln einer von einem Bohrloch durchschnittenen unterirdischen Zone, wobei das Fluid umfasst: Wasser; ein Geliermittel oder ein Salz zum Stabilisieren des Lehms und zum Erhöhen der Dichte des Fluids; und einen verzögerten Viskositätsbrecher, umfassend Pentanedion-Peroxid.
Ein Fluid nach Anspruch 1, worin besagtes Wasser Frischwasser oder Salzwasser ist.
Ein Fluid nach Anspruch 1 oder 2, worin besagtes Pentanedion-Peroxid in einem Anteil von 0,1% bis 5% des Gewichtes des Wassers in besagtem Fluid vorhanden ist.
Ein Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das des Weiteren einen Kupfer-EDTA-Chelat-Aktivator, vorzugsweise in einem Anteil von bis zu 0,2% des Gewichtes von besagtem Pentanedion-Peroxid in besagtem Fluid, umfasst.
Ein Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das des Weiteren einen Diethylen-Triamin-Aktivator umfasst, der vorzugsweise in einem Anteil von bis zu 2% des Gewichtes von besagtem Pentanedion-Peroxid in besagtem Fluid vorhanden ist.
Ein Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das ein aus Xanthan, Guarkern, Hydroxyethylgaurkern und Stärke selektiertes Geliermittel enthält.
Ein Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das ein Geliermittel in einem Anteil von 0,25% bis 1% des Gewichtes des Wassers in besagtem Fluid enthält.
Ein Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das besagtes Lehm-stabilisierendes und Dichte-erhöhendes Salz enthält.
Ein Fluid nach Anspruch 8, worin besagtes Salz aus Natrium-Chlorid, Natrium-Bromid, Kalzium-Chlorid, Kalzium-Bromid, Kalium-Chlorid, und jeder Mischung von zwei oder mehreren von diesen selektiert ist.
Ein Fluid nach Anspruch 8 bis 9, worin besagtes Salz in einem Anteil von bis zu 66% des Gewichtes des Wassers in besagtem Fluid vorhanden ist.
Ein Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das sowohl ein Geliermittel als auch ein Lehm-stabilisierendes und Dichte-erhöhendes Salz enthält.
Die Verwendung eines Fluids, wie in jedem vorhergehenden Anspruch beansprucht, zur Behandlung einer von einem Bohrloch durchschnittenen unterirdischen Zone.
Die Verwendung eines Fluids, wie in einem der Ansprüche 8 bis 10 beansprucht, als ein Reinigungsfluid zum Entfernen von Hineinbohrungsfilterkuchen von den Wanden eines Bohrloches.