JP2592715B2 - Thickeners and fluids containing well drilling fluids, finishing or renovation fluids - Google Patents

Thickeners and fluids containing well drilling fluids, finishing or renovation fluids

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JP2592715B2
JP2592715B2 JP2246658A JP24665890A JP2592715B2 JP 2592715 B2 JP2592715 B2 JP 2592715B2 JP 2246658 A JP2246658 A JP 2246658A JP 24665890 A JP24665890 A JP 24665890A JP 2592715 B2 JP2592715 B2 JP 2592715B2
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thickener
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2208/00Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
    • C09K2208/18Bridging agents, i.e. particles for temporarily filling the pores of a formation; Graded salts

Description

【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本発明は、石油・天然ガス等の坑井の掘削流体、高温
高圧環境下にある石油・天然ガス等の坑井の仕上げまた
は老朽化した坑井の改修時に使用される流体に添加する
増粘剤、およびその増粘剤を用いた坑井の掘削流体、仕
上げまたは改修流体に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION a. Industrial Field of the Invention The present invention relates to drilling fluids for wells such as petroleum and natural gas, and finishing or aging of wells for petroleum and natural gas under high temperature and high pressure environment. The present invention relates to a thickener to be added to a fluid used at the time of rehabilitation of a well, and a drilling fluid, a finishing or a renovation fluid of the well using the thickener.

さらに詳しくは、本発明は、石油・天然ガス等の坑井
掘削の際に使用される無機塩類溶液(以下ブラインとい
う。)を用いた掘削流体に添加する増粘剤、その増粘剤
を用いた掘削流体、および高温高圧環境下にある石油・
天然ガス等の生産坑井をブラインを用いて仕上げる場
合、または、老朽化した石油・天然ガス等の坑井をブラ
インを用いて改修する場合において、生産層に穴を開け
る作業(以下ガンパーフォレーション作業という。)を
行う際に、ブラインが生産層に侵入し生産障害を生じる
等の地層障害を防止し、また坑内圧力の低下に起因する
石油・天然ガスまたは地下水等の噴出事故等をも防止で
きる、坑内の仕上げもしくは改修流体用増粘剤およびそ
の増粘剤を用いた仕上げまたは改修流体に関する。
More specifically, the present invention relates to a thickener added to a drilling fluid using an inorganic salt solution (hereinafter, referred to as "brine") used for drilling a well such as petroleum and natural gas, and to use the thickener. Drilling fluids and oil and
In the case of using a brine to finish a production well for natural gas or the like, or to repair an aging oil or natural gas well using a brine, drilling holes in the production layer (hereinafter referred to as gun perforation work) ), It is possible to prevent geological disturbances such as the intrusion of brine into the production layer and the production failure, and also the prevention of oil, natural gas or groundwater eruption accidents due to a decrease in underground pressure. And a finishing or renovating fluid using the thickener.

b.従来の技術 現在、石油・天然ガス等の坑井における掘削流体の一
部や種々の坑井の仕上げまたは改修用流体にブラインが
用いられる。しかし、これらのブラインは、ソリッド分
を全く含有しない無機塩類の水溶液であって、これを坑
井の掘削作業またはガンパーフォレーション作業の際等
にそのままを使用すると、高価なブラインが掘削坑井の
地層内や生産層内へ逸水し多大な損失を生じるおそれが
ある。また、ブラインが生産層内へ侵入することにより
それらを構成する地層のイオン等のバランスが崩れ、生
産層を構成する粘土鉱物類の水和や分散に悪影響を及ぼ
し、地層障害を引起こす原因ともなる。さらに、ブライ
ン等に起因した坑内の圧力低下による石油・天然ガスま
たは地下水等の噴出事故も少なくない。
b. Conventional technology At present, brine is used as a part of drilling fluid in wells such as oil and natural gas, and as a fluid for finishing or repairing various wells. However, these brines are aqueous solutions of inorganic salts that do not contain any solid components, and if they are used as they are at the time of well drilling work or gun perforation work, expensive brine will cause the formation of drilling well formations. There is a possibility that the water may be lost inside and in the production layer, causing a great loss. In addition, the invasion of brine into the production layer disrupts the balance of ions and other constituents in the stratum that forms them, adversely affects the hydration and dispersion of the clay minerals that compose the production layer, and can cause stratum damage. Become. Furthermore, there are not a few accidents in which oil, natural gas, groundwater, or the like is ejected due to pressure drop in the mine due to brine or the like.

一方、老朽化した坑井の改修作業では、石油・天然ガ
スの生産を行ってきたことにより、地層内圧力が低下し
ている場合があり、上記と同様な事故等が起きるおそれ
がある。
On the other hand, in the repair work of an aging well, since the production of oil and natural gas has been performed, the pressure in the formation may decrease, and the same accident as above may occur.

これらの坑井の掘削作業、仕上げ作業または改修作業
において、ブラインが坑井の地層内あるいは生産層内に
逸水し、また生産層内に侵入することによる事故を防止
するために、下記の対策が考えられる。
In the drilling, finishing, or rehabilitation work of these wells, the following measures should be taken to prevent accidents caused by brine flowing into the well formation or production layer and entering the production layer. Can be considered.

ブラインに増粘剤を添加して、ブラインの粘性を上
げ、流動抵抗により地層あるいは生産層内への逸水を防
止する。
A thickener is added to the brine to increase the viscosity of the brine and to prevent water loss into the formation or production layer due to flow resistance.

ブラインに増粘剤を添加してブライン溶液(以下ブ
ライン流体という。)を調製すると共に、これに生産層
の空隙径に適合した粒度分布を持つブリッジング剤を懸
濁させ、生産層の空隙を埋めて逸水を防止する。
A thickening agent is added to the brine to prepare a brine solution (hereinafter referred to as "brine fluid"), and a bridging agent having a particle size distribution suitable for the pore diameter of the production layer is suspended in the solution. Fill to prevent water loss.

上記の増粘剤としては、高濃度塩類の水溶液に容易に
溶解し、少量の添加量で高い粘性が得られ、かつ高温度
環境下で安定した増粘効果があること、酸、油または水
のいずれにも容易に溶解し、永久的に生産地層内に残存
しないものが望ましい。また、ブリッジング剤として
は、高温度環境下でも材質に変化を生じることなく、酸
または油等により容易に溶解し、永久的に生産地層内に
残存しない、粒径が1〜3000μの範囲からなる材料であ
ることが望ましい。
As the above-mentioned thickener, it can be easily dissolved in an aqueous solution of high-concentration salts, a high viscosity can be obtained with a small amount of addition, and it has a stable thickening effect under a high temperature environment, acid, oil or water. It is desirable that the compound easily dissolves in any of the above and does not remain permanently in the production stratum. In addition, as a bridging agent, even in a high-temperature environment, without causing a change in the material, easily dissolved by an acid or oil, etc., does not permanently remain in the production stratum, the particle size from 1 to 3000μ Is desirable.

従来、増粘剤としては、カルボキシメチルセルロー
ズ、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、
ポリビニルアルコール、デンプン、グアーガム、ポリア
クリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリエチレ
ンオキサイド,脂肪酸エステル誘導体、ポリウレタン等
が使用されている。
Conventionally, as a thickener, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose,
Polyvinyl alcohol, starch, guar gum, sodium polyacrylate, polyacrylamide, polyethylene oxide, fatty acid ester derivatives, polyurethane and the like are used.

ブリッジング剤としては、炭酸カルシウム等のような
塩酸に溶解した水には溶解しない固形物、炭酸カルシウ
ムとリグニン化合物の混合物等のような酸に溶解する混
合物系の固形物、食塩等のような水に溶解する化合物、
石油レジンのような油に溶解する固形物等が使用されて
いた。
As a bridging agent, solids insoluble in water dissolved in hydrochloric acid such as calcium carbonate, solids in a mixture of acids such as a mixture of calcium carbonate and a lignin compound, solids such as salt, etc. Compounds that dissolve in water,
Solids soluble in oils such as petroleum resins have been used.

c.発明が解決しようとする課題 従来の増粘剤は、これを掘削流体用ブライン流体に用
いた場合、ブライン濃度を比較的低く保つことができ、
仕上げまたは改修用流体に使用した場合、坑井の温度条
件が比較的低い坑井においては満足すべき粘性が維持で
きる。しかし、ブライン濃度が高い場合および/または
高温度環境下においては、増粘剤自身が変質することに
より減粘し、または変成されてゲル化するなどの欠点が
ある。従って、従来の増粘剤ではブライン濃度が高い場
合および/または高温度環境下でブライン流体の粘性を
十分に維持することができず、使用ブライン濃度および
/または温度範囲は比較的低い範囲に限定されてしま
い、高濃度ブライン溶液中および/または高温度環境下
では満足できる特性を得ることができなかった。
c. Problems to be Solved by the Invention Conventional thickeners, when used in brine fluid for drilling fluid, can keep the brine concentration relatively low,
When used in finishing or refurbishment fluids, satisfactory viscosity can be maintained in wells with relatively low temperature conditions. However, when the brine concentration is high and / or in a high-temperature environment, there is a disadvantage that the thickener itself changes its quality to reduce the viscosity or to be denatured and gelled. Therefore, the conventional thickener cannot maintain the viscosity of the brine fluid sufficiently at a high brine concentration and / or in a high temperature environment, and the used brine concentration and / or temperature range is limited to a relatively low range. As a result, satisfactory characteristics could not be obtained in a high-concentration brine solution and / or in a high-temperature environment.

すなわち、高濃度ブライン溶液中および/または高温
度環境下においても変質し減粘せず、または変成されて
ゲル化するなどの欠点もなく、かつ優れた溶解性と増粘
性を示す耐熱耐塩性を持った増粘剤が求められていた。
That is, even in a high-concentration brine solution and / or under a high-temperature environment, there is no defect such as denaturation and thinning, or denaturation and gelation, and excellent heat resistance and salt resistance showing excellent solubility and viscosity. There was a need for a thickener with it.

d.課題を解決するための手段 本発明者らは、高濃度ブライン溶液中および/または
高温度環境下で使用した場合でも、十分に粘性が維持で
き、かつ変質しない増粘剤について鋭意研究した結果、
本発明を完成するに至った。
d. Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied a thickener which can maintain sufficient viscosity and does not deteriorate even when used in a high-concentration brine solution and / or under a high temperature environment. result,
The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、カチオン性ビニル単量体と下記
一般式(以下(1)式という)で表されるビニル単量体
の共重合体からなる坑井の掘削流体、仕上げ流体または
改修流体用増粘剤、およびこの増粘剤を用いた掘削流
体、仕上げまたは改修用ブライン流体である。
That is, the present invention relates to a well drilling fluid, a finishing fluid, or a repair fluid comprising a copolymer of a cationic vinyl monomer and a vinyl monomer represented by the following general formula (hereinafter referred to as formula (1)). Thickeners and drilling fluids, finishing or renovation brine fluids using the thickeners.

〔式中、R1、R2はC1〜C4のアルキル基、R3はトリメチレ
ンまたはペンタメチレンである。〕 一般に、ベースとなるブラインは、比重が1.10〜2.50
の無機塩類のみからなる水溶液が用いられる。本発明に
おいても、ブラインとして比重1.15〜2.50のものを用い
る。
Wherein R 1 and R 2 are a C 1 -C 4 alkyl group, and R 3 is trimethylene or pentamethylene. In general, the base brine has a specific gravity of 1.10 to 2.50.
An aqueous solution consisting of only the inorganic salts of the above is used. Also in the present invention, brine having a specific gravity of 1.15 to 2.50 is used.

本発明の原料となるカチオン性ビニル単量体には、N
−(メタ)アクリロキシエチルトリメチルアンモニウム
クロリド、3−(アクリロイルアミノ)プロピルトリメ
チルアンモニウムクロリド、N−(3−スルホプロピ
ル)−N−メタクロリロキシエチル−N,N−ジメチルア
ンモニウムベタイン、N−(3−スルホプロピル)−N
−メタクリロイルアミドプロピル−N,N−ジメチルアン
モニウムベタイン、1−(3−スルホプロピル)−2−
ビニルピリジミウムベタイン、1,1−ジメチル−1(2
−ヒドロキシプロピル)アミンメタクリルイミド、ジメ
チルジアリルアンモニウムクロリド、3−(メタクリロ
キシ)−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウ
ムクリリド等の四級塩あるいはベタイン型モノマー:並
びに、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレー
ト塩酸塩、N−エチル−N−メチルアミノエチル(メ
タ)アクリレート塩酸等の三級塩型モノマーがあげられ
る。これらのカチオン性ビニル単量体は、重合体にブラ
インに対する優れた溶解性を与え、かつ増粘性を付与す
るために選ばれた成分であり、好ましくは、四級塩型、
あるいはベタイン型モノマーがあげられる。
The cationic vinyl monomer used as a raw material of the present invention includes N
-(Meth) acryloxyethyltrimethylammonium chloride, 3- (acryloylamino) propyltrimethylammonium chloride, N- (3-sulfopropyl) -N-methacryloxyethyl-N, N-dimethylammonium betaine, N- (3 -Sulfopropyl) -N
-Methacryloylamidopropyl-N, N-dimethylammonium betaine, 1- (3-sulfopropyl) -2-
Vinyl pyridimium betaine, 1,1-dimethyl-1 (2
-Hydroxypropyl) amine methacrylimide, dimethyldiallylammonium chloride, quaternary salts such as 3- (methacryloxy) -2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride or betaine type monomers: and N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate Tertiary salt-type monomers such as hydrochloride and N-ethyl-N-methylaminoethyl (meth) acrylate hydrochloride are exemplified. These cationic vinyl monomers are components selected to give the polymer excellent solubility in brine, and to increase the viscosity, and are preferably quaternary salt types,
Alternatively, a betaine-type monomer can be used.

また、本発明における(1)式で表されるビニル単量
体には、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルピロリド
ン、N−ビニルカプロラクタム、N−メチル−N−ビニ
ルプロピオン酸アミド、N−メチル−N−ビニルアセト
アミド等があげられる。これらのビニル単量体は、ブラ
インに優れた耐熱性を付与する目的で選ばれた成分であ
り、好ましくは、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカ
プロラクタム、N−メチル−N−ビニルアセトアミドが
あげられる。
Further, the vinyl monomer represented by the formula (1) in the present invention includes N-vinylformamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, N-methyl-N-vinylpropionamide, N-methyl- N-vinylacetamide and the like. These vinyl monomers are components selected for the purpose of imparting excellent heat resistance to brine, and preferably include N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam, and N-methyl-N-vinylacetamide. .

すなわち、本発明は、上記のカチオン性ビニル単量
体、並びに上記(1)式で表されるビニル単量体からそ
れぞれ選ばれた単量体を、それぞれ1種または2種以上
を組合わせて成る共重合体を増粘剤として用いたブライ
ン流体である。
That is, the present invention provides a combination of one or two or more monomers selected from the above-mentioned cationic vinyl monomers and the vinyl monomers represented by the above formula (1). Is a brine fluid using the resulting copolymer as a thickener.

上記カチオン性ビニル単量体と(1)式で表されるビ
ニル単量体の構成比率は、各々の単量体の重量比で90/1
0〜10/90であり、好ましくは、70/30〜30/70である。こ
の構成比率を逸脱するとブラインに対して、溶解性が悪
くなり、増粘効果がなくなる。また、共重合体自身の耐
熱生が落ちてくる。従って、高濃度ブライン溶液中およ
び/または高温度環境下で使用するブライン流体の増粘
剤として必要な耐熱性塩性を持つ共重合物が得られなく
なる。
The composition ratio of the cationic vinyl monomer and the vinyl monomer represented by the formula (1) is 90/1 by weight ratio of each monomer.
It is 0 to 10/90, preferably 70/30 to 30/70. If the composition ratio is out of this range, the solubility in brine becomes poor, and the thickening effect is lost. Also, the heat resistance of the copolymer itself decreases. Therefore, a copolymer having a heat-resistant salt property required as a thickener for a brine fluid used in a high-concentration brine solution and / or in a high-temperature environment cannot be obtained.

本発明の共重合体には、本発明に用いる単量体と共重
合可能な単量体、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイ
ン酸、イタコン酸等のカルボン酸型モノマー:アクリル
酸エステル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル等のエ
ステル型モノマー:または、スチレン、塩化ビニル、ア
クリルアミド等との共重合体をあげることができる。さ
らに、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレ
ート、メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼ
ン、トリメチロールプロパンリアクリレート等の多官能
性モノマーを用いて重合体を適当に架橋することは、重
合体の耐熱性を向上させるので好ましい。いずれにして
も、他の単量体を用いる場合には、重合体が水溶性や増
粘効果を低下する恐れのない範囲で使用すべきである。
The copolymer of the present invention includes a monomer copolymerizable with the monomer used in the present invention, for example, a carboxylic acid type monomer such as (meth) acrylic acid, maleic acid, and itaconic acid: acrylic acid ester, methacrylic acid Ester type monomers such as acid esters and vinyl acetate: and copolymers with styrene, vinyl chloride, acrylamide and the like. Furthermore, appropriately cross-linking the polymer with a polyfunctional monomer such as polyalkylene glycol mono (meth) acrylate, methylenebisacrylamide, divinylbenzene, trimethylolpropane acrylate, etc., improves the heat resistance of the polymer. It is preferred. In any case, when another monomer is used, the polymer should be used within a range that does not reduce the water solubility or the thickening effect.

本発明の増粘剤として用いる共重合体は、その分子量
(重量平均分子量)が、100,000〜10,000,000であるこ
とが好ましい。さらに好ましくは、500,000〜5,000,000
である。
The molecular weight (weight average molecular weight) of the copolymer used as the thickener of the present invention is preferably from 100,000 to 10,000,000. More preferably, 500,000-5,000,000
It is.

本発明のブライン流体は、上記増粘剤を0.1〜5.0重量
%使用するのが適当である。さらに、他の増粘剤、例え
ば、セルロース誘導体、ポリアクリルアミド、デンプ
ン、ポリエチレンオキサイド等の従来汎用の増粘剤と併
用してもよい。
The brine fluid of the present invention suitably uses 0.1 to 5.0% by weight of the above thickener. Further, it may be used in combination with other conventional thickeners such as cellulose derivatives, polyacrylamide, starch and polyethylene oxide.

本発明のブライン流体には、上記増粘剤のほかに、流
体の逸水を防止する等のためにブリッジング剤を添加
し、それによってさらに安全かつ効果的に掘削作業、仕
上げ作業または改修作業を行うことができる。
To the brine fluid of the present invention, in addition to the above-mentioned thickener, a bridging agent is added to prevent the fluid from flowing out, etc., so that a drilling operation, a finishing operation or a renovation operation can be performed more safely and effectively. It can be performed.

このブリッジング剤は、地層空隙を閉塞し、坑壁を形
成し、掘削流体、仕上げ流体または改修流体の逸水を防
止し、地層障害を生じないようにするものである。
The bridging agent blocks formation cavities, forms wellbore walls, prevents the escape of drilling, finishing, or refurbishment fluids and prevents formation failure.

ブリッジング剤としては、水に溶解しない各種粒径の
炭酸カルシウム粉末、原油や軽油に溶解する各種粒径の
石油レジン、そして各種粒径の炭酸カルシウム粉末と脱
水量調整機能を有する水溶性のリグニンスルホン酸ナト
リウム、アルファー化デンプン等との混合物が挙げられ
る。
Examples of the bridging agent include calcium carbonate powders of various particle sizes that are not soluble in water, petroleum resins of various particle sizes that are soluble in crude oil and light oil, and calcium carbonate powders of various particle sizes and water-soluble lignin having a dehydration control function. Mixtures with sodium sulfonate, pregelatinized starch and the like are included.

これらブリッジング剤は、1.0〜20.0重量%の添加量
が効果的である。好ましくは、5〜12重量%の範囲であ
る。
These bridging agents are effective when added in an amount of 1.0 to 20.0% by weight. Preferably, it is in the range of 5 to 12% by weight.

ブリッジング剤の粒径は、地層の空隙率によってその
粒径を選択しなければならない。各種の粒径のものを用
意することによって、掘削作業、仕上げ作業または改修
作業を効率良く成功させることができる。
The particle size of the bridging agent must be selected according to the porosity of the formation. By preparing those having various particle diameters, excavation work, finishing work or renovation work can be efficiently and successfully performed.

e.作用 本発明で用いる増粘剤は、カチオン性およびアニオン
性の両特性をもつから、ブラインに対して溶解性は高
く、増粘効果は優れている。また、高濃度ブライン溶液
中および/または高温度環境下においても変質すること
なく、増粘効果を維持し、掘削流体、仕上げ流体または
改修流体として十分な粘性を発現することができる。
e. Action Since the thickener used in the present invention has both cationic and anionic properties, it has high solubility in brine and an excellent thickening effect. Further, even in a high-concentration brine solution and / or under a high-temperature environment, the thickening effect can be maintained without deteriorating, and sufficient viscosity can be exhibited as a drilling fluid, a finishing fluid, or a repair fluid.

また、ブリッジング剤は、生産地層や浸透性地層にお
いて、地層の空隙部の表面を目詰めし、さらに坑壁を形
成し、掘削流体、仕上げ流体または改修流体等が地層内
部に逸水し、地層障害を起こすことを防止する。
In addition, the bridging agent, in the production stratum or permeable stratum, clogs the surface of the void portion of the stratum, further forms a pit wall, and drilling fluid, finishing fluid or renovation fluid, etc., escapes into the stratum, Prevent geological disturbance.

この生産地層や浸透性地層を目詰めしたブリッジング
剤は、石油やガスの生産に当たっては、障害となる場合
もある。従って、ブリッジング剤は、そのブリッジング
剤の特性に応じた簡単な処理を行うことにより、目詰め
した地層から容易に除去できるものでなければならな
い。ブリッジング剤の除去が不充分だと生産障害を起こ
す場合が多い。
The bridging agent that clogs the production and permeable formations may be an obstacle to oil and gas production. Accordingly, the bridging agent must be one that can be easily removed from the clogged formation by performing a simple treatment according to the properties of the bridging agent. Insufficient removal of the bridging agent often causes production disturbances.

f.実施例 実施例は、下記のようなベースブライン溶液、増粘
剤、ブリッジング剤を用いた。
f. Examples In the examples, the following base brine solutions, thickeners, and bridging agents were used.

(1) ベースブライン溶液(BS−1〜3) BS−1:比重1.15のNaCl水溶液(約20重量%水溶液) BS−2:比重1.35のNaCl2水溶液(約35重量%水溶液) BS−3:比重1.70のCaCl2/CaBr2混合系水溶液(CaCl2が約
22%、CaBr2が約34%の混合系水溶液) (2) 増粘剤(ZN−1〜3) ZN−1:DMC(70重量%)/VP(30重量%) ZN−2:DMPQ(15重量%)/MVAD(85重量%) ZN−3:DMH(50重量%)/MVAD(50重量%) PEGM(0.01重量%) DMC;N−メタアクリロキシエチルトリメチルアンモニウ
ムクロリド DMPQ;3−(アクリロイルアミノ)プロピルトリメチルア
ンモニウムクロリド) DMH;N,N−ジメチルアミノエチルメタアクリレート塩酸
塩 MVAD;N−メチル−N−ビニルアセトアミド VP;N−ビニルピロリドン PEGM;ポリエチレングリコールジメタアクリレート (3) ブリッジング剤 BA−F;炭酸カルシウム、粒度分布=1〜30μ 平均粒径=20.4μ 下記の実施例において、本発明のブライン流体と従来
のブライン流体の性能を比較した。
(1) Base brine solution (BS-1~3) BS-1 : NaCl aqueous solution having a specific gravity of 1.15 (about 20% by weight aqueous solution) BS-2: NaCl 2 solution having a specific gravity of 1.35 (about 35% by weight aqueous solution) BS-3: CaCl 2 / CaBr 2 mixed aqueous solution of specific gravity 1.70 (CaCl 2
22%, CaBr 2 are mixed system an aqueous solution of about 34%) (2) a thickening agent (ZN-1~3) ZN-1 : DMC (70 wt%) / VP (30 wt%) ZN-2: DMPQ ( 15% by weight) / MVAD (85% by weight) ZN-3: DMH (50% by weight) / MVAD (50% by weight) PEGM (0.01% by weight) DMC; N-methacryloxyethyltrimethylammonium chloride DMPQ; 3- ( (Acryloylamino) propyltrimethylammonium chloride) DMH; N, N-dimethylaminoethyl methacrylate hydrochloride MVAD; N-methyl-N-vinylacetamide VP; N-vinylpyrrolidone PEGM; polyethylene glycol dimethacrylate (3) Bridging agent BA-F; calcium carbonate, particle size distribution = 1 to 30 µm Average particle size = 20.4 µm In the following examples, the performance of the brine fluid of the present invention and the conventional brine fluid was compared.

(1) イールド値(増粘性) 増粘剤の増粘性の効果を評価する場合に、増粘剤1ton
を用いて、見掛け粘性(AV値)が15cpのブライン流体に
なる出来上り容量をイールド値(kl/ton)として評価し
た。このイールド値は、大きい方が増粘効果が高い。
(1) Yield value (thickening) When evaluating the effect of thickening of a thickener, 1 ton
The yield capacity (kl / ton) was evaluated as the yield capacity of a brine fluid having an apparent viscosity (AV value) of 15 cp. The larger the yield value, the higher the thickening effect.

このイールド値は、ベースライン溶液に、増粘剤を添
加し、20分間ハミルトンビーチミキサーで撹拌し、室温
で16時間静置し、さらに10分撹拌し、22〜25℃で各濃度
(g/100ml)の見掛け粘性(AV値)を測定してプロット
し、粘性曲線を得た。この曲線から、15cpの濃度(g/10
0ml)を求め、次式によりイールド値(kl/ton)を求め
た。
The yield value was determined by adding a thickener to the baseline solution, stirring with a Hamilton Beach mixer for 20 minutes, allowing to stand at room temperature for 16 hours, stirring for another 10 minutes, and then adjusting the concentration (g / g) at 22 to 25 ° C. (100 ml) was measured and plotted to obtain a viscosity curve. From this curve, the concentration of 15 cp (g / 10
0 ml) and the yield value (kl / ton) was determined by the following equation.

(2) 流動性(ブライン流体の流動特性) ベースライン溶液に、増粘剤を添加し、20分間ハミル
トンビーチミキサーで撹拌し、室温で16時間静置し、さ
らに10分間撹拌し、22〜25℃で各濃度(g/100ml)の流
動特性をFannモデル35粘度計を用いて測定した。
(2) Fluidity (Flow characteristics of brine fluid) A thickener was added to the baseline solution, stirred with a Hamilton Beach mixer for 20 minutes, allowed to stand at room temperature for 16 hours, and further stirred for 10 minutes, and 22 to 25. The flow characteristics of each concentration (g / 100 ml) were measured at ° C. using a Fann model 35 viscometer.

(3) 耐熱性 (2)で作ったブライン流体を養生セルに入れ、180
℃、200℃、230℃の各温度下で、恒温槽内で8時間静置
加熱養生し、養生前後の流体の流動特性変化を調べた。
養生後の流動特性は流体を、25℃に冷却し、Fannモデル
35粘度計を用いて測定した。
(3) Heat resistance Put the brine fluid prepared in (2) into the curing cell,
At each temperature of ℃, 200 ℃, and 230 ℃, it was heated and cured for 8 hours in a constant temperature bath, and the change in the flow characteristics of the fluid before and after curing was examined.
After curing, the fluid was cooled to 25 ° C and the Fann model
It was measured using a 35 viscometer.

(4) 脱水量 ブリッジング剤の効果を評価するために、改良型API
高温高圧脱水試験器を用い、高温高圧下での脱水量を測
定した。
(4) Dehydration amount In order to evaluate the effect of the bridging agent, an improved API
The amount of dehydration under high temperature and high pressure was measured using a high temperature and high pressure dehydration tester.

脱水量の測定には、ブリッジング剤の添加前後の仕上
げ流体を、一定温度にセットした改良型API高温高圧脱
水試験器セル内に入れ、100psiの圧力を加えて30分間静
置する。その後、圧力を250psiに上げて、2時間の脱水
量を測定した。
For the measurement of the amount of dehydration, the finishing fluid before and after the addition of the bridging agent is placed in an improved API high-temperature and high-pressure dehydration test cell set at a constant temperature, and a pressure of 100 psi is applied, and the mixture is allowed to stand for 30 minutes. Thereafter, the pressure was increased to 250 psi, and the amount of dehydration for 2 hours was measured.

改良型API高温高圧脱水試験器セル内には、フィルタ
ーとして空気浸透率が500md(平均空隙径9.8μ)、2000
md(平均空隙径19.3μ)、5000md(平均空隙径38.4μ)
の異なるコアを用いた。コアの大きさは、直径1イン
チ、長さ1.5インチのものである。ここに、mdとはミリ
ダルシー(浸透率)で、1/1000ダルシー(d)である。
この値は多孔質物体固有のもので、次式で表される。
The improved API high-temperature high-pressure dehydration tester cell has a filter with air permeability of 500 md (average void diameter of 9.8 µ), 2000
md (average void diameter 19.3μ), 5000md (average void diameter 38.4μ)
Different cores were used. The size of the core is 1 inch in diameter and 1.5 inches in length. Here, md is millidarcy (permeability), which is 1/1000 darcy (d).
This value is specific to the porous object and is expressed by the following equation.

μ:コアに浸透する液体の粘性μ(CP) L:コアの長さ(cm) Q:コアに浸透する流体の流量(ml/秒) A:コアの断面積(cm2) ΔP:圧力差(気圧) K:ダルシー(d) (5) 回復率 空気浸透率が100md(平均空隙径7.3μ)、500mdのコ
アを用い、ブライン体を浸透させる前の油の浸透率を初
期浸透率とし、さらにブライン流体を浸透させたコアを
塩酸水溶液(濃度7.5重量%)で処理して回復させた後
の油の浸透率を回復浸透率とし、この初期浸透率と回復
浸透率の比を回復率とした。
μ: Viscosity μ of liquid permeating core μ (CP) L: Length of core (cm) Q: Flow rate of fluid permeating core (ml / sec) A: Cross-sectional area of core (cm 2 ) ΔP: Pressure difference (Atmospheric pressure) K: Darcy (d) (5) Recovery rate Using a core of 100 md (average void diameter 7.3 μ) and 500 md, the permeability of oil before permeating the brine is defined as the initial permeability. Further, the core that has been impregnated with the brine fluid is treated with an aqueous hydrochloric acid solution (concentration 7.5% by weight) and recovered, and the oil permeability is referred to as the recovery permeability, and the ratio between the initial permeability and the recovery permeability is referred to as the recovery rate. did.

油の浸透率の測定には、浸透率測定装置を用いた。 For measuring the oil permeability, a permeability measuring device was used.

(実施例−1) ベースブライン溶液BS−1(比重1.15のNaCl水溶液)
に増粘剤ZN−1またはZN−2を添加したブライン流体に
ついて、流動性、耐熱性およびイールド値を測定した。
(Example-1) Base brine solution BS-1 (NaCl aqueous solution of specific gravity 1.15)
The fluidity, heat resistance, and yield value of a brine fluid obtained by adding a thickener ZN-1 or ZN-2 to a fluid were measured.

表−1にブライン流体の組成、表−2に流動性および
耐熱性、表−3にイールド値をそれぞれ示す。
Table 1 shows the composition of the brine fluid, Table 2 shows the fluidity and heat resistance, and Table 3 shows the yield value.

なお、イールド値の測定は、22〜25℃で行った。 The measurement of the yield value was performed at 22 to 25 ° C.

(実施例−2) ベースブライン溶液BS−2(比重1.35のCaCl2水溶
液)に増粘剤ZN−2またはZN−3を添加したブライン流
体について、流動性、耐熱性およびイールド値を測定し
た。
(Example-2) The fluidity, heat resistance and yield value of a brine fluid obtained by adding a thickener ZN-2 or ZN-3 to a base brine solution BS-2 (a CaCl 2 aqueous solution having a specific gravity of 1.35) were measured.

表−4にブライン流体の組成、表−5に流動性および
耐熱性、表−6にイールド値をそれぞれ示す。
Table 4 shows the composition of the brine fluid, Table 5 shows the fluidity and heat resistance, and Table 6 shows the yield value.

なお、イールド値の測定は、22〜25℃で行った。 The measurement of the yield value was performed at 22 to 25 ° C.

(実施例−3) ベースブライン溶液BS−3(比重1.70のCaCl21/CaBr2
混合系水溶液)に増粘剤ZN−1またはZN−3を添加した
ブライン流体について、流動性、耐熱性およびイールド
値を測定した。表−7にブライン流体の組成、表−8に
流動性および耐熱性、表−9にイールド値をそれぞれ示
す。
(Example -3) based brine solution BS-3 (CaCl 2 1 / CaBr 2 specific gravity 1.70
The fluidity, heat resistance, and yield value of a brine fluid obtained by adding a thickener ZN-1 or ZN-3 to a mixed aqueous solution) were measured. Table 7 shows the composition of the brine fluid, Table 8 shows the fluidity and heat resistance, and Table 9 shows the yield value.

なお、イールド値の測定は、22〜25℃で行った。 The measurement of the yield value was performed at 22 to 25 ° C.

(実施例−4) ベースブライン溶液BS−1(比重1.15のCaCl水溶液)
またはBS−3CaCl2/CaBr2混合系水溶液に増粘剤ZN−3を
それぞれ添加したブライン流体に、ブリッジング剤(BA
−F)を添加して流体を調整したのち、このブライン流
体について、流動性、耐熱性およびイールド値を測定し
た。さらに、このブライン流体に及ぼす増粘剤の効果を
評価するために、脱水量と油の浸透率の回復率を測定し
た。
(Example-4) Base brine solution BS-1 (CaCl aqueous solution with specific gravity of 1.15)
Or BS-3CaCl 2 / CaBr 2 mixed system aqueous thickener ZN-3 to the added brine fluid respectively, bridging agent (BA
After adding -F) to adjust the fluid, the fluidity, heat resistance and yield value of the brine fluid were measured. Further, in order to evaluate the effect of the thickener on the brine fluid, the amount of dewatering and the recovery rate of the oil permeability were measured.

表−10にブライン流体の組成、表−11に流動性および
耐熱性、表−12に脱水量と回復率をそれぞれ示す。
Table 10 shows the composition of the brine fluid, Table 11 shows the fluidity and heat resistance, and Table 12 shows the dehydration amount and recovery rate.

g.発明の効果 本発明の増粘剤は、高濃度の無機電解質溶液からなる
ブラインにおいて優れた増粘効果を示し、この増粘剤を
添加し、調整した坑井用の掘削流体、仕上げ流体または
改修流体、さらに必要に応じてこれらの流体にブリッジ
ング剤を添加してなる流体は、これを用いた場合、安全
かつ事故もなく坑井掘削が可能となり、また高温高圧下
における生産井の仕上げ作業または改修作業の際に地層
障害を起こすことがない等、従来の掘削流体、仕上げ流
体または改修流体にはない優れた効果を示す。
g.Effect of the Invention The thickener of the present invention exhibits an excellent thickening effect in brine composed of a high concentration of inorganic electrolyte solution. Alternatively, refurbishment fluids and, if necessary, fluids obtained by adding bridging agents to these fluids, make it possible to drill wells safely and without accidents, and to use wells for production wells under high temperature and high pressure. It shows excellent effects not found in conventional drilling fluids, finishing fluids or renovation fluids, such as no formation failure during finishing or renovation work.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−173085(JP,A) 特開 昭56−24413(JP,A) 特開 昭61−211392(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-173085 (JP, A) JP-A-56-24413 (JP, A) JP-A-61-211392 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】カチオン性ビニル単量体と下記一般式で表
されるビニル単量体を構成成分とする共重合体からなる
ことを特徴とする坑井の掘削流体用、仕上げまたは改修
流体用増粘剤。 〔式中、R1、R2はC1〜C4のアルキル基、R3はトリメチレ
ンまたはペンタメチレンである。〕
1. A well drilling fluid, a finishing fluid or a refurbishment fluid comprising a copolymer comprising a cationic vinyl monomer and a vinyl monomer represented by the following general formula: Thickener. Wherein R 1 and R 2 are a C 1 -C 4 alkyl group, and R 3 is trimethylene or pentamethylene. ]
【請求項2】石油、天然ガス等の坑井の掘削において循
環流体として使用される無機塩類溶液からなる流体に、
特許請求の範囲(1)の増粘剤を添加したことを特徴と
する坑井の掘削流体。
2. A fluid comprising an inorganic salt solution used as a circulating fluid in drilling a well such as oil and natural gas,
A drilling fluid for a well, wherein the thickener according to claim 1 is added.
【請求項3】高温高圧循環下にある石油・天然ガス等の
生産坑井の仕上げ作業または改修作業の際に使用される
無機塩類溶液からなる仕上げまたは改修用流体に、特許
請求の範囲(1)の増粘剤を添加したことを特徴とする
坑井の仕上げまたは改修流体。
3. A finishing or repairing fluid comprising an inorganic salt solution used for finishing or repairing a production well for oil, natural gas or the like under high-temperature and high-pressure circulation. A finishing or refurbishment fluid for a well, characterized by adding a thickener according to (1).
【請求項4】ブリッジング剤を添加混合したことを特徴
とする特許請求の範囲(3)に記載の仕上げまたは改修
流体。
4. The finishing or modifying fluid according to claim 3, wherein a bridging agent is added and mixed.
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