NO20121141A1 - Viskosifiserende middel ved null skjaerpakjenning - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår generelt bruk av en behandlingsvæske med additiver som modifiserer reologiske karakteristika. Med noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes fremgangsmåter for bruk av en behandlingsvæske som omfatteren vandig væske og et assosiativt polymeradditiv, hvor det assosiative polymeradditivet øker behandlingsvæskens PV med mer enn 50 %, og hvor det assosiative polymeradditivet øker flytpunktet med ikke mer enn 30 % av den korresponderende økning i PV i forhold til en behandlingsvæske uten det assosiative polymeradditivet, i en del av en underjordisk formasjon.

Description

Bakgrunn

Denne oppfinnelsen angår generelt fremgangsmåter og blandinger for behandling av underjordiske formasjoner, og nærmere bestemt behandlingsvæsker med additiver som modifiserer væskens reologiske karakteristika.

Polymere midler, så som kationiske polymerer, og polyakrylamidpolymerer, polysakkarider, syntetiske polymerer og lignende med høy molekylvekt har tidligere blitt tilsatt til behandlingsvæsker for å oppnå de ønskede egenskaper for en rekke underjordiske behandlinger. Slike behandlinger innbefatter, men er ikke begrenset til, boring, stimuleringsbehandlinger (f.eks. fraktureringsbehandlinger, surgjørende behandlinger etc.) og kompletteringsoperasjoner (f.eks. sementering, sandregulerende behandlinger som gruspakking etc.). Som anvendt her, refererer termen "behandling" eller "behandle" til enhver underjordisk operasjon hvor det anvendes en væske i sammenheng med en ønsket funksjon og/eller for et ønsket formål. Termen "behandling" eller "behandle" inne-bærer ikke noen bestemt virkning av væsken eller noen bestemt komponent i denne.

Tradisjonelle behandlingsvæsker kan grupperes i to klasser. Slike klasser innbefatter oljebaserte behandlingsvæsker og vannbaserte behandlingsvæsker. Mens oljebaserte behandlingsvæsker kan ha overlegne karakteristika, kan vannbaserte behandlingsvæsker være mer økonomiske å anvende og mindre skadelige for formasjonen og for om-givelsene.

Det er ofte viktig å ta i betraktning væskens reologiske parametere når det bedømmes anvendelse av en behandlingsvæske for et gitt formål. For anvendelse som en underjordisk behandlingsvæske bør en væske generelt være i stand til å beholde en viskositet som er egnet for den ønskede operasjonen. For eksempel har en borevæske fortrinnsvis tilstrekkelig viskositet til å kunne transportere borekaks til overflaten uten å bli så viskøs at det påvirker boreoperasjonen. Likeledes har en sementeringsvæske fortrinnsvis tilstrekkelig viskositet til å forhindre separasjon av faste sementkomponenter fra væske-komponentene i tilstrekkelig tid til at sementen får stivne. Økt væskeviskositet (f.eks. sementviskositet, borevæskeviskositet etc.) kan imidlertid resultere i problematisk klebing til borestrengen og økt sirkulasjonstrykk som kan bidra til problemer med tapt sirkulasjon i formasjonen. Faste partikler, så som forskjellige leirer, er vanlig anvendt som en måte til å opprettholde tilstrekkelig viskositet i slike behandlingsvæsker. Disse faste partiklene kan kreve kraftig agitering av væsken for å oppnå full aktiv tilstand og gi en viskositets-økning. Tidspress kan gjøre at væsken blir tilberedt hurtig for transport til boreoperasjonen. Som et resultat kan det forekomme utilstrekkelig skjærpåvirkning og overbehand-ling når det anvendes faste partikler. I tillegg kan faste partikler påvirke både væskens viskositet og væskens flytpunkt, som er et mål på den initielle kraften som kreves for å få væsken til å flyte.

I tillegg til å forhindre separasjon av faste sementkomponenter fra væskekompo-nentene under både dynamiske og statiske betingelser, bør sementeringsvæsken ha lav nok viskositet når de er under skjærpåvirkning (under pumping), slik at det kan oppnås effektiv anbringelse av slike væsker selv i trange ringrom, tilfeller som kan forventes på grunn av sterkt eksentrisk anbringelse av foringsrør.

Vandige behandlingsvæsker som ikke inneholder faste partikler, kan gi mange fordeler dersom de kan beholde egenskapene til en oljebasert behandlingsvæske samtidig som de opprettholder mange av fordelene ved å anvende en vannbasert behandlingsvæske.

Sammenfatning

Denne oppfinnelsen angår generelt fremgangsmåter og blandinger for behandling av underjordiske formasjoner, og nærmere bestemt behandlingsvæsker med additiver som modifiserer væskens reologiske karakteristika.

Noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåter som omfatter å tilveiebringe en behandlingsvæske omfattende en vandig væske og et assosiativt polymeradditiv, hvor det assosiative polymeradditivet øker behandlingsvæskens PV med mer enn minst 50 %, og hvor det assosiative polymeradditivet øker flytpunktet med ikke mer enn ca. 30 % av den korresponderende økning i PV i forhold til en behandlingsvæske uten det assosiative polymeradditivet; og anbringe behandlingsvæsken i minst en del av en underjordisk formasjon.

Andre utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåter som omfatter å tilveiebringe en behandlingsvæske omfattende en vandig væske og et assosiativt polymeradditiv, hvor det assosiative polymeradditivet omfatter hydrofob, alkoksylert aminoplast; og anbringe behandlingsvæsken i minst en del av en underjordisk formasjon.

Ytterligere andre utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse angår blandinger omfattende en vandig basisvæske, et assosiativt polymeradditiv omfattende en hydrofob, alkoksylert aminoplast; og minst én forbindelse omfattende et additiv valgt fra gruppen bestående av: partikkelformet proppemiddel, sement, borekaks, salt, eller en kombinasjon derav.

Trekkene og fordelene ved den foreliggende oppfinnelse vil bli åpenbare for fagfolk på området. Selv om tallrike endringer kan gjøres av fagfolk på området, er slike endringer innen oppfinnelsens idé.

Kort beskrivelse av tegninger

Disse tegningene illustrerer bestemte aspekter ved noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse.

Figur 1 viser den kjemiske sammensetning av HASE-polymerer som bærer n-alkylhydrofober.

Detaljert beskrivelse

Denne oppfinnelsen angår generelt fremgangsmåter og blandinger for behandling av underjordiske formasjoner, og nærmere bestemt behandlingsvæsker med additiver som modifiserer væskens reologiske karakteristika.

Selv om fremgangsmåten og væsken ifølge den foreliggende oppfinnelse kan ha mange fordeler, vil bare noen bli diskutert her. En av de mange potensielle fordeler ved fremgangsmåtene og blandingene ifølge den foreliggende oppfinnelse er at de kan ha for-bedrede suspensjonskarakteristika på grunn av dannelsen av et assosiativt polymernettverk. For eksempel kan tilsetningen av et assosiativt polymeradditiv øke behandlingsvæskens viskositet uten en korresponderende økning i væskens flytpunkt. Eksempler på anvendelige behandlingsvæsker i sammenheng med den foreliggende oppfinnelse kan innbefatte: borevæsker, retningsborevæsker, sementer, fraktureringsvæsker, skillevæsker mellom forskjellige væsketyper (f.eks. sement- og borevæske), viskøse tetningsvæsker for utsettelse av brønnoperasjoner, høy viskøse sveipevæsker for å hjelpe til med transport av kaks, og andre forskjellige oppgaver som krever viskøse væsker. Økningen i væskens viskositet kan hjelpe til med å suspendere partikler i væsken (f.eks. partikkelformet proppemiddel i en fraktureringsvæske eller faste sementstoffer i en sementblanding). I en utførelsesform kan en væske ifølge den foreliggende oppfinnelse demonstrere økt viskositet uten noen korresponderende økning i flytpunktet, og væsken kan vise økt viskositet uten behov for faststoffadditiver, så som vektøkende midler eller organofile leirer.

For formålene med å beskrive behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse, er det anvendelig å beskrive bestemte reologiske egenskaper innbefattende flytpunkt ("YP"), lavskjærviskositet, plastisk viskositet ("PV"), den ekvivalente sirkulasjons-densitet ("ECD") og flytspenning (tau null). YP er definert som flytspenning oppnådd ved den reologiske modellen Bingham-Plastic ved ekstrapolering til en skjærhastighet lik null. Den kan beregnes ved å anvende 300 omdreininger per minutt ("rpm") og avlesninger ved 600 rpm skjærhastighet på et standard oljefeltreometer. Likeledes er flytspenningen, eller tau null, spenningen som må påføres et materiale for at det skal begynne å strømme (eller flyte), og kan vanligvis beregnes fra reometeravlesninger målt ved hastigheter på 3, 6, 100, 200, 300 og 600 rpm. Ekstrapoleringen for å bestemme flytspenning kan utføres ved å anvende minste kvadrats tilpasning eller kurvetilpasning til Herschel-Bulkley-reologi-modellen. En mer hensiktsmessig måte å estimere flytspenningen på, er ved å beregne flytpunktet ved lavskjærpåkjenning ("LSYP") med samme formel som vist nedenfor i ligning 2, dog med 6 rpm og 3 rpm avlesninger i stedet for henholdsvis 600 og 300 rpm avlesninger. PV representerer viskositeten hos en væske ved ekstrapolering til uendelig skjærhastighet og kan også betegnes som p^f. PV og YP beregnes med følgende lignings-sett:

ECD er den effektive sirkulasjonsdensiteten utøvd av en væske mot formasjonen eller foringsrøret ved å ta i betraktning strømningshastigheten og trykkfallet i ringrommet over punktet som betraktes. En høy PV kan øke ECD på grunn av større trykkfall i ringrommet forårsaket av indre væskefriksjon.

Disse reologiske egenskaper kan måles ved å anvende standard testprosedyrer og standard testutstyr kjent av fagfolk på området. For eksempel kan egenskaper som plastisk viskositet uttrykt i centipoise, lavskjærviskositet uttrykt i måleravlesninger, flytpunkt og LSYP uttrykt i lb/100 ft<2>[0,48 N/m<2>], og gelstyrke uttrykt i lb/100 ft2 bestemmes med "ANSI/API RP 10B: Recommended Practice for Field Testing Oil-based Drilling Fluids", ved å anvende et 115 volt motordrevet viskosimeter, så som et FANN Model 35-A V-G-meter, hvilket innlemmes her i sin helhet gjennom henvisning. Rotasjonsmålingene representerer standardhastigheter som avlesningene er tatt ved. Faktiske rotasjonshastigheter kan variere svakt, og kan om nødvendig korrigeres ved å anvende korreksjonsfaktorer.

Behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter en vandig basisvæske og et assosiativt polymeradditiv. I noen utførelsesformer kan det assosiative polymeradditivet omfatte restmonomerer fra produksjonen av det assosiative polymeradditivet. Et assosiativt polymernettverk kan dannes ved assosiasjon og nettverksdannelse av molekylene i de assosiative polymeradditivpolymerene i den vandige væsken. Eventuelt kan behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatte ytterligere komponenter.

Den vandige basisvæske anvendt i utførelsesformer av behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan være ferskvann, saltvann (f.eks. vann som inneholder ett eller flere oppløste salter), saltlake (f.eks. mettet saltvann), sjøvann og enhver kombinasjon derav. Saltlakene kan hovedsakelig inneholde ethvert egnet salt innbefattende, men ikke nødvendigvis begrenset til, salter basert på metaller, så som kalsium, magnesium, natrium, kalium, cesium, sink, aluminium og litium. Saltene kan hovedsakelig inneholde ethvert anion, hvor foretrukne anioner er mindre kostbare anioner innbefattende, men ikke nødvendigvis begrenset til, klorider, bromider, formiater, acetater og nitrater. Valget av saltlake kan endre de assosiative egenskapene hos det assosiative polymeradditivet i behandlingsvæsken. En person med vanlige kunnskaper i faget vil ved å utnytte denne beskrivelsen, forstå hvilken type saltlake og ionekonsentrasjon som er nødvendig i en bestemt anvendelse ifølge den foreliggende oppfinnelse, avhengig blant andre faktorer av andre komponenter i behandlingsvæsken, de ønskede assosiative egenskaper hos slike væsker og lignende. Generelt kan den vandige væsken ha enhver opprinnelse, forutsatt at den ikke inneholder et overskudd av forbindelser som kan ha uheldig innvirkning på andre komponenter i behandlingsvæsken. Den vandige basisvæsken kan i utførelses-former av behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse være til stede i en mengde i området fra ca. 5 vekt% til ca. 99 vekt% av behandlingsvæsken. I bestemte utførelsesformer kan basisvæsken være til stede i behandlingsvæsken ifølge den fore liggende oppfinnelse i en mengde i området fra ca. 10 vekt% til ca. 90 vekt% av behandlingsvæsken.

Behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter også et assosiativt polymeradditiv. Som anvendt her, refererer et "assosiativt polymeradditiv" til en hydrofobt modifisert, vannløselig polymer med evne i en vannløsning til å virke på seg selv og på andre forbindelser og danne et assosiativt nettverk. Det assosiative polymeradditivet omfatter generelt en vannløselig polymerryggrad koblet til minst ett hydrofobt segment. I bestemte utførelsesformer kan den assosiative polymeren være lineær eller for-grenet. I noen tilfeller kan lineære polymerryggrader ha bedre assosiative egenskaper, siden de kan foldes frem og tilbake med mindre sterisk hindring. Et assosiativt nettverk dannet ved interaksjon av de assosiative polymeradditivmolekylene i en vannløsning kan virke til å modifisere behandlingsvæskens reologiske egenskaper. For eksempel kan tilsetning av et assosiativt polymeradditiv øke behandlingsvæskens viskositet uten noen korresponderende økning i væskens flytpunkt. En slik modifikasjon kan anvendes til å gjøre en væske mer lik en modell, så som en newtonsk væskemodell eller en kraftlov-modell.

Det assosiative polymeradditivet ifølge den foreliggende oppfinnelse bør tilsettes til den vandige basisvæsken i tilstrekkelig mengde til å danne de ønskede assosiative polymernettverkene i behandlingsvæsken. I bestemte utførelsesformer kan det assosiative polymeradditivet være til stede i en mengde i området fra ca. 0,01 vekt% til ca. 15 vekt% av behandlingsvæsken. I bestemte utførelsesformer kan det assosiative polymeradditivet være til stede i en mengde fra ca. 0,1 vekt% til ca. 4 vekt% av behandlingsvæsken. En person med vanlige kunnskaper i faget vil ved å utnytte denne beskrivelsen, innse hvilken mengde assosiativt polymeradditiv som må innlemmes i en bestemt anvendelse ifølge den foreliggende oppfinnelse, avhengig blant andre faktorer av de andre komponentene i behandlingsvæsken, de ønskede egenskapene hos de assosiative polymernettverkene i behandlingsvæsken og lignende.

I en utførelsesform kan det assosiative polymeradditivet ha en molekylvekt i området fra ca. 10 000 til ca. 10 000 000.1 noen utførelsesformer kan molekylvekten være i området fra ca. 500 000 til ca. 1 500 000.1 noen utførelsesformer kan denne molekylvekten variere hos de individuelle molekylene i det assosiative polymeradditivet i behandlingsvæsken (f.eks. kan et område med molekylvekter være til stede i behandlingsvæsken). En med vanlige kunnskaper i faget vil ved å utnytte denne beskrivelsen, innse den passende størrelsen for en gitt anvendelse.

Egnede assosiative polymeradditiver omfatter generelt hydrofobe, alkoksylerte aminoplastpolymerer, så som hydrofobt modifiserte, etoksylerte uretaner (HEUR), eller hydrofobt modifiserte, alkalisvellbare emulsjoner (HASE), så som etoksylerte amino-plaster og polyetylenglykol substituert med en aminoplast. Et eksempel på en kjemisk konstitusjon hos en egnet HASE-polymer med en n-alkylhydrofob er vist på figur 1.

Den hydrofobe, alkoksylerte aminoplastpolymeren kan generelt være ikke-ionisk og kan omfatte et hydrofobt segment forbundet med en aminoplast via en koblende funksjonell gruppe. Den vannløselige polymerryggraden omfatter generelt en aminoplast. Aminoplasten kan eventuelt omfatte ytterligere funksjonelle grupper. Som anvendt her, refererer en aminoplast til en A-trinnsklasse av varmherdende harpikser og er basert på reaksjonsproduktet av et amin og et aldehyd og/eller de beslektede acetaler som inneholder aminer eller amider. En aminoplastmonomer kan omfatte en aminogruppe som kan være bundet til minst én alkylol eller alkyloleter eller alkylolester som funksjonell gruppe. De funksjonelle gruppene kan gi aminoplastmonomeren reaktivitet, slik at aminoplasten kan delta i ytterligere reaksjoner og danne en hydrofob, alkoksylert aminoplastpolymer. Aminoplastens skjelettenhet kan omfatte strukturen av aminoplasten minus en forlatende gruppe bundet til alkylenet i alkylolen eller alkyloleteren eller alkylolesteren av aminoplasten, uansett om noen av de forlatende grupper blir fjernet fra aminoplasten eller ikke.

I noen utførelsesformer kan aminoplastens skjelettenhet omfatte minst to amino-grupper. Aminoplastens skjelettenhet kan ta del i en kondensasjonsreaksjon som kan generere en polymer med lav til moderat molekylvekt, en sterkt tverrbundet polymer ved homopolymerisasjon eller kopolymerisasjon, eller en modifikasjon av aminoplastens skjelettenhet for å tilveiebringe ytterligere funksjonelle grupper eller fjerne noen funksjonelle grupper. I noen utførelsesformer kan aminoplasten være polymerisert, slik at det er dannet en aminoplastryggrad med eventuelt ytterligere funksjonelle grupper bundet til aminoplastpolymeren.

I noen utførelsesformer omfatter den hydrofobe, alkoksylerte aminoplastpolymeren ett eller flere hydrofobe segmenter. Som anvendt her, kan et hydrofobt segment referere til den delen i det assosiative polymeradditivet som har minst én hydrofob gruppe. I en utførelsesform kan den hydrofobe gruppe omfatte fra 1 til 24 karbonatomer, og kan innbefatte mettede, umettede, alifatiske (innbefattende lineære, sykliske og forgrenede) forbindelser eller grupper, og/eller aromatiske forbindelser eller grupper. Slike hydrofobe grupper kan innbefatte, men er ikke begrenset til, lineære eller forgrenede alkyl-, alkenyl-, sykloalkyl-, aryl-, alkaryl-, aralkylhydrokarboner og halogensubstituerte alkyl-, sykloalkyl-, aryl-, alkylaryl-, akryloyl-, arylakylhydrokarboner og blandinger derav. Uten å ville være bundet til noen teori, antas at de hydrofobe segmenter danner assosiasjoner via f.eks. fysiske tverrbindinger, van der Waals-krefter og/eller elektro-statiske interaksjoner med hverandre eller med ytterligere komponenter i behandlingsvæsken.

I noen utførelsesformer kan det hydrofobe segmentet være bundet til den vann-løselige polymerryggraden via en koblende funksjonell gruppe. De koblende funksjonelle gruppene i det assosiative polymeradditivet kan tilveiebringe reaktiviteten og bindings-punktene for å binde den vannløselige polymerryggraden kjemisk til det hydrofobe segmentet. Den koblende funksjonelle gruppe kan generelt omfatte enhver funksjonell gruppe med evne til å danne en binding mellom den vannløselige polymerryggraden og en hydrofob gruppe. Den koblende funksjonelle gruppe kan innbefatte, men er ikke begrenset til, en gruppe så som et hydroksyl, et karboksyl, en eter, en ester, et sulfhydryl og et isocyanat, derivater derav, eller kombinasjoner derav. Andre eksempler på den koblende funksjonelle gruppe kan innbefatte, men er ikke begrenset til, en aminogruppe, etylenisk, umettet gruppe, epoksidgruppe, karboksylsyregruppe, karboksylsyreestergruppe, karboksylsyrehalogenidgruppe, amidgruppe, fosfatgruppe, sulfonatgruppe, sulfonyl-halogenidgruppe, organisk silangruppe, acetylengruppe, fenolgruppe, syklisk karbonat-gruppe, isocyanatgruppe og karbodiimidgruppe.

I noen utførelsesformer bør antallet hydrofobe segmenter per assosiativt polymeradditivmolekyl være tilstrekkelig til å generere intermolekylære interaksjoner i en vann-løsning, slik at det tillates dannelse av et assosiativt polymernettverk. I en utførelsesform kan det assosiative polymeradditivet generelt omfatte minst 0,25 til ca. 25 hydrofobe segmenter per molekyl. I noen utførelsesformer kan det assosiative polymeradditivet omfatte fra ca. 0,5 til ca. 10 hydrofobe segmenter per molekyl. Antallet hydrofobe segmenter per assosiativt polymeradditivmolekyl kan endres gjennom variasjoner i reaktantkonsen-trasj onene under fremstillingen av det assosiative polymeradditivet.

I noen utførelsesformer kan de hydrofobe segmentene på det assosiative polymeradditivet omfatte fra ca. 5 vekt% til ca. 50 vekt% av det totale assosiative polymermolekylet. I en annen utførelsesform kan den hydrofobe del av det assosiative polymeradditivet omfatte fra ca. 10 vekt% til ca. 40 vekt% av det totale assosiative polymermolekylet. Som notert ovenfor, bør vektfraksjonen av den hydrofobe delen av molekylet være tilstrekkelig til å generere de ønskede intermolekylære interaksjoner mellom de assosiative polymermolekylene i en vannløsning.

Det assosiative polymeradditivet som kan anvendes til å danne de assosiative polymernettverkene ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan syntetiseres ved å inkorpo-rere hydrofobe segmenter i en vannløselig polymerryggrad ved å anvende enhver egnet metode. Egnede metoder innbefatter polymerisasjon med kjedevekst, polymerisasjon med trinnvis vekst og etterpolymerisasjonsmekanismer for naturlig forekommende polymerer og polymerer som ble dannet ved polymerisasjon med kjedevekst eller trinnvis vekst. Spesifikke eksempler kan innbefatte, men er ikke begrenset til: å omsette hydrofober med en vannløselig polymerreaktant som inneholder koblende grupper eller korresponderende forløper for koblende gruppe for å danne det assosiative polymeradditivet; å omsette kondensasjonsmonomerer og/eller prepolymerer sammen med en forløper for koblende gruppe for å danne kondensasjonspolymerer, hvor en av reaktantene gir det påkrevde hydrofobe innhold i det endelige assosiative polymeradditivet; og omsette olefinisk umettede monomerer og/eller prepolymerer ved addisjonspolymerisasjon, hvor minst én av reaktantene inneholder det påkrevde hydrofobe innhold for det endelige assosiative polymeradditivet. I de fleste tilfeller er dette ikke en modifikasjon med etterpolymerisa sjon. Den hydrofobe modifikasjonen blir således inkorporert i polymerstrukturen etter hvert som den dannes. I noen tilfeller kan imidlertid denne modifikasjonen utføres som etterpolymerisasjon, f.eks. ved en egnet modifikasjonsreaksjon. Restmonomer kan forbli i polymeren.

Graden av reologisk modifikasjon hos det assosiative polymeradditivet kan avhenge av en rekke faktorer innbefattende, men ikke begrenset til, graden av hydrofob modifikasjon på det assosiative polymeradditivet, mikrostrukturen hos det assosiative polymeradditivet og konsentrasjonen av det assosiative polymeradditivet i behandlingsvæsken. I bestemte utførelsesformer kan intrapolymerinteraksjoner bli mer fremtredende ved lave polymerkonsentrasjoner og høy tetthet av hydrofobe segmenter langs den vann-løselige polymerryggraden. I slike utførelsesformer kan en kompakt, kuleformet konfor-masjon dannes og gi opphav til organiserte hydrofobe mikrodomener i nettverket med micellelignende egenskaper. I andre utførelsesformer kan interpolymerinteraksjoner bli mer fremtredende, vanligvis ved lavere forhold hydrofob/vannløselig polymerryggrad og ved høyere konsentrasjoner av det assosiative polymeradditivet. En høy konsentrasjon av assosiativt polymeradditiv kan lede til kjedeoverlapping og hydrofobe clustere som øker behandlingsvæskens viskositet ved å danne et assosiativt polymernettverk. En med vanlige kunnskaper i faget vil ved å utnytte denne beskrivelsen, forstå betingelsene som er nødvendige for å oppnå passende intrapolymer- og interpolymerassosiasjoner for å danne de assosiative polymernettverkene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

I noen utførelsesformer kan det assosiative polymeradditivet anvendes til å endre behandlingsvæskens reologiske egenskaper. I noen utførelsesformer kan det assosiative polymeradditivet øke behandlingsvæskens viskositet, som målt med PV, uten noen korresponderende økning i væskens flytpunkt. I noen utførelsesformer kan det assosiative polymeradditivet øke behandlingsvæskens PV samtidig som det begrenser økningen i flytpunkt til ikke mer enn ca. 30 % av den korresponderende økning i PV. I noen utførelses-former kan det assosiative polymeradditivet øke behandlingsvæskens PV med minst 50 %. Dersom det assosiative polymeradditivet øker behandlingsvæskens PV med 100 %, vil flytpunktet øke med ikke mer enn 30 %. Dersom det assosiative polymeradditivet som et alternativt eksempel øker behandlingsvæskens PV med 300 %, vil flytpunktet øke med ikke mer enn 90 %. I en annen utførelsesform kan det assosiative polymeradditivet øke behandlingsvæskens PV samtidig som det begrenser økningen i flytpunktet til ikke mer enn ca. 20 % av den korresponderende økning i PV.

Uten å mene å være bundet av noen teori, menes det at de assosiative polymernettverkene som dannes på grunn av det assosiative polymeradditivet, kan hjelpe til med å forhindre bunnfelling av partikler i behandlingsvæsken når væsken er i ro. Det menes at de assosiative bindingene som dannes når væsken er i ro, kan forhindre partikkelutfelling og således dannelsen av fritt vann i behandlingsvæsken. Forhindringen av fritt vann på grunn av dannelsen av det assosiative polymernettverket kan skje uten noen signifikant økning i behandlingsvæskens flytpunkt. For eksempel kan en behandlingsvæske som inneholder en sement, oppvise en reduksjon i dannelsen av fritt vann når oppløsningen ikke flyter; potensiell økning i sluttegenskapene hos sementen så snart den har stivnet. I en utførelsesform kan behandlingsvæsken oppvise minst 30 % reduksjon i fritt vann, eller alternativt 40 % reduksjon i fritt vann, avhengig av mengden assosiativt polymeradditiv som er innlemmet i behandlingsvæsken.

Ytterligere additiver kan innlemmes i behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse, slik det er ønsket for en bestemt anvendelse, innbefattende, men ikke begrenset til, surfaktanter, sammenbindende midler, polyoler, fluidtapsregulerende midler, pH-justerende midler, pH-buffere, skiferstabilisatorer, kombinasjoner derav og lignende. For eksempel kan polyoler innlemmes i en behandlingsvæske og kan forbedre den termiske stabiliteten. Videre kan en rekke ytterligere additiver som er egnet for anvendelse ved den valgte operasjonen, innlemmes i behandlingsvæsken, slik det er bedømt å være hensiktsmessig av en fagmann på området i lys av denne beskrivelsen.

I noen utførelsesformer kan behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse ha økt termisk stabilitet i nærvær av saltlake versus vann. I bestemte utførelses-former kan økningen i termisk stabilitet tilskrives minimeringen av hydrolytisk angrep på grunn av minsket fritt vann i behandlingsvæsken. I andre utførelsesformer menes det at økningen i termisk stabilitet hos den vandige basisvæske kan skyldes endring i kontakten mellom det vandige medium og ryggraden i polymerkjedene, f.eks. ved å gjøre det lettere å beskytte acetalbindingen (f.eks. 1,4-glykosidbinding) i ryggraden. Acetalbindingen er antatt generelt å være ubeskyttet i ikke-assosierte, umodifiserte polymerer.

I noen utførelsesformer kan surfaktanter anvendes til å gjøre det lettere å danne assosieringer. Det antas at de hydrofobe gruppene i de nettverksdannende polymerer kan komme til å bli inkorporert i surfaktantmiceller som kan virke som en type tverrbinder. I bestemte utførelsesformer kan egnede surfaktanter være en ikke-viskoelastisk surfaktant. Egnede surfaktanter kan være anioniske, ikke-ioniske, kationiske eller zwitterioniske. Polymere surfaktanter kan også anvendes. Vandige væsker som inneholder surfaktantene, kan respondere på skjærpåkjenning med en newtonsk eller viskoelastisk oppførsel. Anioniske surfaktanter med newtonsk, reologisk oppførsel foretrekkes. Eksempler på egnede anioniske surfaktanter innbefatter, men er ikke begrenset til, natriumdecylsulfat, natriumlaurylsulfat, alfa-olefinsulfonat, alkyletersulfater, alkylfosfonater, alkansulfonater, fettsyresalter, arylsulfonsyresalter, og kombinasjoner derav. Eksempler på egnede kationiske surfaktanter innbefatter, men er ikke begrenset til, trimetylkokosammoniumklorid, trimetyltalgammoniumklorid, dimetyldikokosammoniumklorid, [bis(2 -hydroksyetyl)talg-amin, bis(2-hydroksyetyl)erucylamin, bis(2-hydroksyetyl)kokosamin], cetylpyridinium-klorid, og kombinasjoner derav. Fortrinnsvis bør den valgte surfaktanten vise newtonsk eller viskoelastisk oppførsel når den er til stede i vann alene i konsentrasjoner på mindre enn 20 %.

I bestemte andre utførelsesformer kan surfaktanten være en viskoelastisk surfaktant. De viskoelastiske surfaktantene anvendt i den foreliggende oppfinnelse, kan omfatte enhver viskoelastisk surfaktant som er kjent i faget, ethvert derivat derav eller enhver kombinasjon derav. Termen "derivat" er definert her som enhver forbindelse som er dannet av en av de opplistede forbindelser, f.eks. ved å erstatte ett atom i en av de opplistede forbindelser med et annet atom eller atomgrupper, ionisere en av de opplistede forbindelser, eller danne et salt av en av de opplistede forbindelser. Disse viskoelastiske surfaktantene kan være kationiske, anioniske, ikke-ioniske eller amfotere av natur. De viskoelastiske surfaktantene kan omfatte ethvert antall forskjellige forbindelser, innbefattende metylestersulfonater (f.eks. som beskrevet i US patentsøknader nr. 11/058 660, 11/058 475, 11/058 612 og 11/058 611, innlevert 15. februar 2005, hvor de relevante beskrivelser i disse er innlemmet her gjennom henvisning), hydrolysert keratin (f.eks. som beskrevet i US patent nr. 6 547 871, hvor den relevante beskrivelse i dette er innlemmet her gjennom henvisning), sulfosuksinater, taurater, aminoksider, etoksylerte amider, alkoksylerte fettsyrer, alkoksylerte alkoholer (f.eks. laurylalkoholetoksylat, etoksylert nonylfenol), etoksylerte fettaminer, etoksylerte alkylaminer (f.eks. kokosalkylaminetoksy-lat), betainer, modifiserte betainer, alkylamidbetainer (f.eks. kokosamidpropylbetain), kvaternære ammoniumforbindelser (f.eks. trimetyltalgammoniumklorid, trimetylkokosammoniumklorid), derivater derav og kombinasjoner derav. Termen "derivat" er definert her til å innbefatte enhver forbindelse som er dannet av en av de opplistede forbindelser, f.eks. ved å erstatte ett atom i den opplistede forbindelse med et annet atom eller atomgrupper, omleire to eller flere atomer i den opplistede forbindelse, ionisere de opplistede forbindelsene, eller danne et salt av den opplistede forbindelse.

Egnede viskoelastiske surfaktanter kan omfatte blandinger av flere forskjellige forbindelser, innbefattende, men ikke begrenset til, blandinger av et ammoniumsalt av et alkyletersulfat, en kokosamidpropylbetainsurfaktant, en kokosamidpropyldimetylamin-oksidsurfaktant, natriumklorid og vann; blandinger av et ammoniumsalt og en alkyleter-sulfatsurfaktant, en kokosamidpropylhydroksysultainsurfaktant, en kokosamidpropyl-dimetylaminoksidsurfaktant, natriumklorid og vann; blandinger av en etoksylert alkoholetersulfatsurfaktant, en alkyl- eller alkenamidpropylbetainsurfaktant og en alkyl- eller alkendimetylaminoksidsurfaktant; vannløsninger av en alfa-olefinisk sulfonatsurfaktant og en betainsurfaktant; og kombinasjoner derav. Eksempler på egnede blandinger av en etoksylert alkoholetersulfatsurfaktant, en alkyl- eller alkenamidpropylbetainsurfaktant og en alkyl- eller alkendimetylaminoksidsurfaktant er beskrevet i US patentskrift nr.

6 063 738, hvor den relevante beskrivelse i dette er innlemmet her gjennom henvisning. Eksempler på egnede vannløsninger av en alfa-olefinisk sulfonatsurfaktant og en betainsurfaktant er beskrevet i US patentskrift nr. 5 879 699, hvor den relevante beskrivelse i dette er innlemmet her gjennom henvisning. Egnede viskoelastiske surfaktanter kan også omfatte "katanioniske" surfaktantsystemer som omfatter par av motsatt ladede surfak tanter som virker som motioner overfor hverandre, og kan danne ormlignende miceller. Eksempler på slike katanioniske surfaktantsystemer innbefatter, men er ikke begrenset til, natriumoleat(NaO)/oktyltrimetylammoniumklorid (C8TAC)-systemer, stearyltrimetyl-ammoniumklorid(C 18TAC)/kaprylsyrenatriumsalt(NaCap)-systemer og cetyltrimetyl-ammoniumtosylat(CTAT)/natriumdodecylbenzensulfonat(SDBS)-systemer.

Eksempler på kommersielt tilgjengelige viskoelastiske surfaktanter som er egnet for anvendelse ved den foreliggende oppfinnelse, kan innbefatte, men er ikke begrenset til, "Mirataine BET-0 30" (en oleamidpropylbetainsurfaktant fra Rhodia Inc., Cranbury, New Jersey), "Aromox APA-T" (aminoksidsurfaktant fra Akzo Nobel Chemicals, Chicago, Illinois), "Ethoquad 0/12 PG" (en fettaminetoksylatkvatsurfaktant fra Akzo Nobel Chemicals, Chicago, Illinois), "Ethomeen T/12" (en fettaminetoksylatsurfaktant fra Akzo Nobel Chemicals, Chicago, Illinois), "Ethomeen S/12" (en fettaminetoksylatsurfaktant fra Akzo Nobel Chemicals, Chicago, Illinois) og "Rewoteric AM TEG" (en amfoter surfaktant av talgdihydroksyetylbetain fra Degussa Corp., Parsippany, New Jersey). Når surfaktanten anvendes, kan den innlemmes i behandlingsvæsken i en mengde fra ca.

0,1 vekt% til ca. 20 vekt% av behandlingsvæsken. Man bør merke seg at dersom det anvendes for mye surfaktant, kan dannelsen av miceller i væsken ha negativ innvirkning på hele væsken. Egnede surfaktanter for anvendelse ved den foreliggende oppfinnelse har representative strukturer vist på figur 1.

Behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse kan eventuelt omfatte en pH-buffer. pH-bufferen kan være innlemmet i behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse for å holde pH i et ønsket område, blant annet for å øke behandlingsvæskens stabilitet. Eksempler på egnede pH-buffere innbefatter, men er ikke begrenset til, natrium-karbonat, kaliumkarbonat, natriumbikarbonat, kaliumbikarbonat, natrium- eller kalium-diacetat, natrium- eller kaliumfosfat, natrium- eller kaliumhydrogenfosfat, natrium- eller kaliumdihydrogenfosfat, natriumborat, natrium- eller ammoniumdiacetat, magnesium-oksid, sulfaminsyre og lignende. pH-bufferen kan være til stede i behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse i tilstrekkelig mengde til å opprettholde pH i behandlingsvæsken på et ønsket nivå. En med vanlige kunnskaper i faget vil med kjennskap til denne beskrivelsen finne frem til en passende pH-buffer og mengde pH-buffer for bruk ved en valgt anvendelse.

Eventuelt kan behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse videre innbefatte pH-justerende forbindelser for å justere pH i behandlingsvæsken, blant annet til en ønsket pH for den ønskede operasjonen. Egnede pH-justerende forbindelser innbefatter enhver pH-justerende forbindelse som ikke uheldig reagerer med de andre komponentene i behandlingsvæsken. Eksempler på egnede pH-justerende forbindelser innbefatter, men er ikke begrenset til, natriumhydroksid, kaliumhydroksid, litiumhydroksid, natriumkarbo-nat, kaliumkarbonat, fumarsyre, maursyre, eddiksyre, eddiksyreanhydrid, saltsyre, hydrogenfluorsyre, sitronsyre, hydroksyfluorborsyre, polyasparaginsyre, polysuksinimid, ammoniumdiacetat, natriumdiacetat og sulfaminsyre. Den passende pH-justerende forbindelse og mengden av denne kan avhenge av formasjonskarakteristikkene og -betingelsene, og andre faktorer som er kjent for den enkelte fagmann på området med kjennskap til denne beskrivelsen.

Behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse kan omfatte skiferstabilisatorer. Eksempler på egnede skiferstabilisatorer innbefatter, men er ikke begrenset til, langkjedede alkoholer, polyoler, amininhibitor, natrium- eller kaliumsilikat, partielt hydrolysene polyakrylamider, polyalkenglykoler, anioniske surfaktanter, saltløsninger som f.eks. inneholder natriumklorid, kaliumklorid eller ammoniumklorid; kationiske polymerer og oligomerer, som f.eks. poly(dimetyldiallylammoniumklorid), kationisk poly(akrylamid) og kationisk poly(diemetylaminetylmetakrylat). Generelt vil innføring av væsken som inneholder skiferstabilisatoren i en del av den underjordiske formasjonen, omfatte å presse væsken inn i den porøse del av den underjordiske formasjonen, slik at skiferstabilisatoren minst delvis stabiliserer delen i den underjordiske formasjonen, f.eks. ved å redusere tendensen hos skiferen som er til stede i delen i den underjordiske formasjonen til å svelle eller migrere.

Eventuelt kan behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatte polyoler for hjelp til å fortynne eller fortykke behandlingsvæsken, avhengig av ønskede egenskaper. Egnede polyoler er slike alifatiske alkoholer som inneholder to eller flere hydroksygrupper. Det foretrekkes at polyolen er minst delvis vannblandbar. Eksempler på egnede polyoler som kan anvendes i vannbaserte behandlingsvæsker ifølge denne oppfinnelsen, innbefatter, men er ikke begrenset til, vannløselige dioler, så som etylenglykoler, propylenglykoler, polyetylenglykoler, polypropylenglykoler, dietylenglykoler, trietylen-glykoler, dipropylenglykoler og tripropylenglykoler, kombinasjoner av disse glykoler, derivater av disse og reaksjonsprodukter dannet ved å omsette etylen- og propylenoksid eller polyetylenglykoler og polypropylenglykoler med aktivt hydrogen hos basisforbin-delser (f.eks. polyalkoholer, polykarboksylsyrer, polyaminer eller polyfenoler). Poly-glykolene av etylen er generelt antatt å være vannblandbare ved molekylvekter på minst så høyt som 20 000. Polyglykoler av polypropylen, selv om de gir en svakt bedre slipe-effekt enn etylenglykoler, er antatt å være vannblandbare opp til molekylvekter på bare ca. 1000. Andre glykoler som kan tas i betraktning, innbefatter neopentylglykol, pentan-dioler, butandioler og slike umettede dioler som butyndioler og butendioler. I tillegg til diolene kan triol, glyserol og slike derivater som etylen- eller propylenoksidaddukter anvendes. Andre høyere polyoler kan innbefatte pentaerytritol. En annen klasse poly-hydroksyalkoholer tatt i betraktning, er sukkeralkoholene. Sukkeralkoholene oppnås ved reduksjon av karbohydrater og skiller seg kraftig fra de ovennevnte polyolene. Kombinasjoner og derivater av disse er også egnet.

Valget av polyol som skal anvendes, er sterkt avhengig av den ønskede densiteten hos væsken. Andre faktorer som må tas i betraktning, innbefatter termisk konduktivitet. For væsker med høyere densitet (f.eks. 10,5 ppg eller høyere) kan en polyol med høyere densitet være foretrukket, f.eks. kan trietylenglykol eller glyserol være ønskelig i noen tilfeller. For anvendelser med lavere densitet kan etylen- eller propylenglykol anvendes. I noen tilfeller kan mer salt være nødvendig for å vektøke væsken adekvat til den ønskede densiteten. I bestemte utførelsesformer kan mengden polyol som bør brukes, være fra ca.

40 vol% til ca. 99 vol% av behandlingsvæsken.

Behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse kan omfatte brodannende midler. Når de anvendes, er de brodannende midler fortrinnsvis enten ikke-degraderbare, selv-degraderende eller degraderbare i en egnet renseløsning (f.eks. et gjensidig løsnings-middel, vann, en syreløsning etc). Eksempler på brodannende midler som er egnet for bruk ved fremgangsmåtene ifølge den foreliggende oppfinnelse, innbefatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, magnesiumsitrat, kalsiumsitrat, kalsiumsuksinat, kalsium-maleat, kalsiumtartrat, magnesiumtartrat, vismutsitrat, kalsiumkarbonat, natriumklorid og andre salter, og hydrater derav. Eksempler på degraderbare, brodannende midler kan innbefatte, men er ikke nødvendigvis begrenset til, brodannende midler som omfatter degraderbare materialer, så som degraderbare polymerer. Spesifikke eksempler på egnede degraderbare polymerer innbefatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, polysakkarider, så som dekstraner eller celluloser, kitiner, kitosaner, proteiner, ortoestere, alifatiske polyestere, poly(laktider), poly(glykolider), poly(e-kaprolaktoner), poly(hydroksybuty-rater), poly(anhydrider), alifatiske polykarbonater, poly(ortoestere), poly(aminosyrer), poly(etylenoksider) og polyfosfazener. Kombinasjoner og derivater av disse er også egnet. Et egnet kommersielt tilgjengelig lettvektspartikkelformet materiale er et produkt kjent som "BIO VERT", produsert av Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. "BIO VERT" er et polymermateriale som omfatter 90-100 % polylaktid og som har en tetthet på ca. 1,25.

Når man velger å bruke et bestemt brodannende middel, bør man være klar over virkningen av dette brodannende midlet ved temperaturområdet for anvendelsen. De anvendte brodannende midler er generelt til stede i borevæskeblandingene i en mengde i området fra ca. 1 vekt% til ca. 40 vekt%, mer foretrukket fra ca. 5 vekt% til ca. 25 vekt%. Generelt kan de brodannende midler ha en partikkelstørrelse i området fra ca. 1 lim til ca. 600 \ xm. Fortrinnsvis er størrelsen på partiklene av det brodannende middel i området fra ca. 1 til ca. 200 \ im, men kan variere fra formasjon til formasjon. Den anvendte partikkel-størrelse bestemmes av poreåpningens størrelse i formasjonen.

Behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse kan også omfatte egnede fluidtapsregulerende midler. Ethvert fluidtapsmiddel som er kompatibelt med behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse, er egnet for bruk i den foreliggende oppfinnelse. Eksempler innbefatter, men er ikke begrenset til, mikrogeler, stivelser, silika-mel, gassbobler (energisert fluid eller skum), benzosyre, såper, harpikspartikler, modifi-serere for relativ permeabilitet, degraderbare gelpartikler, diesel dispergert i væske og andre ublandbare fluider. Et annet eksempel på et egnet fluidtapsregulerende additiv er et som omfatter en degraderbar polymer, så som dem listet opp ovenfor. Dersom det er inkludert, bør fluidtapsadditivet tilsettets til en behandlingsvæske ifølge den foreliggende oppfinnelse i en mengde som er nødvendig for å gi den ønskede fluidtapsregulering. I noen utførelsesformer kan et fluidtapsadditiv inkluderes i en mengde fra ca. 0,6 til ca. 240 kg/Ml [ca. 5 til ca. 2000 lb/Mgal] av behandlingsvæsken. I noen utførelsesformer kan fluidtapsadditivet inkluderes i en mengde fra ca. 1,2 til ca. 6 kg/Ml [ca. 10 til ca. 50 lb/Mgal] av behandlingsvæsken. For noen flytende additiver, som diesel, kan disse inkluderes i en mengde fra ca. 0,01 vol% til ca. 20 vol%, i noen utførelsesformer kan disse inkluderes i en mengde fra ca. 1,0 vol% til ca. 10 vol%.

I henhold til utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse som omfatter et assosiativt polymeradditiv, brukes i en rekke egnede anvendelser. Som eksempel kan behandlingsvæsken anvendes i underjordiske operasjoner, innbefattende, men ikke begrenset til, boreoperasjoner, under-balansene boreoperasjoner, overbalanserte boreoperasjoner, surgjøringsoperasjoner, grus-pakkingsoperasjoner, fraktureringsoperasjoner, kompletteringsoperasjoner og sementer-ingsoperasjoner. Blant andre ting kan behandlingsvæsken anvendes i underjordiske væsker som borevæsker, retningsborevæsker, sementer, skillevæsker mellom forskjellige fluidtyper (f.eks. sement og borevæske), piller, viskøse pakkevæsker for å utsette brønn-operasjoner, høyviskøse sveipevæsker for å hjelpe til med transport av kaks og lignende. Som en del av disse operasjonene kan ytterligere komponenter tilsettes til behandlingsvæsken, slik det vil være åpenbart for en med ordinære kunnskaper i faget med kjennskap til denne beskrivelsen. For eksempel kan partikkelformede proppemidler tilsettes til behandlingsvæsken som en del av en fraktureringsvæske som er anvendelig ved en fraktureringsoperasjon. I et annet eksempel kan sement sammen med bestemte faste sementer-ingsstoffer tilsettes til behandlingsvæsken for å danne en sementeringsvæske som er anvendelig ved en sementeringsoperasjon. Som ytterligere et eksempel kan behandlingsvæsken omfatte borekaks, innbefattende både kaks av makro- og mikrostørrelse, når behandlingsvæsken anvendes i forbindelse med en boreoperasjon (f.eks. som en borevæske, en retningsborevæske etc).

I én utførelsesform tilveiebringes ved den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte som omfatter: å tilveiebringe en behandlingsvæske omfattende en vandig basisvæske og et assosiativt polymeradditiv; og anbringe behandlingsvæsken i en underjordisk formasjon.

I én utførelsesform tilveiebringes ved den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte som omfatter: å tilveiebringe en borevæske omfattende en vandig basisvæske og et assosiativt polymeradditiv; og anvende borevæsken til å bore minst en del av et brønnhull i en underjordisk formasjon. Utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan innbefatte å sirkulere borevæsken i et brønnhull under boring.

I noen utførelsesformer hvor behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse anvendes i en fraktureringsoperasjon, kan en del av den underjordiske formasjonen bringes i kontakt med behandlingsvæsken for å danne eller øke én eller flere frakturer i denne, hvor behandlingsvæsken omfatter et assosiativt polymeradditiv. Den ønskede formulering av behandlingsvæsken vil bli bestemt, slik at det oppnås ønsket reologi.

I andre utførelsesformer hvor behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse anvendes i en pakkeoperasjon, kan en del av den underjordiske formasjonen bringes i kontakt med behandlingsvæsken for å danne eller øke én eller flere frakturer i denne, hvor behandlingsvæsken omfatter en vandig basisvæske, et assosiativt polymeradditiv og et partikkelformet proppemiddel (f.eks. grus).

I andre utførelsesformer kan behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse anbringes i brønnhullet som en pille, enten før eller etter stabiliseringen av ukonsoli-derte formasjonspartikler i en seksjon av den underjordiske formasjonen som er penetrert av brønnhullet. Ønsket volum av behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse som føres inn i brønnhullet, er blant annet basert på flere egenskaper hos seksjonen som skal behandles, så som seksjonens dybde og volum, samt andre fysiske egenskaper hos materialet i seksjonen. Behandlingsvæsken kan redusere fluidtapet inn i formasjonen av andre fluider (f.eks. bærervæsker eller kompletteringsvæsker) som kan føres inn i brønn-hullet etter behandlingsvæsken og redusere etterfølgende problemer forbundet med vann-strømning inn i brønnhullet fra den underjordiske formasjonen.

I en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse kan behandlingsvæsken anbringes i den underjordiske formasjonen som en viskosifisert pille ved en underbalansen boreoperasjon. En underbalansen boreoperasjon kan av noen fagfolk på området bli betegnet som en styrt trykkboringsoperasjon. Ved en underbalansert boreoperasjon kan det forekomme influks fra formasjonen. Nitrogen kan anvendes til å be-kjempe dette. Behandlingsvæsken kan gjenvinnes ved å pumpe gass inn i formasjonen for å løfte pillen ut av den underjordiske formasjonen.

Et annet eksempel på en fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter å anvende behandlingsvæsken før en sementeringsoperasjon. I én utførelsesform kan en slik fremgangsmåte omfatte: å tilveiebringe en behandlingsvæske omfattende en vandig basisvæske og et assosiativt polymeradditiv; innføre behandlingsvæsken i en underjordisk formasjon; la behandlingsvæsken bli suspendert og bringe partikler fra brønnhullet til overflaten på et brønnsted lokalisert over den underjordiske formasjonen; innføre en sementblanding i den underjordiske formasjonen; og la sementen stivne i bore-hullet. Den stivnede sementen bør som et resultat ha en tettere binding til formasjonen.

For å få en bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelse er det gitt følgende representative eksempler på visse aspekter ved noen utførelsesformer. På ingen måte skal de følgende eksempler tolkes til å begrense eller definere rammen for oppfinnelsen.

Eksempel 1

De følgende eksempler er gitt i den hensikt å demonstrere brukskarakteristika for behandlingsvæsken ifølge den foreliggende oppfinnelse. Disse testene ble utført hovedsakelig i henhold til testmetodene beskrevet i ANSI/API RP 13B-2: "Recommended Practice for Field Testing Oil-based Drilling Fluids", så sant annet ikke er angitt.

En behandlingsvæske ble fremstilt ved å tilsette 5 %, basert på vekten av sement, av et assosiativt polymeradditiv omfattende en hydrofob, etoksylert aminoplast (OPTIFLO LI00 fra Southern Clay Products, Inc., Austin, Texas) og 0,5 %, basert på vekten av sement, av et fluidtapsadditiv (Halad 344, fra Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma) til en 1,9 kg/l [16 pund per gallon] sementslurry (38,22 %, basert på vekten av sement (bwoc), av ferskvann og 100 % bwoc klasse H-sement). En sementslurry uten den hydrofobe, etoksylerte aminoplasten ble også testet for å oppnå sammenlignende resultater. Resultatene er gitt i tabeller 1 og 2.

Som det kan ses av resultatene i tabeller 1 og 2, vil tilsetning av det assosiative polymeradditivet øke PV fra ca. 56 cP til over 500 cP ved bare å endre YP fra ca. 6,6 til ca. 6,7 N/m<2>[ca. 13,8 til ca. 14,0 lb/100 ft<2>]. Ytterligere observasjoner av væsken under testing viste at sementen uten det assosiative polymeradditivet viste utfelling, mens sementen med det assosiative polymeradditivet ikke viste dette. Resultatene i tabeller 1 og 2 demonstrerer også at den modifiserte væsken kan representeres ved en kraftlov-reologisk modell snarere enn den mer komplekse Bingham-plastiske modell.

Eksempel 2

Det ble utført et andre eksperiment ved å anvende et andre assosiativt polymeradditiv (OPTIFLO H370VF fra Southern Clay Products, Inc., Austin, Texas) i en slurry av lettvektssement. I dette tilfellet ble det for sammenligning anvendt en ren 1,44 kg/l [12 lb/gal] sement som basisvæske. Det assosiative polymeradditivet er listet opp som et skjærtynnende, viskositetsmodifiserende additiv. Det ble dannet fem slurry er med en konsentrasjon av assosiativt polymeradditiv i området fra 0 til 3 vekt% av sementen. Listen med slurrykomponenter ved forsøkene er vist i tabell 3.

Slurryblandingene ble deretter testet med hensyn til sine reologiske egenskaper ved å anvende ANSI/API RP 10B: "Recommended Practice for Field Testing Oil-based Drilling Fluids". I tillegg ble det tilberedt prøver som fikk hvile i kolber med gradering i 2 timer. Prosent fritt vann ble deretter målt som andelen vann i toppen av kolben i forhold til hele væskevolumet. Målingene av resulterende reologiske egenskaper og fritt vann er vist i tabell 4.

Som det kan ses i tabell 4, viste resultatene oppnådd i henhold til standard API-testen for fritt vann at slurryer som inneholdt det assosiative polymeradditivet, viste en reduksjon i prosent fritt vann, selv ved 3 og 6 RPM Fann-avlesninger, på under 10. Som en med vanlige kunnskaper i faget vil forstå, viser disse resultater at slurryer fremstilt med et assosiativt polymeradditiv, vil demonstrere lav YP samtidig som de er i stand til å gi ekstremt god suspensjon av partikler.

Den foreliggende oppfinnelse er derfor godt tilpasset til å oppnå de nevnte mål og fordeler samt de som følger med disse. De bestemte utførelsesformene beskrevet ovenfor, er kun illustrerende fordi den foreliggende oppfinnelse kan modifiseres og praktiseres på forskjellige, men ekvivalente, måter som er åpenbare for fagfolk på området med kjennskap til angivelsene her. Videre er det ikke ment å være noen begrensninger med hensyn til konstruksjonsdetaljer eller design vist her, annet enn det som er beskrevet i kravene nedenfor. Det er derfor åpenbart at de bestemte illustrerende utførelsesformene beskrevet ovenfor, kan endres eller modifiseres, og alle slike variasjoner er ment å ligge innen rammen for og ideen bak den foreliggende oppfinnelse. Selv om blandinger og fremgangsmåter er beskrevet her med uttrykk som "omfattende", "inneholdende" eller "innbefattende" forskjellige komponenter eller trinn, kan blandingene og fremgangsmåtene også "bestå hovedsakelig av" eller "bestå av" de forskjellige komponentene og trinnene. Alle tall og områder beskrevet ovenfor, kan variere med en viss mengde. Når et tall-område med en lavere grense og en øvre grense er angitt, kan ethvert tall være innbefattet innen området som faller innen området som er spesifikt beskrevet. Nærmere bestemt er ethvert verdiområde (på formen "fra ca. a til ca. b" eller ekvivalent, "fra ca. a til b" eller ekvivalent, "fra ca. a-b") beskrevet her, underforstått å angi ethvert tall og området innbefattet innen det bredere området med verdier. Uttrykkene i kravene har også sin vanlige, ordinære mening så sant annet ikke er uttrykkelig og klart definert av patentsøker. Videre er de ubestemte artiklene "en" eller "et", som anvendt i kravene, definert her til å bety ett eller mer enn ett av elementene de innfører. Dersom det skulle være noen konflikt i bruken av ord eller uttrykk i denne beskrivelsen og ett eller flere patentskrifter eller andre dokumenter som kan være innlemmet her gjennom henvisning, bør det benyttes defini-sjonene som er konsistente med denne beskrivelsen.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte, karakterisert vedat den omfatter: å tilveiebringe en behandlingsvæske som omfatter en vandig væske og et assosiativt polymeradditiv, hvor det assosiative polymeradditivet øker behandlingsvæskens PV med mer enn 50 %, og hvor det assosiative polymeradditivet øker flytpunktet med ikke mer enn 30 % av den korresponderende økning i PV i forhold til en behandlingsvæske uten det assosiative polymeradditivet; og å anbringe behandlingsvæsken i minst en del av en underjordisk formasjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det assosiative polymeradditivet øker behandlingsvæskens viskositet uten en korresponderende økning i væskens flytpunkt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den vandige væsken er valgt fra gruppen bestående av ferskvann, saltvann, saltlake, sjøvann, og enhver kombinasjon derav.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det assosiative polymeradditivet er til stede i behandlingsvæsken fra 0,01 vol% til 15 vol% av behandlingsvæsken.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det assosiative polymeradditivet omfatter hydrofobe segmenter, og hvor de hydrofobe segmentene på det assosiative polymeradditivet utgjør fra 5 vekt% til 50 vekt% av den totale assosiative polymeren.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det assosiative polymeradditivet omfatter en hydrofob, alkoksylert aminoplastpolymer.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det assosiative polymeradditivet er valgt fra gruppen bestående av et hydrofobt modifisert, etoksylert uretan, en hydrofobt modifisert, alkalisvellbar emulsjon, og en kombinasjon derav.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor behandlingsvæsken videre omfatter et additiv valgt fra gruppen bestående av surfaktant, brodannende middel, polyol, fluidtapsregulerende middel, pH-justerende middel, pH-buffer, skiferstabilisator, eller en kombinasjon derav.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor behandlingsvæsken er egnet for bruk som borevæske, retningsborevæske, sement, fraktureringsvæske, skillevæske, viskøs pakke-væske eller høyviskøs sveipevæske.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den også omfatter: å tilveiebringe en sement; å kombinere sementen med behandlingsvæsken, hvor det assosiative polymeradditivet reduserer dannelsen av fritt vann med minst 30 % i forhold til en behandlingsvæske omfattende en sement uten det assosiative polymeradditivet.

11. Fremgangsmåte, karakterisert vedat den omfatter: å tilveiebringe en behandlingsvæske som omfatter en vandig væske og et assosiativt polymeradditiv, hvor det assosiative polymeradditivet omfatter hydrofob, alkoksylert aminoplast; og å anbringe behandlingsvæsken i minst en del av en underjordisk formasjon.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor det assosiative polymeradditivet øker behandlingsvæskens viskositet uten en korresponderende økning i væskens flytpunkt.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor den vandige væsken er valgt fra gruppen bestående av ferskvann, saltvann, saltlake, sjøvann, og enhver kombinasjon derav.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor det assosiative polymeradditivet er til stede i behandlingsvæsken fra 0,01 vol% til 15 vol% av behandlingsvæsken.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor det assosiative polymeradditivet omfatter hydrofobe segmenter, og hvor de hydrofobe segmentene på det assosiative polymeradditivet utgjør fra 5 vekt% til 50 vekt% av den totale assosiative polymeren.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor det assosiative polymeradditivet er valgt fra gruppen bestående av et hydrofobt modifisert, etoksylert uretan, en hydrofobt modifisert, alkalisvellbar emulsjon, og en kombinasjon derav.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor behandlingsvæsken er egnet for bruk som borevæske, retningsborevæske, sement, fraktureringsvæske, skillevæske, viskøs pakke-væske eller høyviskøs sveipevæske.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor behandlingsvæsken videre omfatter et additiv valgt fra gruppen bestående av surfaktant, brodannende middel, polyol, fluidtapsregulerende middel, pH-justerende middel, pH-buffer, skiferstabilisator, eller en kombinasjon derav.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den også omfatter: å tilveiebringe en sement; å kombinere sementen med behandlingsvæsken, hvor det assosiative polymeradditivet reduserer dannelsen av fritt vann med minst 30 % i forhold til en behandlingsvæske omfattende en sement uten det assosiative polymeradditivet.

20. Blanding, karakterisert vedat den omfatter: en vandig basisvæske; et assosiativt polymeradditiv som omfatter en hydrofob, alkoksylert aminoplast; og minst én forbindelse som omfatter et additiv valgt fra gruppen bestående av: partikkelformet proppemiddel, sement, borekaks, salt, eller en kombinasjon derav.