NO20131736A1 - Hydrokarbonbaserte borefluider som inneholder 5 cesiumfosfat - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0001] Denne oppifnnelsen relateres til hyckokarbonutvinning og boreindustri og mer spesielt gjelder den hydrokarbonbaserte borefluider og esterbaserte borefluider og andre borefluider som brukes for å utvinne hydrokarboner, som inneholder cesiumfosfat og brukes i hyckokarbonutvinningsoperasjoner og/boring eller komplettering av en brønn for utvinning av hydrokarboner eller annet materiale.

[0002] I boreoperasjoner, slik som boring i oljefeltoperasjoner som utføres på land og offshore ved bruk av oljeplattformer, er borefluider utformet/utviklet for å tjene flere funksjoner. Disse funksjonene inkluderer å fungere som et smøremiddel til borkronen for å redusere slitasje og friksjon under boring og også for å forsegle formasjonsoverflaten ved å danne en filterkake. I borefluid er midler for smøring vanligvis tilstede samt vektingsmaterialer for å oppnå en tetthet som typisk produserer et trykk høyere enn omkringliggende trykk i borehullet. Vektingsmaterialer kan være oppløselige salter, eller finmalte partikler av tunge ikke-slipende mineraler som bariumsulfat (barytt). Videre inneholder borefluidet også vanligvis en forsegling eller fluidtapagent, som kalsiumkarbonat, polysakkarider og andre polymere, for å danne filterkaken på formasjonsoverflaten av borehullet. I tillegg når borefluider brukes i boring, vil borefluidet også inneholde boringssmåpartikler, som skifer og sandsteinsmåpartikler.

[0003] I boreindustrien brukes vanligvis vannbasert slam (WBM), oljebasert borefluid (OBM), eller syntetisk basert slam (SBM) i brønnboringsoperasjoner. Vannbasert slam har vanligvis en kontinuerlig vannfase der salter, polymere og andre kjemikalier typisk er inkorporert for å danne en homogen blanding. Med unntak av de som er basert på formiat og acetatløsninger, kan de vannbaserte borefluider ikke ha operative kapasiteter som er egnet for mer ekstreme boreforhold, som for eksempel ved boring av dype brønner, liøytrykk-Zhøytemperaturbrønner og lignende. Oljebaserte borefluid inkluderer vanligvis en kontinuerlig fase som består av en hydrokarbonolje (eller syntetisk olje i form av SBM), en diskontinuerlig fase som vanligvis består av en vandig løsning og emulgator. Vanligvis er et eller flere midler eller tilsetningsstoffer, slik som for vekting eller tetthet, suspensjon, oljefukting, smøring, fluidtap eller filtreringskontroll og reologikontroll, også inkludert i oljebasert slam.

[0004] Når boreoperasjonene er gjennomført, er brønnen vanligvis klargjort for kompletteringsoperasjoner der slam brukt for boring ofte er fortrengt av et kompletteringsfluid. Kompletteringsfluider er vanligvis vannbaserte klare fluider og er formulert med samme tetthet som slam som brukes for å bore brønnen for å opprettholde det hydrauliske trykket i borehullet. Det finnes mange metoder for å komplettere en brønn, blant hvilke er åpent hull komplettering og grus pakkede skjermede systemer. Klare fluider er typisk halogenbaserte løsninger som kalsiumbromid, kalsiumklorid og sinkbrornid; eller organisk baserte saltløsninger slik som formiatbasert fluider.

[0005] I boring av en olje eller gassbrønn, har bruk av hydrokarbonbaserte borefluider de iboende fordelene med å ha et ekstern fasefluid i kontakt med formasjonen. En alvorlig ulempe for konvensjonelle hydrokarbonbaserte og esterbaserte borefluidet er imidlertid at vektingsmaterialer som barytt, kalsiumkarbonat eller hematitt må tilføres for å øke tettheten av fluidet. Disse faste stoffer vektingsmateriale kan indusere formasjonsskade til produserende formasjoner. Tilstedeværelse av faststoffer gjør også hydrokarbonbaserte og esterbaserte fluider uegnet for bruk som komplettering og vedlikeholdsfluider. Tilstedeværelse av faststoffer i borefluider har en negativ vkkning på hydraulikk, reduserer borerater og danner fare for oppsprekking av borehullet. Videre kan høye faststoffhivåer i borefluider skape tykke filterkaker og derved øke risikoen for å få forskjellig fastsettelse når borerøret står stille over lengre tid. Den interne vandige fase av konvensjonelle oljebaserte borefluider er vanligvis en konsentrert løsning av kalsiumklorid. Tilstedeværelse av høye konsentrasjoner av kloridsalter i oljebaserte borefluider medfører toksisitet for onshore og akvatiske miljøer på land. Kloridløsninger som holdes i den inverte oljeemulsjonen kan også interferere med borehulls-fortolkninger under og etter boringen.

[0006] Således har oppfinnerne fastslått at det er et behov for å tilveiebringe hydrokarbonbasert og esterbaserte bore og kompletterings-/overhalings-fluider som bruker klorfrie saltløsninger, og som fortrinnsvis er frie for faststoffer eller har lavt faststoffinnhold i borefluidet, for å unngå de ovennevnte ulemper.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

[0007] Et trekk ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe hydrokarbonbaserte og esterbaserte brønnkonstruksjoner vedlikehold fluider (f.eks boring, komplettering, og / eller overhalings fluider) som omfatter cesiumfosfat..

[0008] En annen trekk av denne oppfinnelsen er å tilveiebringe hydrokarbonbaserte og ester baserte brønnkonstruksjoner og vedlikehold fluider som inneholder cesiumfosfat i en intern fase derav.

[0009] En ytterligere funksjon av denne oppfinnelsen er å tilveiebringe hydrokarbonbaserte og esterbaserte brønnkonstruksjoner og vedlikehold fluider som inneholder cesiumfosfat i en intern fase derav, som er fri for faste stoffer eller inneholder små mengder av faste stoffer i borefluidene. [ 0010 ] Et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe hydrokarbon - baserte og esterbaserte brønnkonstruksjoner- og vedlikehold fluider som inneholder cesiumfosfat, som er stabile inverterte emulsjoner som er egnet for bruk som bore-, komplettering -og vedlikehold fluider under forskjellige bruksforhold, for eksempel i dype brønner, høye temperatur- / trykkbrønner, eller andre ekstreme bruksforhold .

[ 0011 ] Et ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe hydrokarbonbaserte og esterbaserte brønnkonstruksjoner -og vedlikeholdsfluider som kan justeres via løsningsformulering til å ha en rekke forskjellige tettheter som er nyttig i flere forskjellige brønnkonstruksjoner- og vedlikehold situasjoner avhengig av brønndybde og/eller andre faktorer.

[ 0012 ] Et ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe hydrokarbonbaserte og esterbaserte kompletterings- og brønnoverhalingsfluider for boreoperasjoner, som inneholder cesiumfosfat.

[ 0013 ] Ytterligere trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelsen vil bli fremsatt i beskrivelsen som følger, og den vil bli tydeliggjort fra beskrivelsen, eller kan læres ved utførelse av foreliggende oppfinnelse. Formål og andre fordeler ved foreliggende oppfinnelsen vil bli realisert og oppnådd ved hjelp av elementene og kombinasjoner spesielt påpekt i beskrivelsen og vedlagte krav.

[0014] For å oppnå disse og andre fordeler, og i henhold til formålene med denne oppfinnelsen, nedfelt og bredt beskrevet heri, angår foreliggende oppfinnelse hydrokarbonbasert eller esterbasert brønnkonstruksjon -og vedlikeholdsfluid som omfatter cesiumfosfat eller en blanding av kaliumfosfat og cesiumfosfat. Hydrokarbonbaserte og esterbasert brønnkonstruksjon -og vedlikeholdsfluid kan omfatte, for eksempel en ekstern fase som inneholder hydrokarbonbaserte eller esterbaserte fluid og en intern fase som inneholder cesiumfosfat eller en blanding av kaliumfosfat og cesiumfosfat. Det hydrokarbonbaserte eller esterbaserte fluidet kan videre inneholde minst én emulgator eller surfaktant. Denne oppfinnelsen kan tilveiebringe borefluider som i hovedsak frie for faststoff og/eller kloridfrie og reduserer derfor vesentlig risikoen for å danne korrosjon- og/eller formasjonsskade og/eller hydraulisk og / eller differensial friksjonsproblemer, for eksempel på grunn av bruken av cesiumfosfat eller en blanding av kalium- og cesiumfosfat i en intern fase av en hydrokarbonbasert eller et esterbasert borefluid. Det hydrokarbonbaserte eller esterbaserte brørinkonstruksjonsfluidet ifølge foreliggende oppfinnelse kan videre inneholde andre bestanddeler. Ytterligere, alkalifosfater, fuktemidler, hydrokarboner, faste vektmaterialer, forsegling eller fluidtapmidler, filtreringskontrollmidler, og/eller polymere for ytterligere kontroll av viskositet og / eller andre konvensjonelle additiver kan valgfritt være tilstede i forbindelse med foreliggende oppfinnelse.

[0015] Den foreliggende oppfinnelse vedrører videre en fremgangsmåte for å konstruere eller reparere en brønn ved hjelp av det ovennevnte hydrokarbonbaserte eller esterbaserte inverte emulsjonsfluid av foreliggende oppfinnelse.

[0016] Den foreliggende oppfinnelse vedrører videre en fremgangsmåte for å minimere eller eliminere faste stoffer i et hydrokarbonbasert eller en esterbasert borefluid ved å erstatte i det minste en del av faststoff-vektmaterialet med cesiumfosfatsaltløsning eller en blanding av kalium- og Cesiumfosfatløsninger.

[0017] Det skal forstås at både den foregående generelle beskrivelse og den

følgende detaljerte beskrivelse er forklarende eksempel og bare og er ment å gi en ytterligere forklaring av den foreliggende oppfinnelse, som angitt i kravene.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0018] Denne oppfinnelsen gjelder hydrokarbonbaserte eller esterbaserte fluider for bruk i hyckokarbonutvinningsoperasjoner og som omfatter cesiurnfosfatløsning eller en blanding av kaliumfosfat og cesiurnfosfatløsning . Den såkalte brønnkonstruksjon og vedlikeholds- (reparasjon) fluider kan være borefluider, kompletteringsfluider, vedlikeholdsfluider, fraktureringsfluider, pakningsfluider, og / eller andre fluider nyttige ved boring og / eller brønnboringsoperasjoner for hyckokarbonutvinning (f.eks, oljeutvinning, gassutvinning). For eksempel kan det hydrokarbonbaserte eller esterbaserte fluid benyttes i boring av en brønn for hyckokarbonutvinning, for eksempel olje og / eller gass. Fluidformuleringer ifølge foreliggende oppfinnelse kan også brukes i andre brønnkonstruksjoner og vedlikeholdsoperasjoner, hvor fluid pumpes inn i brønnboringen for å gi brønnkontroll, slik som komplettering og brønnoverhalingsoperasjoner. Det skal forstås at borefluider," som beskrevet her, således omfatter, for formålene med foreliggende oppfinnelse, alle typer fluiders benyttet i borehull og underjordiske formasjoner for utvinning av hydrokarboner, men inkludert og ikke begrenset til, fluider som brukes under boringsrinnet (f.eks, borefluider), kompletteringsfluider, vedlikeholdsfluider, frakturingsfluider, pakningsfluider og lignende.

[0019] Hydrokarbonbaserte eller esterbaserte borefluider kan omfatte en ekstern (kontinuerlig) organisk fase og en intern (diskontinuerlig) vandig fase som inneholder cesiumfosfat. Hydrokarbonbaserte eller esterbaserte borefluider kan inneholde en ekstern fase omfattende et hydrokarbonfluid, en intern fase omfattende cesiumfosfat, eller blanding av kaliumfosfat eller cesiumfosfatløsninger og og i tillegg minst en surfaktant eller emulgator. Den minst éne surfaktant eller emulgator, kan hvis brukt, være tilstede på et grensesnitt av eksterne og interne faser, for slik å fremme formasjon og/eller stabilitet av emulsjonen. Hydrokarbonbaserte borefluider kan være basert på for eksempel interne vandige/eksterne hydrokarbonfluidemulsjoner (heretter referert til som "invert" eller "inverte emulsjoner"). Den interne vandige fasen av hydrokarbonbaserte borefluider eller slam kan utgjøre, for eksempel et fluid basert på cesiurnfosfatløsning eller dens blanding med kaliumfosfatløsning.

[0020] Som et alternativ kan et hydrokarbon- eller esterbasert borefluid som inneholder cesiumfosfat lages med svært lavt tørrstoffmnhold eller null tørrstoffmnhold (fritt for faste stoffer). Cesiumformiat, for eksempel nå en tetthet på litt over 1,6 g/cm^ når brukt i oljebasert borefluid. Cesiumfosfat kan ha en tetthet, for eksempel på minst ca 0,48 g/cm<3>høyere enn cesiumformiat, og kan produsere stoff-fritt hydrokarbonbasert slam (eller fluider) som kan ha en tetthet over ca 2 g/cm eller andre verdier. Som et alternativ, svært høy tetthets løsninger kan dannes med cesiumfosfat eller dens blanding med kaliumfosfatløsning som kan erstatte minst i delvis vektingsmaterialer som ellers kan brukes eller nødvendig hydrokarbon- eller esterbaserte borefluider. Slike en stoff-frie eller lav-tørrstoff-fluider gir høy ytelses borefluider eller komplettering-, overhaling- eller pakningsfluider. Lavt-tørrstoff hydrokarbon- eller esterbaserte borefluider som inneholder cesiumfosfat kan gi betydelige fordeler, for eksempel høyere penetreringshastigheter, mindre risiko for (hfferensialfriksjon, lavere sirkuleringstrykktap (f.eks lavere ECD) og mindre skade på olje-/gassreservoaret. Vannbasert cesiurnfosfatløsning, eller dens blanding med kaliumfosfatløsning, er utformet for å være en fluid under vanlige håndtering og boreforhold. For eksempel kan cesiumfosfatbasert løsning eller dens blanding med kaliumfosfatløsning opprettholdes stabilt i intern fase av hydrokarbonbasert borefluid eller slam før og/eller under operasjoner. Hydrokarbonbasert eller esterbaserte borefluider av denne oppfinnelsen kan brukes som stabil invert emulsjon, for eksempel, hvor de eksterne og interne faser ikke tenderer til å separeres etter dannelse. Ettersom cesiumfosfatinneholdende løsning, eller dens blanding med kaliumfosfatløsning, kan brukes og opprettholdes i den interne fasen av hydrokarbon- eller esterbasert borefluider, kan korrosjon eller formasjonsskadeproblemer reduseres eller unngås. Videre, de hydrokarbonbaserte eller esterbasert borefluider av denne oppfinnelsen kan være praktisk og økonomisk utarbeidet i faststoff-fri eller lavt tørrstoff -formater med tilgjengelige høy skjærblandingsmetoder og utstyr med redusert eller ingen bekymring for håndtering av vanskelig eller sandete faststoffpartikkelinnholdet.

[0021] Som nevnt kan det hydrokarbonbaserte borefluidet inneholde, for eksempel et hydrokarbonfluid eller esterfluid som en ekstern fase og cesiumfosfat i en intern løsningsfase. Heri kan "cesiumfosfat" referere til, for eksempel cesium-dihydrogenfosfat, cesium-monohydrogenfosfat, cesium-dihydrogenpyrofosfat, tricesiumfosfat, eller blander derav. Illustrerende empiriske formler som brukes for disse typer cesiumfosfat er, for eksempel CsH2P04, Cs2HP04, Cs2H2P207 og Cs3P04, henholdsvis. Disse typer cesiumfosfat kan brukes enkeltvis eller blandet i alle forholdstall. Som et alternativ kan "cesiumfosfat" være en blanding, for eksempel av cesium-dihydrogenfosfat og cesium- monohydrogenfosfat, i et hvert blandingsforhold derav. I vandige løsninger eller saltløsninger, cesiumfosfatsalter kan dissosiere for eksempel til Cs + kationer og fosfatanioner.

[0022] Cesiumfosfat kan syntetiseres, for eksempel ved kjente metoder. Cesiumfosfat kan syntetiseres, for eksempel ved bruk av kjente syre-base-riøytraliseringreaksjoner mellom en alkaliemetallhydroksidløsning, et cesiumhydroksid (CsOH) -løsning som eksempel, og en sterk syre, som ortofosforsyre (H3P04). Cesium-metall er en væske ved eller nær romtemperatur, og er svært reaktiv med luft (oksygen), fuktighet og kaldt vann. Som kjent kan cesium-metall reagere kraftig med vann og danner en fargeløs løsning av cesiumhydroksid (CsOH) og hydrogengass. Cesiumhydroksidmonohydrat (CsOH-H20) er kommersielt tilgjengelig, hvilken som kjent, kan løses i destillert vann for å gi en CsOH-løsning. CsOH-løsningene er sterkt basiske på grunn av det oppløste hydroksid. En cesiumhydroksidløsning kan reagere med en fortynnet fosforsyre (f.eks om 3N) for å produsere cesiumfosfatprodukter og vann. Denne reaksjonen er illustrert, for eksempel med følgende ligning hvor reaktantene brukes i ekvimolare mengder:

[0023] Cesiummonohydrogenfosfat (Cs2HP04) kan produseres, for eksempel ved å justere reaksjonen over hvori et molart overskudd av cesiumhydroksid brukes for på minst en del av reaksjonen. Disse saltløsningsproduktene kan brukes som de er, eller kan gjenvinnes og isoleres som krystallinsk materiale- og oppløses igjen i vannet når det ønskes å danne salløsning for bruk i borefluidene av denne oppfinnelsen. Cesiumdihydrogenpyrofosfat (Cs2H2P207) kan produseres ved å oppløse cesiumpyrofosfat (f.eks-produsert av å tenne cesiummonohydrogenfosfat) i en løsning av iseddik i vann og oppvarming av løsningen med omrøring og deretter kjøling for å utfelle cesiumdihydrogenpyrofosfatproduktet. Dette utfelt produkter kan gjenvinnes og brukes for preparering av saltløsning når ønsket. Fremgangsmåten for syntese av cesiumfosfater egnet for bruk i hydrokarbonbaserte eller esterbaserte borefluider av denne oppfinnelsen er ikke begrenset til noen bestemt reaksjonsvei. Cesiumfosfater fremskaffes kommersielt.

[0024] Cesiurnfosfatløsning kan brukes alene eller blandes med andre løsninger i de hydrokarbonbaserte eller esterbaserte borefluider av denne oppfinnelsen. Cesiurnfosfatløsning kan blandes med minst én annen løsning for å justere tetthet eller av andre grunner. Forskjellige løsninger kan være, for eksempel en annen alkaliemetallløsning, f.eks et annet alkaliemetalfosfat, eller en alkaliemetallmonokarboksylat, eller et alkaliemetall wolframat eller enhver kombinasjon derav. Salter av alkalimetaller er vanligvis lettere løselig i vann enn litiumsalter. Forskjellige løsninger av cesiumfosfat kan innbefatte én eller flere alkaliemetallforbindelser, for eksempel cesiumformiat, cesiumacetat, kaliumformiat, natriumformiat, kaliumfosfat, natriumfosfat, rubidiumfosfat, og/eller cesiumwolframat eller kombinasjoner av disse. Blandingsforhold av disse løsninger inkludert cesiumfosfat er ikke spesielt begrenset. En blanding av løsning som innbefatter cesiumfosfat kan gi en løsning som kan forbli stabil i en invert emulsjon og som kan ha en passende total tetthet eller andre ytelsesrelaterte egenskaper for boreoperasjonene. Kombinasjoner av forskjellige løsning som inkluderer cesiumfosfat kan brukes til å "innstille" forskjellige tettheter i hydrokarbonbaserte eller esterbasert borefluider.

[0025] Som nevnt kan cesiumfosfat være vannløselige og kan danne en løsning med svært høy tetthet. Når brukes til å produsere en intern vandig fase av de hydrokarbonbaserte eller esterbasert borefluider, kan cesiumfosfatkonsentrasjon være, for eksempel en hver verdi opp til full metning. Øvre grense for cesiumfosfatsaltkomponent i løsning kan delvis være avhengig av løseligheten av cesiumfosfat i vann. Cesiumfosfatløsningen kan være mindre enn fullstendig mettet i det hydrokarbonbaserte borefluidet. Den interne fasen av det hydrokarbonborefluidet kan inneholde cesiumfosfat i en mengde på minst ca 5 vekt% eller minst ca 10 vekt%, eller minst ca 20 vekt%, eller minst ca 30 vekt% eller minst ca 40vekt%, eller minst 50 vekt%, eller minst 60 vekt%, eller minst 70 vekt%, eller fra ca 10% til omtrent 99 vekt% eller fra ca 20% til ca 97,5 vekt%, eller fra ca 30% til omtrent 95 vekt% eller fra ca 40% til ca 90 vekt%, eller fra ca 50% til ca 85 vekt%, eller fra ca 60% til ca 80 vekt% eller andre mengder, basert på den totale vekten av intern fase.

[0026] Avhengig spesielt av boreoperasjonen, og årsaker til emulsjonsstabilitet, økonomi, og andre faktorer, kan en cesiumfosfat intern vandig fase av det hydrokarbonbaserte borefluid omfatte, for eksempel fra omtrent 99 vekt% til ca 1 vekt% cesiumfosfat (på faststoffbasis) og fra 1 vekt% til omtrent 99 vekt% vann eller ca 95 vekt% til ca 10 vekt% cesiumfosfat (på faststoffbasis) og fra ca fra ca 5 vekt% til ca 90 vekt% vann, eller ca. 85 vekt% til omtrent 20 vekt% cesiumfosfat (på tørrstoffbasis) og fra 15 vekt% til ca 80 vekt% vann, eller omtrent 80 vekt% til ca 40 vekt% cesiumfosfat (på faststoffbasis) og fra ca 20 vekt% til ca 60 vekt% vann, eller fra ca 80 vekt% til ca 60 vekt% cesiumfosfat (på faststoffbasis) og fra ca 20 vekt% til ca 40 vekt% vann eller andre mengde.

[0027] Cesiurnfosfatløsning kan være tilveiebringes som, for eksempel har en tetthet av minst ca 1.9 g/cm^, eller minst ca 2.0 g/cm^, eller minst om 2.1 g/cm^, eller minst ca 2,2 g/cm<3>, eller minst ca 2,3 g/cm^, eller minst ca 2.4 g/cm^, eller minst ca 2,5 g/cm^ , eller minst ca 2.6 g/cm^, eller minst ca 2.65 g/crn^, eller fra ca 1.9 g/cm^ til ca 2,75 g/cm^, eller fra ca 2.0 g/cm^ til ca 2,7 g/cm^, eller ca 2,05 g/cm^til ca 2,68 g/cm^, eller ca 2.1 g/cm<3>til ca 2.65 g/cm^, eller fra ca 2,2 g/cm^ til ca 2,6 g/cm^, eller ca 2,3 g/cm^ til ca 2,5 g/cm<3>, eller andre tetthetsverdier. Disse tettheter kan gjelde for løsriingsblandinger av cesiumfosfat med andre metallsalter.

[0028] Selv om den interne fasen av det hydrokarbonbaserte borefluidet er vist å innbefatte cesiumfosfat og vann, er ikke den interne fasen nødvendigvis begrenset til interne vandige faser, forutsatt at et flytende medium brukt for cesiumfosfat og hvilke som helst andre komponenter i den interne fasen som kan være emulgert med hydrokarbonfluid for å gi invertere emulsjoner, der cesiumfosfat kan vøre vesentlig eller fullstendig i en intern (diskontinuerlig) fase av det resulterende multifase-borefluidet.

[0029] Den eksterne fasen av hydrokarbonbaserte borefluider kan omfatte en baseolje eller andre hydrokarbonfluider som gir tilsvarende egenskaper i borefluider. Hydrokarbonfluidet kan være, for eksempel en oljeaktig baseolje. Eksempler på hydrokarbonfluider inkluderer, men er ikke begrenset til, dieselolje som dieselolje nummer 2, mineralolje, råolje, parafin, samt andre konvensjonelle hydrokarbonfluider. Hydrokarbonfluider i konvensjonelle oljebaserte borefluid kan brukes som den eksterne fasen av hydrokarbonborefluider av denne oppfinnelsen. Syntetiske fluider, som brukes i konvensjonelle SBM'er, kan også brukes som ekstern fase materiale av det hydrokarbon- eller esterbaserte borefluid av denne oppfinnelsen. Konvensjonelle syntetiske fluid som kan brukes omfatter, for eksempel etere, estere, olefin-oligomere eller blandinger av disse materialer. Syntetiske fluider kan for eksempel, være (a) estere, som er syntetiske oljeløselige væsker fra reaksjon en fettsyre (f.eks en vegetabilsk fettsyre) med en alkohol; (b) etere og polyeter, som en monoeter, dieter eller blandinger laget ved kondensasjon og delvis oksidasjon av alkohol; (c) parafiniske hydrokarboner, for eksempel poly-alpha-olefiner som er rett kjedede ikke-aromatiske hydrokarboner som vanligvis er fremskaffet ved polymerisering av etylen; (d) detergent alkylat som også kalles en lineær alkylbenzen, som er benzen der et mettet hydrokarbon er tilknyttet, og (e) blandinger av disse syntetiske hydrokarbonfluider. Mer spesifikt, kan syntetiske fluider omfatte, for eksempel syntetiske oljer (som parafinoljer, olefinoljer, vegetabilske oljer og lignende). Et ikke-begrensende eksempel av syntetiske olje som kan brukes er IA-35 fra Integrity Industries Disse syntetiske fluider er oljeløselige og normalt svært lubricious og kan ha mange av egenskapene til de angitte oljer som brukes i konvensjonelle OBM'er. Slik det vil fremkomme, kan denne oppfinnelsen brukes i oljebasert boreslam (OBM'er) og slam som har disse syntetiske baser (SBM'er), som heretter samlet refereres til som hydrokarbonbaserte borefluider eller slam. Kombinasjoner av ulike oljebaserte fluider eller syntetiske slam-fluider kan også brukes for hydrokarbonfluider som danner den eksterne fasen av hydrokarbonbaserte borefluider av denne oppfinnelsen.

[0030] Hydrokarbonbaserte borefluider kan dekke alle vannkonsentrasjoner der en ekstern hydrokarbonfase og intern vandig fase som inneholder cesiumfosfat kan tilveiebringes. Ulike forhold av hydrokarbonfluid til den vandige baserte løsningen som er beskrevet over kan brukes for eksempel som prosenter av fra omtrent 99 vol% hydrokarbonfluid: ca 1% vandig basert løsning fra ca 1 vol% hydrokarbonfluid: omtrent 99vol% vandig basert løsning; eller ca 95vol% hydrokarbonfluid: ca 5% vandig basert løsning fra ca 60 vol% hydrokarbonfluid: ca 40 vol% vandig basert løsning; eller fra ca 901% hydrokarbonfluid: ca 10% vandig basert løsning til ca 55vol% hydrokarbonfluid: ca 45vol% vandig basert løsning eller andre forhold. Mer spesielt kan borefluider og slam av disse hydrokarbonfluider og cesiumfosfat-inneholdende løsninger bli inverterte emulsjoner, som for eksempel inneholder vann (alle kilder) fra om 1 % til 50 vol%, eller fra ca 3% til ca 40vol%, eller fra ca 5% til ca 20vol% eller andre volumer, basert på den totale volum for borefluidet. Som nevnt, kan vannet danne en vandig basert løsning som inneholder cesiumfosfatet som en intern (diskontinuerlig) fase i hydrokarbonfluidet som danner en ekstern fase av den inverterte emulsjonen.

[0031] Som nevnt kan cesiumfosfat være minst delvis eller helt emulgert som en intern fase i det hydrokarbonbaserte fluid av borefluidet. Intern al fasen av det hydrokarbonbaserte borefluidet kan inneholde, for eksempel minst ca 75 vekt%, eller minst ca 90 vekt%, eller minst ca 95 vekt%, eller minst ca 97,5 vekt%, eller minst omtrent 99 vekt% opp til 100 vekt% av den totale mengden cesiumfosfat i det hydrokarbonbaserte borefluidet. Som et annet alternativ kan cesiumfosfat være tilstede i det hydrokarbonbaserte borefluidet i en mengde fra ca 1% til ca 99 vekt% eller fra ca 5% til ca 95 vekt%, eller fra ca 10% til ca 90 vekt% eller fra 15% til ca 85 vekt%, eller fra ca 25% til ca 80 vekt% eller fra ca 30% til ca 75 vekt%, eller fra ca 40% til ca 70 vekt%, eller andre mengde, basert på den totale vekten av borefluidet.

[0032] Som et alternativ, i tillegg til den interne saltløsningsfase og hydrokarbonfluidet av den eksterne fasen kan det hydrokarbonbaserte borefluidet inneholde én eller flere tensider, fukternidler, organoleirer, viskositetsmidler, fluidtapsagenter, og/eller polymere eller kombinasjoner av disse. Borefluidet kan inneholde et faststoff vektingsmateriale. Andre ingrediensene som brukes i olje- eller syntetiske-baserte borefluider kan valgfritt brukes med det hydrokarbonbaserte borefluidet eller slam i henhold til denne oppfinnelsen. Ved siden av de valgfrie ingredienser, kan resten av borefluidet være vann eller andre vandige løsninger. Hoveddelen av vann eller annen vandig løsning kan inngå i den interne fasen av borefluidet. For eksempel kan minst 50%, eller minst 75%, eller minst 90% eller minst 95%, eller i minst 98%, eller minst 99 vekt% eller volum av totale vannet i borefluidet være i den interne fasen derav.

[0033] Når hydrokarbonbaserte borefluidet er i form av en invert emulsjon omfattende et hydrokarbonfluid som den eksterne fasen og en vandig basert løsning som inneholder minst et cesiumfosfat som en intern fase, minst én emulgator eller surfaktant kan være tilstede for å produsere og/eller vedlikeholde en emulsjon av ingrediensene. I hovedsak kan enhver emulgator(er) eller surfaktant(er) som er i stand til å danne en emulsjon mellom hydrokarbonfluidet og den vandige baserte løsningen brukes til formål av denne oppfinnelsen. Som nevnt over, kan minst en del av tilført emulgator(er) eller surfaktant(er) kan være tilstede på grensesnittet av eksterne og interne faser av de hydrokarbonbaserte borefluider. Emulgator(er) eller surfaktant(er) kan være, for eksempel en dimer- trimer-syre, imadazolin, tallolje eller kombinasjoner derav. Eksempler omfatter, men er ikke begrenset til, en dimer trimer syre som Witco DTA 350, imadazolin, tallolje (stearinsyre), Integrity Synvert IV, Integrity Synvert TWA og lignende. Enhver mengde surfaktant eller emulgator kan brukes til å danne emulsjonen som for eksempel fra pound ca 1 til ca 30 surfaktant/emulsifier per barrel, eller fra ca 3 til ca 25 pounds surfaktant/emulgator per barrel, fra ca 5 til 20 pound surfaktant/emulsifier per barrel, eller andre mengde, hvor en barrel er ca 42 gallons.

[0034] Andre valgfrie ingredienser som kan være tilstede i borefluider av denne oppfinnelsen inkluderer, for eksempel et filtreringskontrollmiddel eller pore byggende materialer som Gilsonite, og lignende. Disse filtreringskontrollrnidler kan brukes i konvensjonelle mengder.

[0035] Andre ingredienser som kan være tilstede i borefluider i foreliggende oppfinnelsen inkluderer faststoffvektingsmaterialer som barytt, hematitt eller kalsiumkarbonat. Kalsiumkarbonat fås kommersielt, for eksempel som Baroid Baracarb 50. Dette faststoffvektingsmaterialer kan brukes hvis ønskelig. Mengden av faststoff vektingsmateriale, som er valgfritt, kan være fra ca 0,5 pound per barrel til ca 500 pounds per barrel. Som angitt kan bruk av cesiumfosfat i den interne fasen av hydrokarbonbaserte borefluider redusere eller eliminere behovet for faststoff vektingsmaterialer.

[0036] En annen valgfri ingrediens i borefluider av denne oppfinnelsen er fuktemidler som kan være nyttig i emulgering av cesiumfosfatfluider med de hydrokarbonbaserte eksterne fluider. Et eksempel på et egnet fuktemiddel er, for eksempel Integrity Synvert TWA. Konvensjonelle mengder kan brukes sammen med emulgatorene beskrevet ovenfor for å oppnå ønskede emulsjoner av fosfatfluider med hydrokarbonbaserte eksterne fluider.

[0037] Andre ingredienser som valgfritt kan være tilstede inkluderer, men er ikke begrenset til, andre borefluidprodukter som polymer(er) for å tilføre viskositet, hydrofile leire, organofil leire, fluidtapskontroll tilsetningsstoffer, aminbehandlet leire, leire behandlet slik at de gir viskositet i ikke-vandige fluider og lignende. Disse andre valgfrie ingredienser kan brukes i konvensjonelle mengder kjent for fagpersoner på området.

[0038] Som nevnt kan cesiumfosfat som finnes som en del av den vannbaserte løsning av den interne fasen ikke være fullstendig mettet i den vannbaserte løsning for å tillate gjenværende vannløselige komponenter å fortrinnsvis oppløses i løsningen sammen med cesiumfosfat. Dermed kan cesiumfosfat som finnes i den vannbaserte løsningen av den interne fasen være tilstede, for eksempel i en mengde på mindre enn 80 vekt% basert på den vannbaserte løsning og kan være, for eksempel fra ca 60% til omtrent 80 vekt% basert på den vannbaserte løsning.

[0039] En annen fordel av denne oppfinnelsen kan være muligheten for å justere tetthet for borefluidet til en ønsket tetthet. Som nevnt, kan dette spesielt gjøres ved innføring av en kombinasjon av cesiumfosfat med ulike metallsalt, som kaliumfosfat. Som et eksempel kan en vannbaserte intern fase andel av det hydrokarbonbaserte borefluidet inneholde cesiumfosfat, som, som nevnt, kan ha en tetthet fra ca 1,01 g/cm3 til ca 2,75 g/cm3. Tetthetsområdet kan justeres, for eksempel med innføringen av kaliumfosfat eller annen lavere tetthets alkaliefosfat eller andre metallsalt, som en vannløselig lavere tetthets alkaliemetallfosfat. Som et alternativ har kombinasjonen av cesiumfosfat med et alkaliesalt en lavere tetthet som gir en kombinasjonsløsning som har en tetthet lavere enn cesiumfosfat, og som kan gi en total saltløsningstetthet, for eksempel som er mellom tetthetene på de enkelte komponentsalter. For eksempel når 0 til 100 vekt% av kaliumfosfat er inkludert i den vannbaserte interne fasen av det hydrokarbonbaserte borefluidet, kan tetthet av den samlede vannbaserte delen av borefluidet variere, for eksempel fra ca 1,01 g/cm^ til ca 2,75 g/cm^, eller andre verdier, for eksempel avhengig av de relative proporsjonene av saltløsningsbestanddelene. Således kan tettheten av borefluidet faktisk bli "angitt for å" møte tettheten som trengs for borefluidet som brukes i boringen av brønnbanen på de aktuelle dybder. For lavere tetthetsområder, kan natriumfosfat tilføres til cesiumfosfat, og derfor "innstille" lavere tetthets borefluider.

[0040] Hydrokarbonbaserte borefluider av denne oppfinnelsen gjør det derfor mulig å oppnå en rekke forskjellige tettheter og å minimere eller eliminere helt faststoff vektingsmateriale som finnes i konvensjonelle borefluider.

[0041] Hydrokarbonbaserte borefluider av denne oppfinnelsen kan introduseres i brønnen ved enhver konvensjonell teknikk som, men ikke begrenset til, å bli pumpet inn borerøret. Videre kan hydrokarbonbaserte borefluider gjenvinnes ved bruk av konvensjonelle teknikker.

[0042] Hydrokarbonbaserte borefluider av denne oppfinnelsen kan prepareres ved å blande alle komponentene sammen. Når en emulsjon er preparert, kan komponentene vanligvis blandes sammen ved skjærblanding for å sikre en dispersjon som fortrinnsvis er uniform med hensyn til komponentene. En statisk eller innebygd høy-skjærblandingsmikser, kan for eksempelvis brukes til å emulgere komponentene i det hydrokarbonbaserte borefluid for å danne en ekstern fase omfattende hydrokarbonfluidet og en intern fase som inneholder vann og vannløselige komponenter inkludert cesiumfosfat. Høy skjærblandingsmiksere generelt er kjent og kommersielt tilgjengelig for emulgering av hydrokarbonoljer og saltløsninger, som kan tilpasses for å preparere de inverte emulgatorer av hydrokarbonbaserte borefluider av denne oppfinnelsen. Som et alternativ kan en kommersiell liøy-skjærblandingsmikser som kan brukes, for eksempel være en Silverson høy skjærblander/emulgeringsrotor/statortype blander, for eksempel en Silverson høy skjærblander in-line blander som brukes på en resirkuleringsbasis eller et modifisert Silverson Flashblend blandesystem (Siiverson Machines, Inc., East Longmeadow,

MA,USA).

[0043] Eksempelvis har en typisk parafinisk hydrokarbonolje som ESCAID 110, en tetthet av 0,803 g/cm^ (6,7 lb/gallon) og en cesiurnfosfatløsning har en tetthet på minst om 1,9 g/cm<3>, for eksempel når kombinert i et vektforhold på 1:1, og tilføre en emulgator eller en serie av emulgatorer blandet ved skjærblanding av fluider sammen som kan produere en emulsjon eller mikroemulsjon som har et cesiumfosfatinneholdende iverter fase eller (internfase) og en eksterne oljefase. Tettheten av den kombinerte blandingen av dette eksempel kan være egnet for boreoperasjoner og/eller kompletteringsfluider.

[0044] Valgfritt kan de hydrokarbonbaserte borefluider eller slam av foreliggende oppfinnelsen inneholde minst én syre. Syre kan være, for eksempel en vannløselig syre som inneholder minst én karbonoksylsyregruppe, for eksempel en maursyre eller en syrederivat derav. Andre eksempler på syrer som kan brukes, men ikke begrenset til, er eddiksyre, askorbinsyre, sitronsyre, vinsyre, ftalsyre, glykolsyre og kombinasjoner av disse. Syre kan være tilstede i ulike mengdeforhold som fra lvekt% eller mindre ca 25 vekt% eller mer basert på vekten av det hydrokarbonbaserte borefluidet. Tilstedeværelsen av syre har evnen til å justere pH i borefluidet så vel som å gi andre fordeler til det hydrokarbonbaserte borefluidet. Når en syre er til stede, for eksempel kan cesiumfosfat være tilstede i alle molare mengder, som en mengde på ca 3 M. Tilsvarende kan syre, når de brukes, kan være tilstede i en molar mengde, for eksempel i en mengde fra ca 2,2 M til ca 15 M. PH i det hydrokarbonbaserte borefluid kan være ved en hvilken som helst pH.

[0045] Søkere innlemmer spesielt hele innholdet i alle siterte referanser i denne beskrivelsen. Videre, når en mengde, konsentrasjon, eller andre verdi eller parameteren gis som enten et område, foretrukket område eller en liste av øvre foretrukne verdier og nedre foretrukne verdier, skal dette forstås som spesielt å avdekke alle områder dannet fra alle par av enhver øvre områdegrense eller foretrukket verdi og lavere grensen eller foretrukket verdi, uavhengig av om områdene er separat angitt. Der det er et område med numeriske verdier resitert heri er, med mindre annet er oppgitt, området ment å inkludere endepunktene derav, og alle heltall og brøker i området. Det er ikke ment at omfanget av oppfinnelsen er begrenset til de bestemte verdiene resitert når et område er definert.

[0046] Andre utførelsesformer av denne oppfinnelsen vil være klare for fagpersoner på området fra vurdering av spesifikasjon og praktisering av foreliggende oppfinnelse beskrevet. Det er ment at spesifikasjon og eksempler kun er eksempelvise og omfanget av oppfinnelsen er angitt i de etterfølgende krav og ekvivalenter derav.

Claims (20)

1. Et hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam omfattende cesiumfosfat.

2. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 1, som omfatter en ekstern fase omfattende et hydrokarbonfluid og en intern fase omfattende nevnte cesiumfosfat.

3. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, der nevnte interne fase omfatter en løsning som inneholder nevnte cesiumfosfat som har en tetthet på minst om 1,01 g/ cm?.

4. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, der nevnte interne fase omfatter en løsning som inneholder nevnte cesiumfosfat som har en tetthet på fra ca 1,01 g/ cm) til ca 2,75 g/ cm).

5. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, der nevnte cesiumfosfat er mindre enn fullt mettet i nevnte interne fase av det hydrokarbonbaserte borefluid.

6. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, der nevnte cesiumfosfat utgjør minst 1 vekt% av den interne fase.

7. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, der cesiumfosfat utgjør fra ca 1 % til ca 80 vekt% av den interne fase.

8. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, videre omfattende minst en emulgator eller surfaktant.

9. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, videre omfattende minst én emulgator eller surfaktant som en (limer-trimer-syre, imadazoline, tallolje, eller kombinasjoner av disse.

10. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, der hydrokarbonfluidet er dieselolje, mineralolje, syntetisk olje eller kombinasjoner av disse.

11. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, der nevnte interne fase videre omfatter vann i en mengde på minst ca 1 vekt% basert på vekten av den interne fasen.

12. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, videre omfattende minst et faststoff-vektingsmateriale, minst ett fluidtapadditiv, minst ett fuktemiddel, minst én organoleire, minst én filtrering skontrollagent, minst ett polymer, eller enhver kombinasjon av disse.

13. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, videre omfattende minst ett annet alkaliemetallsalt fra nevnte cesiumfosfat.

14. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, videre omfattende minst ett annet alkaliemetallfosfat fra cesiumfosfat, ett alkaliemetall-monokarboksylat, et alkaliemetall wolframsurt salt eller enhver kombinasjon av disse.

15. Hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge krav 2, videre omfatter en kombinasjon av cesiumfosfat som har en første saltløsningstetthet og minst ett forskjellige alkaliemetallsalt fra nevnte cesiumfosfat som har en andre lavere saltløsningstetthet enn den første saltløsningstettheten, der kombinasjonen av saltløsninger har en tredje saltløsningstetthet med en verdi mellom første og andre saltløsningstettheter.

16. Fremgangsmåte for å bore en brønn omfattende nevnte borebrønn med tilstedeværelse av det hydrokarbon- eller esterbasert borefluid eller slam ifølge kravl.

17. Fremgangsmåte for å bore en brønn omfattende nevnte borebrønn i nærvær av det hydrokarbon- eller esterbaserte borefluid eller slam ifølge krav 2.

18. Fremgangsmåte for å utvinne hydrokarboner fra en brønn, omfattende bruk av et olje-basert fluid som har en intern fase omfattende cesiumfosfat.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, der nevnte oljebaserte fluid er et borefluid, kompletteringsfluid, overhalingsfluid, fraktureringsfluid, brønnsuspensjon eller pakningsfluid.

20. Fremgangsmåte for å redusere faststoff-vektingsmaterialeinnhold i et hydrokarbonbasert eller esterbasert borefluid eller slam omfattende en ekstern fase og en intern fase som omfatter å erstatte minst en del av faststoff-vektingsmaterialet med cesiumfosfat som en bestanddel av den interne vandige fasen