NO318429B1 - Fluid for anvendelse i olje- og gassbronnoperasjoner, samt additiv derfor - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et fluid for anvendelse i forskjellige olje- og gassbrønnoperasjoner nede i brønnen.Oppfinnelsen vedrører også et additiv for fremstilling av fluidet.

I boringen av borehull som penetrerer underjordiske formasjoner, sirkuleres vanligvis borefluider gjennom borehullene for å fjerne borekaks derfra og for å utføre andre formål.

De fleste borefluider omfatter oppslemmede partikler av hydratisert leire i vann og vektmaterialer slik som barytt kombineres ofte med borefluidene for å øke tettheten derav. Forskjellige additiver er også vanlig å anvende i borefluider for å gi dem "de ønskede egenskaper, slik som å tilveiebringe lavt filtreringstap fra borefluidene til underjordiske formasjoner som de er i kontakt med. Når et borehull penetrerer en underjordisk formasjon som inneholder ønskede hydrokarbon-fluider kan imidlertid uløselige materialer i- borefluidet slik som leire og barytt være ødeleggende for formasjonen.

Det vil si at en filterkake eller kappe av et slikt uoppløse-lig material kan dannes på overflaten av formasjonen og noen faste stoffer i filterkaken kan penetrere inn i formasjonen som i sin tur kan resultere i en permanent reduksjon av for-masjonens permeabilitet og evne til å produsere hydrokarbo-ner.

For å unngå skader på produksjonsformasjoner under boring og komplettering av borehull som penetrerer slike formasjoner og under påfølgende utførte overhalingsprosedyrer, er ikke-skadelige saltoppløsninger hittil anvendt i stedet for borefluider som inneholder uoppløselige faste stoffer. Saltopp-løsningene er ikke-skadelige fordi saltene som de inneholder, som gir tetthet til saltoppløsningene, er oppløste, og ingen faste stoffer er derved i kontakt med formasjonen. Fordi slike bore-, kompletterings- og overhalingssaltoppløsninger ikke inneholder oppløste faste stoffer, omtales de vanligvis som"klare saltoppløsninger".

I arbeider som utføres i borehull som penetrerer underjordiske formasjoner inneholdende' fluider under høye trykk, må de anvendte saltoppløsninger ha meget høye tettheter, f.eks. tettheter i området fra omtrent 1.078 g/l (9,0 pund per gallon) til 2.576 g/l (21,5 pund per gallon), for å unngå at overtrykksfluidene blåses ut fra borehullet. Disse salt-oppløsningene inneholder typisk KCl, NaCl, CaCl2, NaBr, CaBr2, ZnCl2og ZnBr2, eller kombinasjoner av slike salter, og er relativt dyre.

På grunn av de høye kostnader med bore-, kompletterings- og overhalingssaltoppløsninger med høy .tetthet, gjenvinnes de vanligvis, filtreres og anvendes om igjen i brønnservice-arbeider. Tapet av slike saltoppløsninger er dyrt og uønsket og som et resultat har prosedyrer og additiver for å redusere filtreringstap hittil.vært anvendt med høytetthetssaltopp-løsninger. Disse omfatter å øke viskositeten til saltopp-løsningene ved å kombinere hydratiserbare viskositetsøkere med dem slik som hydroksyetylcellulose og avledede polysakka-rider. Selv om det å kombinere slike viskositetsøkere med høytetthetssaltoppløsninger har resultert i reduksjon av filtreringstap, er ulempene at relativt store mengder visko-sitetsøkere er påkrevet, idet man ofte støter på vanskelig-heter med å oppløse og hydratisere viskositetsøkerne i høy-tetthetssaltoppløsninger, spesielt saltoppløsninger som inneholder sinkbromider, og viskositeten som er oppnådd går ofte tapt eller reduseres kraftig når saltoppløsningene anvendes i omgivelser med relativt høy temperatur eller lav pH-verdi.

Fra US patentene 4.175.042 og 4.822.500 er det kjent bore-, overhalings- og kompletteringsfluider som omfatter en mettet saltoppløsning hvori et vannoppløselig salt, som ikke er opp-løselig i den mettede saltoppløsningen, og med et bestemt størrelsesområde, oppslemmes i den mettede saltoppløsningen sammen med egnede polymeriske viskositetsadditiver og suspensjonsadditiver og egnede midler for å kontrollere filtreringstapet.. Typiske mettede saltoppløsninger kan inneholde ett eller flere salter slik som KCl, NaCl, CaCl2, ZnCl2, KBr, NaBr, CaBr2, ZnBr2, Na2S04, Na2C03, K2C03og NaHC03. Typiske vannoppløselige, partikkeldimensjonerte salter er KCl, NaCl, CaCl2, CaBr2, Na2S04, Na2C03, K2C03og NaHC03. Typiske visko- sitets- og suspensjonsadditiver er: xantangummi, cellulose-etere og guargummiderivater. Typiske, additiver for å kontrollere filtreringstap er: kalsium, krom eller ferrokrom-lignosulfonater, karboksymetylcellulose og stivelser slik som mais, potet og tapioka og deres derivater. Fra US patent 4..822.500 er det kjent at xantangummi og en spesiell epiklorhydrin-fornettet hydroksypropylstivelse kombinerer synergis-tisk i den mettede saltoppløsningen og gir utmerket suspensjon og filtreringstapkontroll. Slike fluider er ytterst gunstige og er et foretrukket fluid for boring i hydrokarbon-bærende formasjoner, slik som i "horisontalboring".

Det er nå funnet at fluider med lavt faststoffinnhold og høy tetthet som har utmerkede reologiske og filtreringsegenskaper og god termisk stabilitet tilveiebringes ved fluidet ifølge oppfinnelsen slik det er definert med de i kravene anførte trekk.

Fluidene i henhold til den foreliggende oppfinnelse omfatter en saltoppløsning, en amorf silikaviskositetsøker, et additiv for kontroll av filtreringstap og et selvtettingsmiddel.Valgfritt, men foretrukket, inneholder fluidene også en alkalisk buffer og et polart additiv med lav molekylvekt som beskrives nærmere heri.

Fluidene med lavt faststoffinnhold og høy tetthet i henhold til oppfinnelsen er anvendelige som borefluider for olje og gass, spesielt når det bores i hydrokarboninneholdende formasjoner, overhalingsfluider og kompletteringsfluider. Fluidene har utmerkede filtreringsegenskaper og gir svært tynne filterkaker. Dette gir filterkaker som er enklere å fjerne, enklere brønnopprensing og bedre hydrokarbonproduksjon. Den utmerkede lav-skjærhåstighetsviskositet (reologiske egenskaper) til fluidene gir utmerket suspensjon og hullrense-egenskaper.1henhold til en annen utførelse av oppfinnelsen, tilveiebringes et additiv med de i kravene anførte trekk for fremstilling av et fluid for anvendelse i olje- og gassbrønn-operasj oner.

Fluidet inneholder en -saltoppløsning hvor det er oppløst et salt valgt fra gruppen bestående av kalsiumbromid, sinkbromid og blandinger derav, og eventuelt i tillegg ett eller flere vannoppløselige salter, idet saltoppløsningen har en tetthet fra omtrent 1.500 kg/m<3>til omtrent 2.400 kg/m<3>, additivet omfatter en røksilika og et selvtettingsmiddel hvori vektforholdet mellom selvtettingsmiddel og røksilika er fra omtrent2til omtrent 20, og eventuelt en alkalisk buffer i et vektforhold mellom buffer og røksilika fra omtrent 0,03 til omtrent 2,5.

Fluidene i henhold til oppfinnelsen omfatter en amorf silika-viskositetsøker, et additiv for kontroll av filtreringstap og et selvtettingsmiddel dispergert eller suspendert i en salt-oppløsning {dvs. en vannholdig væske hvor det er oppløst ett eller flere vannoppløselige salter).

Saltoppløsningen inneholder et salt valgt fra gruppen bestående av kalsiumbromid, sinkbromid og blandinger derav. En slik saltoppløsning kan også ha andre vannoppløselige salter oppløst deri. Konsentrasjonen av kalsiumbromid, sinkbromid og andre vannoppløselige salter kan være enhver kon-sentrasjon opp til metning i saltoppløsningen. Vanligvis vil tettheten av saltoppløsningen være fra omtrent1560kg/m<3>(13lbm/gal) til omtrent 2400 kg/m<3>(20 lbm/gal). Som nevnt i det foregående er slike saltoppløsninger velkjente innen området. Tilgjengelig i handelen er en kalsiumbromidsaltopp-løsning med en tetthet på 1704 kg/m<3>(14,2 lbm/gal), en kalsiumbromid/ sinkbromidsaltoppløsning med en tetthet på 2304 kg/m<3>(19,2 lbm/gal) og kombinasjoner av disse saltoppløs-ningene med andre saltoppløsninger eller vannoppløselige salter.

Den amorfe silikaviskositetsøker, som kjent og alminnelig anvendt innen teknikken, utvinnes enten ved en væskefase eller en dampfremgangsmåte. Silika oppnådd ved dampfrem-gangsmåten kalles røksilika eller pyrogene silika. Produkter oppnådd ved væskefremgangsmåten kategoriseres som silikageler og presipiterte silika. Det er således tre forskjellige typer syntetisk silika på markedet: 1. Pyrogene silika Pyrogene silika eller røksilika fremstilles ved at silisium-tetrakloriddamp reagerer med oksygen og hydrogengass ved høye temperaturer. Disse produktene har store ytre overflateom-råder og skiller seg fra andre silika (f.eks. geler, presipiterte silika) fremstilt ved væskefasefremgangsmåten. Cabot og DeGussa er to leverandører av pyrogene silika.

2. Silikageler

Silikageler er av to typer: hydrogeler og aerogeler. Hydrogeler fremstilles ved at et oppløselig silikat slik som natriumsilikat reagerer med sterk svovelsyre. Gelen vaskes fri for salt, tørkes, mikroniseres og klassifiseres deretter. Aerogeler fremstilles fra ubehandlede hydrogeler ved å er-statte deres vanninnhold med en alkohol. Alkoholen gjenvinnes så ved å varme gelen i en autoklav.

Aerogeler er lettere og luftigere enn hydrogeler fordi krymp-ingen av gelstrukturen unngås under tørkeprosessen. Geler har meget store overflatearealer, vanligvis i området 3 00-1000m<2>/g og høye porøsiteter. Silikageler selges f.eks. av W.R. Grace and Company under handelsnavnet "Syloid", avMonsanto under handelsnavnet "Santocel", og avGlidden under handelsnavnet "Silicron".

3. Presipiterte silika

Presipiterte silika fremstilles ved destabiliseringen og presipiteringen av silika fra oppløselig silikat ved tilsetning av en mineralsyre og/eller sure gasser. Reaktantene omfatter således et alkalimetallsilikat og en mineralsyre,

slik som svovelsyre eller et surgjørende middel slik som C02.

Når det syredannende middelet tilsettes til alkalimetallsilikat et ved et visst punkt i fremgangsmåten, begynner silika å presipitere. Tilsetningen av det syredannende middelet opp-rettholdes inntil M20 av alkalimétallsilikatet (M er alkalimetall} av den endelige silika er mindre enn omtrent1vekt%. Som en generell regel tilsettes således det syredannende middel til alkalimétallsilikatet for å nøytralisere alkali-delen som er bundet til silikatanionet. Reaksjonsslurryen filtreres og reaksjonsbiproduktet vaskes vekk, som er alkali-metallsaltet av det syredannende middel. Filterkaken tørkes og males for å oppnå en silika med ønsket finhetsgrad.

For at silika skal være et effektivt tykningsmiddel må det være av en fin størrelse. Med fin størrelse menes det at silikaen må være i et partikkelstørrelsesotnråde på mindre enn100 nm. Disse silikamaterialene kan enten være av en liten partikkelstørrelse fra begynnelsen av eller de kan lett deaggregere eller nedbrytes til denne lille partikkelstørrelsen når de blandes inn i væsken som skal fortykkes. Meget anvendelige silikatykningsmidler har vanligvis vært fremstilt ved pyrogene teknikker. Disse silika er det termiske nedbryt-ningsprodukt av silikatetraklorid. En viktig egenskap til disse pyrogene silikamaterialer er at de er løst aggregert til omtrent en størrelse på 0,5 til 5/xm, men som enkelt de-aggregerer til partikler med størrelser mindre enn 10 0 nm når de blandes inn i en væske.

Silikatykningsmidler er også fremstilt ved aerogelfremgangs-måter. Disse er vanligvis ikke like gode til å fortykke væsker som pyrogene silika.

Fra US patent nr. 4,216,113 er det kjent en modifisert hydro-gelfremgangsmåte som fremstiller silikatykningsmidler med et partikkelstørrelsesområde fra 0,5 til 5/im. Under konvensjo-nell blanding er det enkelt å deaggregere til partikkelstørr-elser på mindre enn 100 nm. En kommersielt tilgjengelig pre-sipitert silikaviskositetsøker er HI-SIL T-600, et produkt fra PPG Industries, Inc. Det har en gjennomsnittlig endelig partikkelstørrelse på 21 nm og gjennomsnittlig agglomere-ringsstørrelse på 1,6fim.

De pyrogene røksilika er foretrukne.

Polymere additiver for kontroll av filtreringstap som anvendes i bore- og hjelpefluider er såkalte vannoppløselige polymerer som omfatter forgelatinert stivelse, stivelsesderivater, cellulosederivater, lignocellulosederivater og syntetiske polymerer. Representative stivelsesderivater omfatter: hydroksyalkylstivelser slik som hydroksyetylstivelse, hydroksypropylstivelse, hydroksypropylkarboksymetylstivelse, de svakt fornettede derivater derav og lignende, karboksymetylstivelse og de svakt fornettede derivater derav, kationiske stivelser slik som tertiære aminoalkyleterderivater av stivelse, de svakt fornettede derivater derav og lignende. Representative cellulosederivater omfatter karboksymetylcellulose med lav molekylvekt og lignende." Representative lignocellulosederivater omfatter alkalimetall- og jordalkali-metallsalter av lignosulfonsyre og podede kopolymerer derav. Representative syntetiske polymerer omfatter vinylsulfonatko-polymerer og polymerer som inneholder andre sulfonatmono-merer.

De foretrukne polymere additiver for kontroll av filtreringstap anvendt i den foreliggende oppfinnelse er stivelseseter-derivater slik som hydroksyetylstivelse, hydroksypropylstivelse, dihydroksypropylstivelse, karboksymetylstivelse, hydroksyalkylkarboksymetylstivelse og kationiske stivelser, og de svakt fornettede derivater av disse stivelsesetere. Mest foretrukket er det polymere additivet som kontrollerer filtreringstap et stivelseseterderivat som har blitt svakt fornettet, slik som epiklorhydrin, fosforoksyklorid, oppløse-lige trimetafosfater, rettkjedete dikarboksylsyreanhydrider, N^-metylenbisakrylamid, og andre reagenser som inneholder to eller flere funksjonelle grupper som er i stand til å reagere med minst to hydroksylgrupper. Den foretrukne fomet-ningsreagensen er epiklorhydrin. Vanligvis er behandlings-nivået fra omtrent 0,005 % til 0,1 % av stivelsen for å gi en liten grad av fornetning av omtrent 1 fornetning pr. 200 til1000anhydroglukoseenheter. Fornetningen kan foregå før eller etter at stivelsen er derivatisert. I tillegg kan stivelsen modifiseres ved syrehydrolyse eller enzymhydrolyse for å gi en stivelsespolymer med lavere molekylvekt for deri-vatisering. Slike stivelsespolymerer er velkjente innen teknikken. Boken med tittel "Modified Starches: Properties and Uses" av O.B. Wurzburg, 1986 (CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida, U.S.A.) er en utmerket kilde for informasjon i fremstillingen av stivelsesderivater.

Selvtettingsmidlene ("bridging agents") som er anvendelige i denne oppfinnelse er velkjente innen teknikken. De er faste, partikkelformede vannoppløselige salter eller syreoppløselige materialer hvor partiklene er dimensjonert til å ha en par-tikkelstørrelsesfordeling som er tilstrekkelig til å tette igjen porene i formasjonene som er i kontakt med bore- og hjelpefluidet. Selvtettingsmiddelet må ikke være vesentlig oppløselig i væsken som anvendes for å danne fluidet. Typiske vannoppløselige salter omfatter natriumklorid, kaliurnklorid, kalsiumklorid, natriumformiat, kaliumformiat, natriumbromid, kaliumbromid, kalsiumbromid, natriumacetat, kaliumacetat og lignende.

Typiske syreoppløselige materialer omfatter kalsium, dolomitt (kalsium/magnesiumkarbonat), jernkarbonat og andre karbona-ter. De foretrukne selvtettingsmidler er natriumklorid og kalsiumkarbonat.

Partikkelstørrelsesfordelingen av selvtettingsmiddelet må være tilstrekkelig til å overbygge og tette igjen porene i den underjordiske formasjonen i kontakt med fluidet. Som kjent fra US patent nr. 4,175,042 er vanligvis et foretrukket partikkelstørrelsesområde fra omtrent 5/im til omtrent 800 /im der mere enn omtrent 5 vekt% av partiklene er grovere enn 44/im. Det er imidlertid funnet at tilsetning av et ekstra selvtettingsmiddel med partikkelstørrelse slik at minst90% av partiklene derav er mindre enn 10 /tm og den gjennomsnitt-lige partikkelstørrelse er fra omtrent3til omtrent 5/im, nedsetter filtreringstapet av fluidene i henhold til oppfinnelsen og reduserer konsentrasjonen av polymer påkrevd for å gi den ønskede grad av filtreringstapkontroll til fluidene i henhold til oppfinnelsen.

Når selvtettingsmiddelet er vannoppløselig, er det foretrukket at saltoppløsningen er mettet med hensyn til selvtettingsmiddelet, eller i det minste vesentlig mettet slik at mindre enn 10 vekt% av selvtettingsmiddelet er oppløst i saltoppløsningen.

Eventuelt, men foretrukket, inneholder fluidene i henhold til oppfinnelsen en alkalisk buffer og et polart additiv med lav molekylvekt.

Den alkaliske buffer kan være ethvert alkalisk partikkelformet material med en lav vannoppløselighet som vil reagere med syrer for å nedsette surheten av fluidene. Representative alkaliske buffere er magnesiumoksyd, kalsiumoksyd, sinkoksyd, kalsinert dolomitt, magnesiumhydroksyd, kalsiumhydroksyd, sinkhydroksyd, lesket dolomittisk kalk (kalsium/magnesiumhydroksyd ) , og lignende. Fluidene ifølge oppfinnelsen, bør ha pH-verdier i området fra omtrent 3,0 til omtrent 8,0. Saltoppløsninger som inneholder sinkbromid bør ha en pH-verdi som er mindre enn omtrent 6,0, som er velkjent innen teknikken. Selv om de virkelige pH-verdier av sterkt^konsentrerte saltoppløsninger ikke kan avleses nøyaktig ved å anvende et pH-meter, kan de relative pH-verdier til flere forskjellige sterkt konsentrerte saltoppløsninger sammenlignes nøyaktig. De målte pH-verdier til slike sterkt konsentrerte oppløsning-er blir således en pålitelig kontrollmetode for å bestemme den relative surnet av de involverte fluider. De målte pH-verdier bestemmes med et standard pH-meter, der elektroden settes ned i løsningen som skal måles. Som anvendt heri, refererer uttrykket "målt pH" til pH-verdier bestemt ved den foregående måte. Der det er nødvendig å justere den målte pH-verdi, kan justeringen utføres i alt vesentlig ved et hvilket som helst tidspunkt.

De polare additiver med lav molekylvekt som er anvendelige i forbindelse med oppfinnelsen har en molekylvekt som er mindre enn omtrent 400 og inneholder en eller flere polare grupper pr. molekyl valgt fra gruppen bestående av hydroksyl, amino, og blandinger derav. Disse omfatter alkoholer, alkylenglykoler, polyalkylenglykoler, alkyletere av alkylenglykoler og polyalkylenglykoler, aminer, alkylendiaminer, polyal-kylenpolyaminer, piperaziner, aminoalkoholer og lignende. De foretrukne additiver har den empiriske formel

hvori a er et helt tall fra 1 til omtrent 5, og Z er et radikal valgt fra gruppen bestående av H, og (0Cb<H>2b)n<0>R, hvori b er 2, 3, eller blandinger derav, n er et helt tall fra 0 til omtrent 3, R er et radikal valgt fra gruppen bestående av H, Cx<H>2x+1, og Cy<H>2y+1C0, hvori x er et helt tall fra 1 til 5, og y er et helt tall fra1til 3. Foretrukket er a = 2 eller 3 og Z = {0CbH2b)nOR. Det er således foretrukket at det vann-oppløselige hydroksyinneholdende polare additiv inneholder minst to hydroksylgrupper eller minst en hydroksylgruppe og minst en etergruppe eller radikal innen sin molekylstruktur.

De polare additiver kan ha flere funksjoner i fluidene i henhold til oppfinnelsen. De polare additiver kan tjene til å

fjerne (reagere med) oppløst oksygen i fluidene, de kan tjene til å danne bindinger mellom overflatehydroksyler på partiklene til silikaviskositetsøkeren, og de kan tjene til å akti-

vere eller foroppløse de polymere additiver for kontroll av filtreringstap i saltoppløsninger som inneholder sinkbromid.

Konsentrasjonene til additivene i fluidene i henhold til oppfinnelsen er som følger:

De foretrukne fluider i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at de har en lav-skjærviskositet (LSV (Low Shear Viscosi-ty)) på minst 3000 centipoise, et spruttap som ikke er større enn 2 cm<3>, og et 3 0 minutters filtreringstap som er mindre enn10cm<3>. Lav-skjærviskositeten (LSV) til formål i forbindelse med denne oppfinnelsen oppnås ved å anvende etBrookfield Model LVTDV-I viskosimeter med en nummer 2 eller 3 spindel ved 0,3 omdreininger pr. minutt (skjaerhastighet på0,063sek"<1>). LSV angir fluidets suspensjonsegenskaper, jo større LSV desto bedre suspensjon av faste stoffer i fluidet. Spruttap og filtreringstap for formål i henhold til oppfinnelsen oppnås ved hjelp av en modifisert API filtreringsprøve. Til en API filtreringscelle for høy temperatur og med fjernbare endekasser settes det således en sikt med åpninger på 44fim. Det tilsettes så 67,5 g dimensjonert sand for å frembringe et sandleie på 1,5 cm. Den dimensjon-erte sand har en partikkel slik at all sand passerer gjennom en sikt med åpninger på 177fim og holdes tilbake på

en sikt med åpninger av 125fim. Fluidet som skal prøves helles langs innsidekanten .av filtreringscellen for ikke å forstyrre sandleiet. Filtreringsprøven utføres så 3 0 minutter ved den ønskede temperatur på 79,4°C ved en trykkforskjell på17,59 kg/cm<2>tilveiebrakt ved nitrogen. Spruttapet måles som mengde fluid som drives ut fra filtreringscellen inntil strømmen av fluid er redusert til dråper. Filtreringstapet måles som den totale mengde fluid samlet opp på 3 0 minutter.

Fluidene i henhold til oppfinnelsen kan fremstilles ved å blande sammen saltoppløsning, additiv for kontroll av filtreringstap, silika, selvtettingsmiddel, alkalisk buffer og polart additiv i hvilken som helst rekkefølge. Det er imidlertid foretrukket at additivet for kontroll av filtreringstap hydratiseres i en saltoppløsning med en tetthet på mindre enn omtrent 1560 kg/m<3>som inneholder det polare additiv, om tilstede. Deretter blandes den resterende saltoppløsning med en tetthet som er påkrevet for å oppnå et fluid med den ønskede tetthet, silika, selvtettingsmiddel, alkalisk buffer, hvis anvendt, og et hvilket som helst ekstra polart additiv sammen.

Som nevnt tidligere er en annen utførelse av oppfinnelsen å tilveiebringe et additiv for fluidene som angitt heri, idet additivet omfatter røksilika med en maksimal partikkelstørr-else i området på mindre enn 100 nm og et selvtettingsmiddel som angitt heri i et vektforhold mellom selvtettingsmiddel og røksilika fra omtrent 2 til omtrent 20. Additivet kan eventuelt inneholde en alkalisk buffer som angitt heri i et vektforhold mellom alkalisk buffer og røksilika fra omtrent 0,03 til omtrent 2,5.

Fluidene i henhold til oppfinnelsen kan således foretrukket fremstilles ved å dispergere additivet for kontroll av filtreringstap i en saltoppløsning med en tetthet som er mindre enn omtrent1560 kg/m<3>, inneholdende det polare additiv, om tilstede, og å tilsette den resterende saltoppløsning som har en tetthet som er påkrevet for å oppnå et fluid med den ønskede tetthet, og å tilsette additivet, den alkaliske buf fer hvis anvendt og ikke innlemmet i additivet, og et hvilket som helst polart additiv hvis anvendt og ikke innlemmet i saltoppløsningen som inneholder additivet for kontroll av filtreringstap, og deretter blande grundig.

i For å beskrive oppfinnelsen mer fullstendig er de etterfølg-ende eksempler gitt. I disse eksempler og denne beskrivelse kan de etterfølgende forkortelser anvendes: API = American Petroleum Institute, FLCA = additiv for kontroll av filtreringstap, PA = polart additiv, nr. = nummer, sek. = sekunder, min. = minutter, lbm/gal = pund pr. US gallon, bbl = 42 gallon fat, lbm/bbl = pund pr. fat, g = gram, cm<3>= kubikk-centimeter, m = meter, °C = grader Celsius, lbm/gal = pund pr. gallon, % = vektprosent, kg/m<3>= kilogram pr. kubikk-meter, Sp = Spor, PV = plastisk viskositet i centipoise, FG = flytegrense i pascal, GS =10 sekund/10 minutt gelstyrker i pascal, LSV = Brookfield lav-skjærviskositet ved 0,3 omdreininger pr. minutt i centipoise.

Plastisk viskositet, flytegrense og gelstyrker oppnås ved prosedyrene spesifisert i API's Recommended Practice 13B-1.

Forskjellige saltoppløsninger anvendes i eksemplene, og er som følger: Saltoppløsning I er en1704kg/m<3>kalsiumbromid-saltoppløsning som inneholder omtrent 51,9 vekt% CaBr2, Saltoppløsning II er den 1704 kg/m<3>CaBr2-saltoppløsningen som er mettet med natriumklorid, Saltoppløsning III er en 23 04 kg/m<3>sinkbromid/kalsiumbromidsaltoppløsning som inneholder omtrent 52,8 vekt% 2nBr2og 22,8 vekt% CaBr2, Saltoppløsning IV er en 152 4 kg/m3 CaBr2-saltoppløsning som inneholder omtrent 42,9 vekt% CaBr2, Saltoppløsning V er den 1524 kg/m<3>CaBr2-saltoppløsningen som er mettet med natriumklorid.

Fire selvtettingsmidler anvendes i eksemplene, og er som følger: Selvtettingsmiddel I og Selvtettingsmiddel II er dimensjonert, partikkelformet natriumklorid med en partikkel-størrelsesfordeling som angitt nedenfor. Selvtettingsmiddel III og Selvtettingsmiddel IV er dimensjonert kalsiumkarbonat med partikkelstørrelsesfordeling som angitt nedenfor.

Eksempel A

Forskjellige additiver for kontroll av filtreringstap evalueres for sin effekt på lav-skjærhastighetsviskositet og filtreringstapkontroll av en 1596 kg/m<3>(13,3 lbm/gal) salt-oppløsning som følger: 25 g FLCA hydratiseres i 350 cm<3>av saltoppløsning V som inneholder 2 5 cm<3>tripropylenglykol. Deretter blandes 22 7 cm<3>av saltoppløsning II med 100 cm<3>av FLCA-slurryen, fulgt av 4 g Cab-O-Sil M5 silika, 5 g MgO, 4 0 g selvtettingsmiddel nr. l, og 10 g selvtettingsmiddel nr. 2. De oppnådde resultater er gitt i tabell A.

De undersøkte FLCA er som følger: Nr. 1 er et hydroksypropyleterderivat av en syrebehandlet maisstivelse som er svakt fornettet med epiklorhydrin, Nr. 2 er et hydroksypropyleterderivat av maisstivelse som er svakt fornettet med epiklorhydrin, Nr. 3 er et ikke-fornettet hydroksypropyleterderivat

.av maisstivelse, Nr. 4 er en hydroksypropyl-kationisk-stivelseseter, Nr. 5 er et karboksymetyleterderivat av en syre-■ behandlet stivelse, Nr. 6 er et ikke-fornettet hydroksypropyleterderivat av maisstivelse, Nr. 7 er en hydroksypropyl, karboksymetyl-blandet stivelseseter, Nr. 8 er en ikke-fornettet hydroksypropylstivelse med en høy molar substitusjon av hydroksypropylgrupper, Nr. 9 er en epiklorhydrin-fornettet hydroksypropylpotetstivelse, Nr. 10 er et epiklorhydrin-fornettet blandet hydroksypropylkarboksymetylderivat av maisstivelse, Nr. 11 en epiklorhydrin-fornettet karboksymetyleter av potetstivelse med en høy grad av substitusjon av

karboksymetylgrupper, Nr. 12 er en kationisk stivelse, Nr.13 er en ikke-fornettet karboksymetyleter av potetstivelse med en lav grad av substitusjon av karboksymetylgrupper, Nr. 14 er en kationisk stivelseseter.

Eksempel B

Forskjellige polare additiver undersøkes for sin effekt på viskositeten til en 192 0 kg/m<3>(16,0 lbm/gal) saltoppløsning som følger: Fremgangsmåte A - 10 g av FLCÅ nr. 1 (eksempelA) blandes i 136 cm<3>av saltoppløsning IV for å hydratisere FLCA, 181 cm<3>av saltoppløsning III tilsettes under blanding etterfulgt av 2 g Cab-O-Sil M5 silika og 5 cm<3>av polart additiv, og fluidet blandes i 5 minutter ved å anvende en skovltype Brookfield blander, Fremgangsmåte B - 10 g av FLCA nr..1(eksempel A) og 5 cm3 av polart additiv blandes i 136 cm<3>av saltoppløsning IV for å hydratisere FLCA, 181 cm<3>av saltoppløsning III tilsettes etterfulgt av 2 g av Cab-O-SilM5 silika, og fluidet blandes i 5 minutter som ovenfor. De oppnådde LSV for disse fluider er som følger:

Eksempel C

Fluider med lavt faststoffinhold og høy tetthet med tettheter fra1596 kg/m<3>til 2196 kg/m<3>fremstilles som følger: Slurryer av FLCA nr. 1 (eksempel A) fremstilles med sammensetningen vist i tabell C-l, fluider fremstilles ved å blande sammen saltoppløsninger, FLCA slurry, Cab-O-Sil M5 silika, selvtettingsmidler, alkalisk buffer og polart additiv som angitt i tabell C-2. Disse fluider evalueres ved begynnelsen av og etter statisk aldring i en ovn ved 79,5°C. De oppnådde resultater er vist i tabell C-3.

Tabell C - 3 ( forts.)

Fluid Tett- Timer GS Sprut- Filtr.-het Aldret 10 sek./ tap tap

Nr . kg / m3 79 , 5°C PV FG 10 min . LSV cm3 emj pH

7 2064 0 ■ 48 12 3, 4/ 3, 8 18. 200 0 5,5 3,95 7 2064 16 68 16, 3 3, 8/ 3, 8 46. 800 0 4 4, 25 8 2196 0 64 13, 4 2, 4/ 4, 8 23. 800 Sp 3 3, 15 8 2196 16 135 14, 4 3, 4/ 3, 8 42. 800 Sp 3, 5 3, 80

Claims (13)

1. Fluid for anvendelse i forskjellige olje- og gassbrønn-operasjoner nede i brønnen, karakterisert vedat det omfatter en salt-oppløsning hvor det er oppløst et salt valgt fra gruppen bestående av kalsiumbromid, sinkbromid og blandinger derav, og eventuelt ett eller flere ytterligere vannoppløselige salter, idet saltoppløsningen har en tetthet fra omtrent1.500kg/m<3>til omtrent 2.400 kg/m<3>, en silikaviskositetsøker med et maksimalt partikkelstørrelsesområde på mindre enn 100 nm, et additiv for kontroll av filtreringstap, og et selvtettingsmiddel valgt fra gruppen bestående av vannoppløse-lige, partikkelformede salter som ikke er vesentlig oppløse-lige i saltoppløsningen, syreoppløselige materialer og blandinger derav.

2. Fluid som angitt i krav l,karakterisert vedat additivet for kontroll av filtreringstap er valgt fra gruppen bestående av stivelsesderivater, cellulosederivater, lignocellulosederivater og blandinger derav.

3. Fluid som angitt i krav l,karakterisert vedat additivet for kontroll av filtreringstap er et stivelseseterderivat.

4. Fluid som angitt i krav 1,karakterisert vedat additivet for kontroll av filtreringstap er et stiveleseseterderivat valgt fra gruppen bestående av hydroksyetylstivelse, hydroksypropylstivelse, dihydroksypropylstivelse, karboksymetylstivelse, hydroksyalkylkarboksymetylstivelse, kationisk stivelse og svakt fornettede derivater derav som har omtrent l fornetting pr. 200 til 1.000 anhydroglukoseenheter i stivelsesderivatet og blandinger derav.

5. Fluid som angitt i krav 4, karakterisert vedat stivelseseterderivatet er avledet fra en stivelse som er modifisert ved syre eller enzymhydrolyse for å nedsette molekylvekten til stivelsen.

6. Fluid som angitt i krav 3, 4 eller 5,karakterisert vedat fluidet inneholder fra omtrent 5,7 til omtrent 71,4 kg/m<3>av viskositetsøkeren, fra omtrent 8,5 til omtrent 42,8 kg/m<3>av additivet for kontroll av filtreringstap, fra omtrent 14,3 til omtrent 143 kg/m<3>av et selvtettingsmiddel, fra omtrent 0 til omtrent 28,6 kg/m<3>av en alkalisk buffer, og fra 0 til omtrent 42,8 kg/m<3>av et polart additiv.

7. Fluid som angitt i krav l, 3, 4 eller 5,karakterisert vedat silikaen er en røk-silika .

8. Fluid som angitt i krav 6, karakterisert vedat silikaen er en røk-silika .

9. Fluid som angitt i krav 6, karakterisert vedat silikaen er en røk-silika, og hvori selvtettingsmiddelet er valgt fra gruppen bestående av natriumklorid, kalsiumkarbonat og blandinger derav.

10. Fluid som angitt i krav 6, karakterisert vedat silikaen er en røk-silika, hvori selvtettingsmiddelet er valgt fra gruppen bestående av natriumklorid, kalsiumkarbonat og blandinger derav, hvori den alkaliske buffer er valgt fra gruppen bestående av magnesiumoksyd, magnesiumhydroksyd, kalsiumoksyd, kalsiumhydroksyd, sinkoksyd, sinkhydroksyd og blandinger derav, og hvori det polare additiv har den empiriske formel HO-Ca<H>2a-Z, hvori a er et helt tall fra 1 til omtrent 5, og Z er et radikal valgt fra gruppen bestående av H og (OCbH2b) n0R, hvori b er 2, 3, eller blandinger derav, n er et helt tall fra 0 til omtrent 3 og R er et radikal valgt fra gruppen bestående av H, Cx<H>2x+1, og Cy<H>2y+1CO, hvori x er et helt tall fra 1 til 5,-og y er et helt tall fra 1 til 3.

11. Additiv for fremstilling av et fluid for anvendelse i olje- og gassbrønnoperasjoner, idet fluidet inneholder en saltoppløsning som har oppløst deri et salt valgt fra gruppen bestående av kalsiumbromid, sinkbromid og blandinger derav, og eventuelt ett eller flere ytterligere vannoppløselige salter, idet saltoppløsningen har en tetthet fra omtrent I. 500 kg/m<3>til omtrent 2.400 kg/m<3>,karakterisert vedat det omfatter en røk-silika med en maksimal partikkelstørrelse i området mindre enn 100 nm og et selvtettingsmiddel valgt fra gruppen bestående av vannoppløselige salter som ikke er vesentlig oppløse-lige i saltoppløsningen, syreoppløselige materialer, og blandinger derav, hvori vektforholdet mellom selvtettingsmiddel og røksilika er fra omtrent 2 til omtrent 20.

12. Additiv som angitt i krav 11,karakterisert vedat selvtettingsmiddelet er valgt fra gruppen bestående av natriumklorid, kalsiumkarbonat og blandinger derav.

13. Additiv som angitt i krav li eller 12,karakterisert vedat additivet i tillegg inneholder en alkalisk buffer i et vektforhold. mellom alkalisk buffer og røksilika fra omtrent0,03 til omtrent 2,5.