NO345760B1 - Fremgangsmåte for fjerning av minst en andel av oljebasert boreslam eller syntetisk basert boreslam (O/SBM) fra et brønnhull og termodynamisk stabil, enfase Winsor IV mikroemulsjon (SPME) - Google Patents

Description

(12) PATENT

(11) 345760 (13) B1

(19) NO

NORGE (51) Int Cl.

C09K 8/52 (2006.01)

C09K 8/524 (2006.01)

E21B 37/06 (2006.01)

Patentstyret

(21) Søknadsnr 20093067 (86) Int.inng.dag og 2008.04.23

søknadsnr PCT/US2008/061209

(22) Inng.dag 2009.09.28 (85) Videreføringsdag 2009.09.28

(24) Løpedag 2008.04.23 (30) Prioritet 2007.04.25, US, 60/913,969

2008.04.22, US, 12/107,185

(41) Alm.tilgj 2009.11.16

(45) Meddelt 2021.07.12

(73) Innehaver Baker Hughes Holdings LLC, 17021 Aldine Westfield Road, TX77073 HOUSTON, USA

(72) Oppfinner Lirio Quintero, 128 Gessner Road, TX77024 HOUSTON, USA

Thomas A Jones, 12930 Peach Meadow Drive, TX77429 CYPRESS, USA

David E Clark, 19107 Putting Green, TX77346 HUMBLE, USA

Chad F Christian, 9200 Westheimer, #1704, TX77063 HOUSTON, USA

Alexander J McKellar, 38 Firethorn Place, TX77382 THE WOODLANDS, USA

Cristina Torres, 3600 College Park Drive, #4301, TX77384 THE WOODLANDS, USA

(74) Fullmektig BRYN AARFLOT AS, Stortingsgata 8, 0161 OSLO, Norge

(54) Benevnelse Fremgangsmåte for fjerning av minst en andel av oljebasert boreslam eller syntetisk basert boreslam (O/SBM) fra et brønnhull og termodynamisk stabil, enfase Winsor IV mikroemulsjon (SPME) (56) Anførte

publikasjoner WO 2006/120151 A2, US 2003/0178230 A1, WO 2006/029019 A2, WO 2006/109016 A1

(57) Sammendrag

Nanoemulsjoner, miniemulsjoner, mikroemulsjonsystemer med overskudd av olje eller vann eller begge (Winsor III) eller enfasemikroemulsjoner (Winsor IV) kan dannes in situ under hydrokarbongjenvinningsoperasjoner etter boring med OBM eller SBM ved anvendelse av én eller flere fluidpiller. Nanoemulsjonene, miniemulsjonene, mikroemulsjonsystemene med overskudd av olje eller vann eller begge, eller enfasemikroemulsjoner fjerner olje og faste stoffer fra brønnen og brønnhullflatene. I én ikke-begrensende utførelsesform, kan en enfasemikroemulsjon (SPME) eller andre in situ-dannete fluider dannes fra en polar fase, en ikke-polar fase, minst ett viskositetsøkende middel og minst én surfaktant.

Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåter og blandinger for fjerning av eller opprensning av oljebaserte borefluider (OBM) eller syntetisk-baserte borefluider (SBM) fra et borehull etter oljebrønnboring og mer spesielt relaterer, i én ikkebegrensende utførelsesform, til fremgangsmåter og blandinger for fjerning av eller opprensning av OBM, SBM og andre forurensninger fra et brønnhull ved anvendelse av enfasemikroemulsjoner (Winsor IV) dannet in situ i en fluidpille.

BAKGRUNN

Borefluider som anvendes ved boring av olje og gass undergrunnsbrønner sammen med andre borefluidapplikasjoner og boreprosedyrer er velkjente. Ved rotasjonsboring er det en rekke funksjoner og egenskaper som blir forventet av borefluider, også kjent som boreslam eller enkelt "slam"(”mud”). Borefluidet bør føre borkaks og andre partikler fra under borekronen, transportere dem gjennom ringrommet, og la dem separeres fra på overflaten mens den roterende borekrone samtidig blir avkjølt og renset. Et boreslam bør også kunne redusere friksjonen mellom borestrengen og sidene av hullet, mens stabiliteten til ikke fôrede seksjoner av borehullet opprettholdes. Borefluidet blir formulert for å forhindre uønskede innstrømninger av formasjonsfluider fra permeable bergarter som gjennomtrenges. Borefluidet kan også anvendes for å oppsamle og tolke informasjon tilgjengelig fra borekaks, kjerner og elektriske logger. Det vil forstås at innenfor omfanget av foreliggende oppfinnelse omfatter betegnelsen "borefluid" heri også "drill-in fluider" og "kompletteringsfluider".

Borefluider blir typisk klassifisert i henhold til deres basisfluid. I vannbasert boreslam, blir faste partikler suspendert i vann eller saltoppløsning. Olje kan bli emulgert i vannet. Likevel er vannet den kontinuerlige fase. Saltoppløsningsbaserte borefluider er selvfølgelig et vannbasert boreslam (WBM) hvor den vandige komponent er saltoppløsning. Oljebaserte boreslam (OBM) er det motsatte eller inverse. Faststoffpartikler blir suspendert i olje, og vann eller saltoppløsning blir emulgert i oljen og derfor er oljen den kontinuerlige fasen.

Oljebaserte boreslam kan enten være helt oljebasert eller vann-i-olje makroemulsjoner, som også blir betegnet inverte emulsjoner. I oljebasert boreslam kan oljen bestå av hvilken som helst olje som kan omfatte, men ikke er begrenset til, diesel, mineralolje, estere eller alfa-olefiner. Hvis oljen syntetiseres i forhold til å produseres ved konvensjonelle raffineringsteknikker, er boreslammet et syntetiskbasert boreslam eller SBM. De ikke-vandige boreslamtyper kan refereres til som en klasse ved forkortelsen O/SBM.

Det er åpenbart for dem som velger eller anvender et borefluid ved leteboring etter olje og/eller gass at en essensiell del av et valgt fluid er at det er ordentlig balansert for å oppnå de nødvendige egenskaper for den spesifikke sluttanvendelse. Fordi borefluider er beregnet for å utføre flere oppgaver samtidig, er ikke denne ønskelige balanse alltid lett å oppnå.

Et avstandsfluid er en væske anvendt for fysisk å separere én væske for et spesielt formål fra en annen. Væsker for spesielle formål blir typisk utsatt for forurensning, så et avstandsfluid kompatibelt med hvert av de blir anvendt mellom de to. Et vanlig avstandsfluid er ganske enkelt vann, men løsningsmiddelbaserte avstandsfluider og avstandsfluider som inneholder en hovedvekt av gjensidige løsningsmidler er også typiske. Imidlertid blir andre kjemikalier ofte tilsatt for å forbedre fluidets ytelse for den spesielle operasjon. Avstandsfluider blir anvendt primært når boreslamtyper endres eller endres fra boreslam til et kompletteringsfluid. I det førstnevnte tilfelle må et oljebasert fluid holdes separat fra et vannbasert fluid. Den andre vanlige anvendelse av avstandsfluider er for å separere boreslam fra sement under sementeringsoperasjoner. For sementering separerer vanligvis et kjemisk behandlet vandig avstandsfluid eller sekvens av avstandsfluider boreslam fra sementoppslemningen som deretter pumpes ned i brønnen. Renseavstandsfluider blir også i stor utstrekning anvendt for å rense fôringsrør, stigerør og annet utstyr etter boring av en del av brønnhullet. Renseavstandsfluider ikke bare fjerner det gjenværende borefluid fra brønnhullet, men også borkaks, vektmiddelpartikler, f.eks. barytt og andre gjenværende oljeaktige rester og forurensninger.

Fortrengning av bore eller ”drill-in” fluider for å få klar saltoppløsning i brønnhullet har virkelig blitt en meget viktig prosess i det totale brønnhullskompletteringsprogram hvilket fører til optimalisert hydrokarbongjenvinning. Dårlig fortrengning kan føre til lavere enn planlagte produksjonsgrader på grunn av formasjonsskade på grunn av boreslamrestavsetninger igjen på brønnhullsoverflater, omfattende metall og/eller formasjonsoverflater. Andre konsekvenser av en ineffektiv fortrengning omfatter blokkerte pakninger, kompletteringsinnretningsproblemer, økt rigg- og filtreringstid, økte avfallskostnader og økt korrosjonsgropdanning. Fortrengningsfluider og avstandsfluider inneholder typisk minst én surfaktant, eventuelt minst ett viskositetsøkende middel og blir utformet til å være så nære "idealstrømning" eller laminær strømning som mulig. På den annen side er noen avstandsfluider utformet for å gi turbulent strøm for ytterligere å spyle vekk olje og oljeaktige rester. De kan anvendes til å fortrenge både O/SBM og WBM.

Det ville være ønskelig hvis det kunne finnes frem til blandinger og fremgangsmåter for å hjelpe til å forbedre evnen til å rense opp gjenværende OBM, SBM og eventuelt produksjonsavfall eller andre forurensninger, og å fjerne dem mer fullstendig, uten å forårsake ytterligere skade på formasjonen.

Patentsøknad WO 2006/029019 A2 beskriver en fremgangsmåte for fjerning av en invert emulsjon filterkake etter boreprosess ved anvendelse av en enkeltfase mikroemulsjon.

OPPSUMMERING

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for å fjerne minst en andel av oljebasert boreslam eller syntetisk basert boreslam (O/SBM) fra et brønnhull, som angitt i det selvstendige krav 1.

Fremgangsmåten involverer å bore et brønnhull i et hydrokarbonholdig reservoar med et O/SBM. Boringen danner forurensninger og gjenværende oljeaktig produksjonsavfall i brønnhullet. En fluidpille blir pumpet inn i brønnhullet, hvor fluidpillene inneholder minst én surfaktant, eventuelt minst ett viskositetsøkende middel og vann eller saltoppløsning. Den nødvendige tetthet for pillen blir oppnådd ved tilsetning av et tetthetsregulerende middel, så som barytt. Med en gang pillen blir pumpet ned i brønnen og kommer i kontakt med OBM, blir oljen og de oljeaktige komponentene i OBM emulgert inn i avstandsfluidet som danner en in situ Winsor IV mikroemulsjon i brønnhullet. O/SBM forurensninger og gjenværende oljeaktig produksjonsavfall bringes i kontakt med Winsor IV mikroemulsjonen og minst en andel av O/SBM forurensningene og det gjenværende oljeaktige produksjonsavfallet brakt i kontakt med Winsor IV mikroemulsjonen fjernes det fra brønnhullet.Fremgangsmåten her er forventet å finne spesiell anvendelse i å tilveiebringe forbedrete rensepiller for rensing av fôringer, stigerør og annet brønnhullsutstyr, avstandsfluider, fortrengningsfluider og lignende, i tillegg til å forberede for en sementeringsoperasjon.

I én ikke-begrensende utførelsesform anvendes minst to piller pumpet i rekkefølge. En første fluidpille pumpes inn i brønnhullet, hvor den første fluidpille er et drivvektet avstandsfluid (”drive weighted spacer”) som inneholder minst ett vektmiddel, minst én surfaktant, minst ett viskositetsøkende middel og vann eller saltoppløsning. Saltoppløsning er definert her som vann inneholdende ett eller flere salter; betegnelsen "saltoppløsning" omfatter også sjøvann. En andre fluidpille pumpes inn i brønnhullet etterfølgende den første fluidpille. Den andre fluidpille omfatter minst én surfaktant, vann eller saltoppløsning (det er, vann inneholdende et salt, f.eks. sjøvann). Når disse piller bringes i kontakt med O/SBM dannes igjen en emulsjon in situ i brønnhullet med det gjenværende OBM som det treffer på i brønnhullet. Den første og/eller andre fluidpille kan også inneholde en eventuell ko-surfaktant. Surfaktanten i den andre fluidpille kan være lik eller forskjellig fra surfaktanten i den første fluidpille. En ytterligere vesentlig egenskap ved de to pillene er at de forandrer fuktbarheten av overflaten fra olje-våt til vannvåt.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer i tillegg en termodynamisk stabil, enfase Winsor IV mikroemulsjon (SPME) som angitt i det selvstendige krav 9. SPME-en omfatter en polar fase, en ikke-polar fase, en polyglyserolestersurfaktant og minst ett viskositetsøkende middel.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE FIG. 1 er en graf som viser flytegrense som en funksjon av blandingssammensetninger av et oljebasert boreslam med fortrengningsavstandsfluid A ved to ulike temperaturer; og

FIG. 2 er en serie på åtte fotografier av et glassbeger anvendt til å simulere en brønnhullvegg belagt med et syntetisk basert boreslam hvor to ulike avstandsfluider blir tilsatt og fjernet for å vise deres effekter.

DETALJERT BESKRIVELSE

Det er funnet fremgangsmåter og blandinger for fortrengning og opprensing av olje- eller syntetisk-baserte borefluider, sammen med andre brønnhullsforurensninger fra brønnen og brønnhullsoverflatene, omfattende gjenværende oljeaktig produksjonsavfall, ved anvendelse av en in situ-dannet Winsor IV mikroemulsjon. Brønnhullet renses ved et system med én eller flere serielt pumpede fluidpiller eller avstandsfluider som danner en Winsor IV mikroemulsjon in situ.

I et system med to serielt pumpede piller eller avstandsfluider er den første fluidpille et vektet drivavstandsfluid som har en enkelt surfaktant eller en surfaktantpakke, vektmiddel, viskositetsøkende middel og ferskvann eller saltoppløsning (f.eks. sjøvann). I én ikke-begrensende versjon kan surfaktantpakken omfatte et alkylpolyglykosid og en polyglyserolester i ett ikke-begrensende eksempel. Den andre fluidpille kan være et renseavstandsfluid med en enkel surfaktant eller surfaktantpakke og vann eller saltoppløsning. Den ene surfaktant eller surfaktantpakke i den andre fluidpille kan være lik eller forskjellig fra den ene surfaktant eller surfaktantpakke i den første fluidpille. I utførelsesformen hvor bare én pille blir anvendt kan pillen inneholde en enkelt surfaktant eller en surfaktantpakke eventuelt minst ett viskositetsøkende middel og ferskvann eller saltoppløsning (f.eks. sjøvann). To eller flere serielt pumpede piller kan anvendes.

En annen eventuell anvendelse av de beskrevne avstandsfluider er fortrengningen av et borefluid fra ringrommet i et brønnhull før en sementoppslemning, f.eks. som en forspyling. De vandige ledeavstandsfluider kan formuleres til å minimalisere blanding mellom det fortrengte borefluid og en sementoppslemning, så vel som til å rense forurensninger fra ringrommet og gjøre brønnhulloverflatene vann-våte ved dannelsen av in situ mikroemulsjonen.

Mer spesifikt, å bringe O/SBM i kontakt med en polar fase (typisk vann) og surfaktantene omdanner OBM eller SBM til en nanoemulsjon, en miniemulsjon, en mikroemulsjon (Winsor III) og/eller enfasemikroemulsjon (SPME), så som Winsor IV eller lignende kjemi, noe som vil bli beskrevet mer detaljert. Enfasemikroemulsjoner kan defineres som bikontinuerlige, olje i vann (O/W) eller vann i olje (W/O). I én ikke-begrensende forklaring av det oppfinneriske fenomen, bringes en O/W SPME i kontakt med det oljebaserte boreslammet og danner en vannkontinuerlig (olje-i-vann) mikroemulsjon. Denne kontakten kan oppnås ved sirkulering i brønnen på i en normal eller konvensjonell måte, med hvilket menes å pumpe fluid gjennom hele det aktive fluidsystem, omfattende brønnhullet og alle overflatetanker som utgjør et primærsystem. I noen ikke-begrensende utførelsesformer kan fordeler oppnås uten sirkulering i brønnen eller uten hovedsakelig sirkulere i brønnen, men det er forventet at sirkulering i brønnen i mange tilfeller kan forbedre totalresultater. Som angitt er det også blitt oppdaget at mikroemulsjonen, miniemulsjonen eller nanoemulsjonen kan dannes in situ ned i brønnen. Det betyr at det ikke er nødvendig å danne mikroemulsjonen på overflaten og pumpe den ned i brønnen.

Med mer nøyaktighet involverer fremgangsmåtene og blandingene her anvendelse av et in situ dannet fluid, Winsor IV mikroemulsjon, for fjerning av oljebasert boreslam (OBM) eller syntetisk oljebasert boreslam (SBM), som omfatter gjenværende oljeaktig produksjonsavfall dannet av disse boreslam og andre forurensninger, så som fra barytt vektmidler og reversering av fuktbarheten fra olje-våt til vann-våt for disse overflater og partikler og fjerning av eller minimering av brønnhullskade i oljebrønner boret med SBM eller OBM. Det in situ dannede fluidet, Winsor IV mikroemulsjonen, kan dannes når minst én surfaktant og en polar fase (vanligvis, men ikke begrenset til vann) kommer i kontakt med OBM eller SBM og løser det ikke-polare materiale i O/SBM. Det skal her forstås at betegnelsen OBM omfatter SBM.

En av fordelene til dannelse av in situ fluidet er at rensefluidet ikke krever noe olje eller løsningsmiddel i formuleringen, noe som gir en høyere kapasitet for oljeinnføring eller renseevne når det kommer i kontakt med OBM eller SBM nede i brønnen. En annen fordel er at faststoffpartikler og andre forurensninger, hvis til stede, blir omdannet fra olje-våt til vann-våt. Når OBM (eller SBM) blir kontaktet og partiklene og produksjonsavfallet blir omdannet fra olje-våt til vann-våt under dannelse av in situ fluidet, Winsor IV mikroemulsjonen, kan surfaktanten eller blandingen av surfaktanter og en polar fase (f.eks. vann) også inneholde ett eller flere viskositetsøkende midler. I mange tilfeller kan surfaktanten være en surfaktantblanding og ofte en surfaktant-kosurfaktant blanding, hvor kosurfaktanten er en kort amfifil forbindelse så som en alkohol (i ikke-begrensende eksempler, propanol, butanol, pentanol i deres forskjellige isomerer) så vel som glykoler og etoksylerte og propoksylerte alkoholer eller fenoler.

Det vil forstås at det ikke er nødvendig at all OBM eller SBM eller alle de forurensende partikler skal fjernes for at fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen og dens blandinger skal betraktes å være vellykket. Suksess blir oppnådd hvis mer O/SBM, partikler og andre forurensninger fjernes ved anvendelse av in situ fluidet (enfasemikroemulsjonen) enn hvis det ikke blir anvendt. Alternativt kan fremgangsmåtene og blandingene her betraktes vellykket hvis minst en andel av O/SBM, produksjonsavfall og andre forurensninger blir fjernet. I én ikkebegrensende utførelsesform fjernes minst en majoritet (>50%) av O/SBM, produksjonsavfallet og/eller de andre forurensninger – dette blir betraktet som vesentlig fjerning i denne sammenheng. Generelt er det selvfølgelig ønskelig å fjerne som meget av OBM/SBM, forurensning og produksjonsavfall som mulig.

Fremgangsmåtene og blandingene her har fordelene med redusert potensiell skade på brønnen, ved å unngå plugging av kompletteringsutstyr (sikter som står alene, ekspanderbare sikter, gruspakke, etc.) av gjenværende produksjonsavfall og følgelig økt hydrokarbongjenvinning og/eller økt vanninjeksjonshastighet, som sammenlignet med en på annen måte identisk fremgangsmåte og blanding der in situ fluidet er fraværende (f.eks. SPME).

Mikroemulsjoner er termodynamisk stabile, makroskopiske homogene blandinger av minst tre komponenter: en polar fase og en ikke-polar fase (vanligvis, men ikke begrenset til, vann og organisk fase) og minst en surfaktant, ofte mer enn en surfaktant, for eksempel med en kosurfaktant så som en alkohol, glykol eller fenol eller deres alkoksyderivater, spesielt når ioniske surfaktanter blir anvendt, som nevnt i referansen: J. L. Salager og R. E. Anton, "Ionic Microemulsions", Kapittel 8, i P. Kumar og K. L. Mittal, ed. Handbook of Mikroemulsion Science and Technology, Marcel Dekker Inc. New York 1999, sider 247-280. Mikroemulsjoner dannes spontant og avviker markert fra de termodynamiske ustabile makroemulsjoner, som avhenger av intens blandingsenergi for dannelse av dem. Mikroemulsjoner er velkjente på området og det rettes respektfull oppmerksomhet til S. Ezrahi, A. Aserin og N. Garti, "Kapittel 7: Aggregation Behavior in One-Phase (Winsor IV) Microemulsion Systems", i P. Kumar og K. L. Mittal, ed., Handbook of Microemulsion Science og Technology, Marcel Dekker, Inc., New York, 1999, sider 185-246.

De refererte kapitler beskriver typene av mikroemulsjonsfaseformuleringer definert av Winsor: Winsor I, Winsor Il og Winsor III. Et system eller formulering er definert som; Winsor I når det inneholder en mikroemulsjon i likevekt med et overskudd av oljefase; Winsor Il når det inneholder en mikroemulsjon i likevekt med overskudd av vann; og Winsor III når det inneholder en midlere fase mikroemulsjon i likevekt med overskudd av vann og overskudd av olje. Forfatteren beskriver også Winsor IV som en enfase mikroemulsjon, med ikke noe overskudd av olje eller overskudd av vann. Selv om det ikke ønskes å bli begrenset av noen som helst teori blir det antatt at mikroemulsjonene dannet ved fremgangsmåtene og blandingene ifølge foreliggende fremgangsmåte er av Winsor IV typen, som i hovedsak betyr at hele avstandsfluidsystemet er en mikroemulsjonsfase. Med "i hovedsak" menes i én ikke-begrensende utførelsesform mer enn 50% av avstandsfluidsystemet og alternativt i en annen ikke-begrensende versjon, mer enn 50% av avstandsfluidsystemet. Den termodynamisk stabile enfase Winsor IV mikroemulsjon og kan utvikles ved en forandring i formulering eller blanding inn i dannelsen av en miniemulsjon eller nanoemulsjon, som er et to-fase system med små dråper av submikron størrelse som kan være stabilt i en lang tidsperiode, men ikke permanent stabile som en mikroemulsjon, som forklart i referanse J. L. Salager, "Emulsion Phase Inversion Phenomena" i Emulsions and Emulsion Stability, J. Sjoblöm Ed., 2. utgave, Kap.4, s.185-226, Taylor og Francis, London (2006).

Surfaktanter egnet for å skape in situ fluidene (f.eks. enfasemikroemulsjoner) ved anvendelse av disse fremgangsmåter her omfatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, ikke-ioniske, anioniske, kationiske og amfotære surfaktanter og spesielt, blandinger derav. Hjelpeoppløsningsmidler eller kosurfaktanter så som alkoholer er mulige additiver anvendt i mikroemulsjonsformuleringen. Egnede ikke-ioniske surfaktanter omfatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, alkylpolyglykosider, sorbitanestere, metylglukosidestere, alkoholetoksylater eller polyglykolestere. I én ikke-begrensende versjon, er polyglykolestere spesielt egnet. Egnede kationiske surfaktanter omfatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, argininmetylestere, alkanolaminer og alkylendiamider. Egnede anioniske surfaktanter omfatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, alkalimetallalkylsulfater, alkyl eller alkylarylsulfonater, lineære eller forgrenete alkyletersulfater og sulfonater, alkoholpolypropoksylerte og/eller polyetoksylerte sulfater, alkyl eller alkylaryl disulfonater, alkyldisulfater, alkylsulfosuccinater, alkyletersulfater, lineære og forgrenete etersulfater og blandinger derav. I én ikke-begrensende utførelsesform kan minst to surfaktanter i en blanding anvendes for å skape enfasemikroemulsjoner in situ, så vel som de andre in situ fluider. Egnede surfaktanter kan også omfatte surfaktanter inneholdende et ikke-ionisk koblingsledd sentral utvidelse (”spacer-arm central extension”) og en ionisk eller ikke-ionisk polar gruppe. Den ikke-ioniske koblingsledd sentral utvidelse kan være resultatet av polypropoksylering, polyetoksylering eller en blanding av de to, i ikke-begrensende utførelsesformer.

Andre surfaktanter egnet for fremgangsmåtene og blandingene her omfatter, men er ikke begrenset til, de beskrevet i: M. J. Rosen, Surfactants and lnterfacial Phenomena, andre utgave, John Wiley & Sons Inc., 1989; og K.

Holmber, "Novel Surfactants" i Surfactant Science Series, Vol.74, Marcel Dekker Inc, New York, 1998.

I en annen ikke-begrensende utførelsesform her kan in situ fluidformuleringen inneholde en ko- surfaktant som kan være en alkohol som har fra ca. 3 til ca.10 karbonatomer, i en annen ikke-begrensende utførelsesform fra ca.

4 til ca.6 karbonatomer. Et spesifikt eksempel på en egnet kosurfaktant omfatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til butanol. Disse kosurfaktanter kan være alkoksylert, f.eks. etoksylert og/eller propoksylert, selv om i de fleste tilfeller bør tilstrekkelig etoksylering være til stede for å oppnå formålet med fremgangsmåtene. I én ikke-begrensende utførelsesform er antallet etoksyenheter i området fra ca.3 til ca.15, alternativt fra ca.6, uavhengig opptil ca.10.

I én ikke-begrensende versjon kan en eventuell kosurfaktant anvendes. Andelen av kosurfaktant som skal anvendes med surfaktanten er vanskelig å spesifisere på forhånd og generelt, og kan påvirkes av flere beslektede faktorer omfattende, men ikke nødvendigvis begrenset til, surfaktanttypen, kosurfaktanttypen, typen borefluid som skal fjernes, fortrengt eller på annen måte påvirket, brønnhullforholdene og lignende. I én ikke-begrensende utførelsesform, omfatter et egnet avstandsfluid en surfaktantblanding av polyglykosid og polyglyserolester (så som PG 8-10 ester tilgjengelig fra Oleon N.V.) som har et molarforhold på fritt OH/forestret OH på 3,4/1, eventuelt med en alkylalkohol etoksylert med 7,5 eller høyere EO.

I en annen ikke-begrensende utførelsesform, inneholder in situ fluidet (enfasemikroemulsjonen) en ikke-polar væske, som kan omfatte et syntetisk fluid omfattende, men ikke nødvendigvis begrenset til, esterfluider; parafiner (så som PARA-TEQ(TM) fluider fra Baker Hughes Drilling Fluids) og isomeriserte olefiner (så som ISO-TEQ(TM) fra Baker Hughes Drilling Fluids). Imidlertid kan også diesel og mineraloljer så som ESCAID 110 (fra Exxon) eller EDC 99-DW oljer (fra TOTAL) anvendes som en ikke-polar væske ved fremstilling av fluidsystemene her. Andre egnede ikke-polare væsker omfatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, limonen, xylen, gjensidige løsningsmidler og lignende. Som angitt tidligere er fordelen med å danne fluidene (, enfasemikroemulsjonen) in situ at mindre anvendelse av ikke-polar væske behøves (i forhold til en fordannet mikroemulsjon) siden den ikke-polare væsken finnes i OBM (eller SBM) selv.

Dette gir en høyere kapasitet for mikroemulsjonen, f.eks. til å absorbere oljen.

I det ikke-begrensende tilfellet hvor to fluidpiller blir anvendt sekvensielt, kan den første pille være et vektet drivavstandsfluid som inneholder ett eller flere vektmidler. Vektmidler er findelte faststoffmaterialer med høy egenvekt som anvendes for å øke tetthet. Egnede vektmidler omfatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, barytt, hematitt, ilmenitt, jernspat og lignende.

Fluidpillene her, det vektede drivavstandsfluidet og andre piller kan også inneholde minst ett viskositetsøkende middel. Et viskositetsøkende middel er en komponent som øker viskositeten til fluidpillen. Egnede viskositetsøkende midler omfatter, men er ikke nødvendigvis begrenset til, hydratiserbare polysakkarider, så som xantangummi (som kan eller ikke kan være kryssbundet), hydroksyetylcellulose (HEC) eller karboksymetylcellulose (CMC), viskoelastiske surfaktanter, syntetiske polymerer, så som polyakrylamider, kopolymerer av akrylsyre og akrylamid, polyakrylater, leirmineraler så som bentonitt, sepiolitt og attapulgitt og lignende og blandinger derav.

Det vil forstås at mengden av in situ fluid som skal dannes eller formes og mengdene av in situ -dannende komponenter (polar komponent og en surfaktant og kosurfaktant, hvis til stede) som skal tilsettes eller omfattet er vanskelig å bestemme og forutsi generelt og på forhånd med høy nøyaktighet ettersom de er avhengig av flere beslektede faktorer omfattende, men ikke nødvendigvis begrenset til, saltoppløsningstype; ”O/SBM type”; temperaturen på formasjonen; den spesielle surfaktant eller surfaktantblanding anvendt; den spesielle kosurfaktant anvendt, hvis til stede; etc. Allikevel, for å gi en idé om mengdene anvendt, i én ikke-begrensende utførelsesform, kan andelen av ikke-vandige komponenter i in situ fluidet (enfasemikroemulsjonen) være i området fra ca.1 til ca. 50 volum % og i en annen ikke-begrensende utførelsesform kan være i området fra ca.5 uavhengig opptil ca.20 volum %.

Det er forventet at saltoppløsning vil være en vanlig komponent i in situ fluidet (SPME) og hvilken som helst av de vanlig anvendte saltoppløsninger og salter til å lage dem, er forventet å være egnet i blandingene og fremgangsmåter her. Selv om vann er forventet å være den polare væsken anvendt for å fremstille mikroemulsjonene in situ, vil det forstås at andre polare væsker så som alkoholer og glykoler, alene eller sammen med vann, kan anvendes.

Med videre spesifisitet kan fremgangsmåtene og blandingene her vedrøre engangs opprensningsavstandsfluider utformet til fysisk å forandre en OBM (f.eks. en invert emulsjon). Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fysisk endrer typen av O/SBM; eventuelle resulterende oljekomponenter eller produksjonsavfall som blir innført i SPME (f.eks.) dannelsen in situ og blir deretter ytterligere mikro- emulgert eller absorbert. Med omdannelsen av den ytre olje til indre emulgert olje i vann, pluss omdannelsen av olje-våte partikler til vann-våte partikler, blir mesteparten av O/SBM og eventuelt gjenværende produksjonsavfall eller forurensninger enten fjernet eller gjøres i mikrostørrelse i den grad at bare en minimal eller redusert mengde av skadende komponenter forblir på en reservoaroverflate.

I en annen ikke-begrensende utførelsesform omfatter saltene egnet for anvendelse i å danne saltoppløsningen, men er ikke nødvendigvis begrenset til, natriumklorid, kaliumklorid, kalsiumklorid, natriumbromid, kalsiumbromid, sinkbromid, natriumformiat, kaliumformiat, cesiumformiat og kombinasjoner derav. Tettheten til saltoppløsningene kan være i området fra ca.1 til ca.2 kg/liter (ca. 8,4 Ib/gal til ca.17 Ib/gal ), selv om andre tettheter kan være gitt andre steder her.

In situ fluid( enfasemikroemulsjon)behandlingen kan være sammensatt av forskjellige saltoppløsninger og oljeblandinger. Blandingen avhenger av den nødvendig tetthet og formulering til avstandsfluidene anvendt.

Denne teknologi krever ikke eller skiller seg fra noen invert emulsjon. Med andre ord kan enfasemikroemulsjonen påføres for fortrengning eller opprensing av hvilket som helst OBM system uansett basis oljetype eller emulgeringsmiddel anvendt til å formulere boreslammet. Denne allsidighet gir en operatør fleksibilitet til å formulere borefluidet basert på brønnhullbehovene. Dette er ikke tilfellet i noen tidligere fremgangsmåter hvorved meget spesifikke aminemulgeringsmidler er nødvendige fordi de krever syreprotonering for å reversere fuktbarheten. I én ikkebegrensende utførelsesform blir fremgangsmåtene og blandingene praktisert i fravær av aminemulgeringsmidler, så som harpiksaminer og/eller aminemulgeringsmidler med formelen R-N-[(CH2CH2R’A)xH]2.

Et annet viktig trekk i forhold til andre OBM eller invert emulsjon fjernings fremgangsmåter er at oljefasen til OBM emulsjonen løses inn i enfasemikroemulsjonen. Behandlingsprosessen ifølge oppfinnelsen reduserer energien nødvendig for mikroemulsjonen til å dannes ved sammenligning med tidligere fremgangsmåter. Denne effektiviteten reduserer antallet rørgjennomganger (”trips”) og reduserer tiden som er nødvendig for å fullføre brønnen.

Oppfinnelsen vil nå bli ytterligere beskrevet med hensyn til effektiv implementering av oppfinnelsen i eksempler som ikke er ment å begrense oppfinnelsen, men kun for ytterligere å illustrere den. In situ fluidet refereres til som en "mikroemulsjon" eller "enfasemikroemulsjon"..

EKSEMPLER

Mikroemulsjonsteknologi (in situ SPME) er utviklet for å formulere meget effektive avstandsfluidprodukter betegnet her som Avstandsfluid A.

Mikroemulsjonsteknologien til fremgangsmåtene og blandingene her anvender kombinasjonen av surfaktanter med vann/saltlake og olje som lett renser oljen, oljeboreslamprodukter og faststoffer fra fôringsrør, verktøy og andre boreriggskomponenter. Additiv A og B er surfaktantblandinger som beskrevet ovenfor vanlig utformet for å formulere et avstandsfluid til å rense syntetisk- eller olje-base boreslamsrester fra fôringsrør og stigerør og vannvæte deres overflater. Disse systemer inneholder ingen organiske løsningsmidler eller hydrokarbonløsningsmidler (i det minste inntil emulsjonen blir dannet in situ) og er vandig basert.

FORTRENGNINGSPROSEDYRER ADDITIV A

Dette additiv er utformet for å anvendes i et avstandsfluid for å skyve og rense O/SBM ut av fôringsrøret og initiere renseprosessen uten anvendelse av løsningsmidler. Fortrengning av et fluidsystem fra et brønnhull oppnås best ved anvendelse av en høy pumpehastighet, rørrotasjon og et viskøst, vektet avstandsfluid. Den høye viskositet hjelper til å opprettholde integriteten til avstandsfluidet ved å gjøre det i stand til å bli i "plugg" eller laminær strøm ved høye pumpehastigheter. Avstandsfluidet kan være stort nok for å tillate 5 til 10 minutters kontakttid basert på pumpehastigheten. Rørrotasjonen hjelper til å bryte opp de gelerte lommene med boreslam som kan akkumulere i noen deler av ringrommet, spesielt i meget avbøyde brønnhull. Avstandsfluidet som blir pumpet enten i laminær eller turbulent strøm, vil fjerne O/SBM og de gjenværende oljeforurensede faste stoffer. I én ikke-begrensende utførelsesform blir hvert avstandsfluid sirkulert i brønnhullet for å kontakte SBM eller OBM og dekker minst fra 152 til 305 meter (500 til 1000 feet) av ringrommet ved dets største diameter.

Tettheten av dette viskøse skyveavstandsfluidet er vanligvis 0,02 kg/liter (0,2 lbs/gal) høyere enn tettheten til borefluidet. Viskositet kan økes ved anvendelse av XAN-PLEX<® >D viskositetsøkende middel til rundt 1,5 av flytgrensen til borefluidet for å minimalisere sammenblanding av de to fluidene. (XAN-PLEX<® >D viskositetsøkende middel er en xantangummipolysakkarid med høy molekylvekt tilgjengelig fra Baker Hughes Drilling Fluids.)

ADDITIV B

Additiv B kan anvendes i et avstandsfluid som er et nær Newtonsk fluid som kan pumpes i turbulens for å rense og vannvæte alle metalloverflater. Avstandsfluidet omfattende additiv B er et haleavstandsfluid (”tail spacer”) utformet for å fjerne alle gjenværende produksjonsavfall og oppløser eventuell gjenværende olje eller syntetisk fluid som er igjen i fôringsrøret og andre boreriggkomponenter.

Additiv B kan tilsettes direkte i blandingsgropen og omrøres forsiktig med en lys eller bladrører (lighting or paddle mixer”). Volumet er basert på hullkonfigurasjonen - normalt 152 til 305 meter (500 feet til 1000 feet) av det største ringromvolum og er vanligvis 8 til 16 m<3 >(50 til 100 bbls).

Avstandsfluidsekvenser for å fortrenge SBM blir oppsummert i Tabell I. MIL-BAR® eller MIL-CARB vektmiddel med høy renhet er tilgjengelig fra Baker Hughes Drilling Fluids.

TABELL I

Avstandsfluidsekvens for fortrengning av syntetisk basert boreslam (SBM)

REOLOGISK KOMPATIBILITET

Reologiske kompatibilitetstester ble utført for Avstandsfluid A ved 4°C (40°F) og 66°C (150°F ). Den eksperimentelle prosedyre er gitt nedenfor og resultatene er gitt i Tabeller Il og III og plottet i FIG.1.

Eksperimentell Prosedyre

1. 1,4 kg/l (12,0 Ib/gal ) O/SBM boreslam ble satt til koniske kopper i rustfritt stål som måler 0 vol% (0 ml), 10 vol% (40 ml), 40 vol% (160 ml), 70 vol% (280 ml), 90 vol% (360 ml) og 100 vol% (400 ml) i en gradert sylinder.

2. Hver koniske kopp ble fylt til et totalt volum på 400 ml av avstandsfluidet som skulle testes.

3. Hver prøve ble blandet ved 6000 rpm på en Hamilton Beach blander i 15 min.

4. Fluidprøven ble splittet i 200 ml prøver.

5. For testing ved 4°C (40°F), ble prøvene forhåndsavkjølt og deretter hellet i en avkjølingsmantel ved en temperatur på 1,7°C ± 2,8°C (35 ± 5°F).

6. For testing ved 66°C (150°F), ble prøvene forhånds-oppvarmet og deretter hellet i en termokopp, med temperatur regulert av et termoelement til 66 ± 2,8°C (150 ± 5°F).

7. Mens avstandsfluidet ble avkjølt eller oppvarmet, ble Fann 35 viskosimeteret holdt ved 300 rpm for blanding.

8. Når avstandsfluidet ble avkjølt til 4°C (40°F) eller oppvarmet til 66°C (150°F) ble Fann avlesninger (600, 300, 200, 100, 6, 3 rpm verdier) foretatt.

9. Geler etter ti sekunder og ti minutter ble registrert.

TABELL II

Avstandsfluid A med 1,4 kg/l (12,0 lb/gal) SBM ved 4°C (40°F)

TABELL III

Avstandsfluid A med 1,4 kg/l (12,0 lb/gal) SBM ved 66°C (150°F)

Disse tester, hvis resultatene er plottet i FIG.1, viser ingen noterbar økning i de reologiske egenskaper ved varierende SBM/avstandsfluid blandingsforhold i forhold til reologien av 100% SBM. Disse egenskaper indikerer således at avstandsfluidet effektivt ville fortrenge SBM fra brønnhullet.

Siden avstandsfluidet B har lignende viskositet som vann, viste den reologiske evaluering meget lav plastisk viskositet og flytgrense. Dette bør muliggjøre turbulent strøm i brønnhullet.

AVSTANDSFLUIDER EFFEKTIVITET - BEGER TEST

Et klart glassbeger ble anvendt for å simulere en borehullvegg i en test for å se hvorledes avstandsfluidene A og B fjernet boreslam fra overflaten derav. Den eksperimentelle prosedyre er gitt nedenfor og fotografier som viser hvert trinn er presentert i FIG.2. Begge avstandsfluider ble funnet å være effektive ved fjerning av boreslam fra begeret. Legg merke til klarheten i begeret i de siste to fotografier sammenlignet med det første fotografi.

Eksperimentell prosedyre for begertest

1. Vei et 400 ml beger og belegg begeret med 2 gram av et konvensjonelt SBM.

2. Tilsett avstandsfluid A i det SBM-belagte beger og kjør i 10 minutter ved 100 rpm på et Fann viskosimeter.

3. Hell ut avstandsfluid A.

4. Plasser avstandsfluid B i begeret og kjør i 10 minutter ved 100 rpm.

5. Fjern avstandsfluid B. Skyll meget forsiktig begeret med avionisert vann og etanol.

6. Tørk i en vakuumovn i 30 minutter (ved 24°C (75°F)).

7. Vei begeret på nytt for å bestemme mengden av SBM fjernet. Denne testen ble kjørt ved både 4 og 55°C (40°F og 150°F).

I foregående spesifikasjon er oppfinnelsen beskrevet med referanse til spesifikke utførelsesformer derav og er foreslått som effektive i å tilveiebringe effektive fremgangsmåter og blandinger for fjerning av oljebasert og syntetiskbasert boreslam fra et hydrokarbonbrønnhull. Imidlertid vil det være åpenbart at forskjellige modifikasjoner og endringer kan gjøres dertil uten å avvike fra det bredere omfang ifølge oppfinnelsen som angitt i de vedlagte krav. Følgelig skal spesifikasjonen anses på en illustrativ fremfor en restriktiv måte. For eksempel spesifikke kombinasjoner av enfasemikroemulsjon-dannende komponenter og andre komponenter for å danne in situ fluidene, så som surfaktanter, løsningsmidler, ikke-polare væsker, etc. og andeler derav faller innenfor de krevde parametere, er forventet å være innenfor omfanget av foreliggende oppfinnelse, selv om de ikke spesifikt er identifisert eller prøvd i en spesiell blanding for å forbedre fjerning av olje- eller syntetisk-basert boreslam her,

Foreliggende oppfinnelse kan hensiktsmessig omfatte, bestå eller bestå i det vesentlige av de elementer beskrevet og kan utføres i fravær av et element ikke beskrevet.

Ordet "omfattende" og "omfatter" som anvendt gjennom hele kravene skal tolkes "omfattende, men ikke begrenset til".

Claims (14)

PATENTKRAV

1. Fremgangsmåte for fjerning av minst en andel av oljebasert boreslam eller syntetisk basert boreslam (O/SBM) fra et brønnhull, k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter å:

bore et brønnhull i et hydrokarbonholdig reservoar med et O/SBM, der boringen danner forurensninger og gjenværende oljeaktig produksjonsavfall i brønnhullet;

pumpe en fluidpille inn i brønnhullet, hvor fluidpillen omfatter:

minst én surfaktant;

eventuelt minst ett viskositetsøkende middel; og

vann eller saltoppløsning;

danne en Winsor IV mikroemulsjon in situ i brønnhullet; og

bringe O/SBM forurensningene og det gjenværende oljeaktige produksjonsavfallet i kontakt med Winsor IV mikroemulsjonen og fjerne minst en andel av O/SBM forurensningene og det gjenværende oljeaktige produksjonsavfallet brakt i kontakt med Winsor IV mikroemulsjonen fra brønnhullet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor minst én surfaktant blir valgt fra gruppen bestående av ikke-ioniske surfaktanter, anioniske surfaktanter, kationiske surfaktanter og amfotære surfaktanter, surfaktanter inneholdende et ikke-ionisk koblingsledd sentral utvidelse og en ionisk eller ikke-ionisk polar gruppe og blandinger derav.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor:

de ikke-ioniske surfaktanter blir valgt fra gruppen bestående av alkylpolyglykosider, sorbitanestere, metylglukosidestere, alkoholetoksylater og polyglykolestere;

de anioniske surfaktanter blir valgt fra gruppen bestående av alkalimetall alkylsulfater, alkyl- eller alkylarylsulfonater, lineære eller forgrenete alkyletersulfater og sulfonater, alkoholpolypropoksylerte og/eller polyetoksylerte sulfater, alkyl- eller alkylaryldisulfonater,

alkyldisulfater, alkylsulfosuccinater, alkyletersulfater, lineære og forgrenete etersulfater;

og de kationiske surfaktanter blir valgt fra gruppen bestående av argininmetylestere, alkanolaminer og alkylendiamider og blandinger derav.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor vannet i fluidpillen omfatter saltoppløsning valgt fra gruppen bestående av haloidsaltoppløsning, formiatsaltoppløsning og blandinger derav.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2 hvor in situ Winsor IV mikroemulsjonen er en makroskopisk homogen blanding av minst fire komponenter, hvor de fire komponenter omfatter en polar fase fra vannet eller saltoppløsningen, en ikkepolar fase fra O/SBM forurensningene og det gjenværende oljeaktige produksjonsavfallet, det eventuelt minst ene viskositetsøkende middel og minst én surfaktant.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, som videre omfatter å pumpe en sementoppslemming inn i brønnhullet etterfølgende dannelse av Winsor IV mikroemulsjonen in situ.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, hvor fluidpillen er en første fluidpille som er et drivvektet avstandsfluid omfattende:

minst ett vektmiddel;

den minst ene surfaktant;

det eventuelt minst ene viskositetsøkende middel; og

vannet eller saltoppløsningen; og

fremgangsmåten omfatter videre å pumpe en andre fluidpille inn i brønnhullet etterfølgende den første fluidpille, hvor den andre fluidpille omfatter:

minst én surfaktant; og

vann eller saltoppløsning.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor den første fluidpille, den andre fluidpille eller både den første fluidpille og den andre fluidpille videre omfatter en alkoksylert alkohol ko-surfaktant.

9. Termodynamisk stabil, enfase Winsor IV mikroemulsjon (SPME) omfattende en polar fase, en ikke-polar fase, en polyglyserolestersurfaktant og minst ett viskositetsøkende middel.

10. SPME ifølge krav 9, hvor den polare fase er vann eller saltoppløsning.

11. SPME ifølge krav 9, hvor den polare fase er saltoppløsning valgt fra gruppen bestående av haloidsaltoppløsning og formiatsaltoppløsning.

12. SPME ifølge krav 9 eller 11, hvor den ikke-polare fasen er valgt fra gruppen bestående av oljebasert boreslam, syntetisk-basert boreslam, gjenværende oljeaktig produksjonsavfall og kombinasjoner derav.

13. SPME ifølge krav 9 eller 11, som ytterligere omfatter en andre surfaktant valgt fra gruppen bestående av

ikke-ioniske surfaktanter valgt fra gruppen bestående av alkylpolyglykosider, sorbitanestere, metylglukosidestere, alkoholetoksylater og polyglykolestere;

anioniske surfaktanter valgt fra gruppen bestående av alkalimetallalkylsulfater, alkyl- eller alkylarylsulfonater, lineære eller forgrenete alkyletersulfater og sulfonater, alkoholpolypropoksylerte og/eller polyetoksylerte sulfater, alkyl- eller alkylaryldisulfonater, alkyldisulfater, alkylsulfosuccinater, alkyletersulfater, lineære og forgrenete etersulfater og blandinger derav; og

kationiske surfaktanter valgt fra gruppen bestående av argininmetylestere, alkanolaminer og alkylendiamider og blandinger derav.

14. SPME ifølge krav 13, hvor den andre surfaktant er en alkoksylert alkohol.