[发明专利]在固井（cementing）之前清洁井身的方法和组合物

说明书

发明领域

本发明涉及在固井之前清洁地下井钻孔和套管用的组合物和方法。将一系列隔离液(spacer fluid)引入钻孔以置换钻井液并提供井身清洁段的清洁的和水润湿的套管和钻孔表面。井身的清洁段提供了使水泥与该表面优异粘合的表面。此外，从钻探泥浆中去除所有油基痕量物质确保了水泥化学性不受其影响。

发明背景

气体和油的勘探和回收要求穿过相关地质地层在地上钻孔。使用钻探泥浆润滑和冷却钻头，以辅助将钻屑带到表面上，在井内提供足够的流体静压力以防止钻身在地下承受的力下崩塌，并防止钻孔时来自地层的流体流入。钻探泥浆可以是水基或油基或合成基的。

在钻出钻孔后，在钻孔内用水泥固定管状套管。这保证钻孔的持久性并防止并非来自正被开采的地层的地层液的进入。普通程序是将水泥沿套管内部向下泵送到底部然后沿套管和钻孔壁之间的套管外部向上，直至其填充和装衬要粘接的环形空间部分。重要的是，水泥衬层不含空隙且水泥充分粘合到套管和钻孔壁上。如果在水泥、套管和钻孔壁表面之间没有形成良好粘合，则可能会产生严重问题。此外，水泥化学性对油和疏水固体非常敏感。因此，从井身中完全去除这些污染物对于水泥凝固和流动性能的良好控制是必不可少的。

为了确保水泥与适当表面之间的良好粘合，必须去除套管和钻孔壁上的基本所有痕量钻孔泥浆。不完全的泥浆去除会留下阻碍生产区域的完全隔离的通道。钻探泥浆的基本或完全去除通常证实是极其困难的，并已经设计出各种方法和机制以试图实现完全的泥浆去除并在套管和钻孔壁之间提供完整的无空隙的水泥衬层。

一种方法包括使用隔离液，即在水泥之前从套管和钻孔壁上完全洗掉泥浆的液体。隔离液可以泵入以使它们位于水泥和泥浆之间。这类液体有时被称作“化学洗液”，其通常是含有表面活性剂和泥浆冲淡剂或稀释剂的低粘度液体。隔离液也可以是主要用于在水泥和泥浆之间形成缓冲的粘性凝胶状液体。通常，隔离剂的特征在于，其是在置换泥浆时主要充当流体活塞的稠化组合物。通常，隔离液含有明显量的增重材料以及流体漏失控制剂。另一方面，化学洗液通常是稀的或相对不粘的流体，其主要由于对泥浆和泥浆滤饼的扰动、稀释和表面活性剂作用而发生效用。化学洗液可以含有一些固体以充当磨料，但固含量通常明显低于在隔离液中，因为化学洗液的粘度通常太低而不能具有良好的固体负载能力。

尽管如今商业实践中具有各种化学洗液和隔离液，但需要用于置换钻井液并留下清洁钻孔表面以使水泥在由套管和钻孔壁确定的环形空间中充足粘合和凝固的改进的组合物和方法。

发明概述

本发明一般性地涉及在固井操作之前清洁井身的组合物和方法。本发明的组合物包含至少一种烷基醚柠檬酸酯。在另一实施方案中，本发明涉及至少一种烷基醚柠檬酸酯和至少一种醇乙氧基化物的组合。本发明还涉及在固井操作之前清洁井身的方法。

发明详述

钻探泥浆通常根据具有液体相的组成分类，例如：淡水、盐水、乳液、油和合成基。合成基泥浆比传统油基泥浆更可生物降解并且在海水或盐水中更可分散；但是，它们更难从钻探设备的金属表面上去除。

钻探泥浆通常由液体(水、油或两者)、非胶态固体(砂、铁矿、重晶石、赤铁矿)、胶态固体(粘土、有机胶体)和溶解的化学物质(矿物木质素、碳酸钡、碳酸氢钠、甲醛等等)构成。

在钻孔中粘接井套管之前必须从井身中去除和/或置换钻探泥浆。要避免水泥与钻井液之间的接触，因为两者通常不相容并通常造成有害的相互作用。这种不相容性可导致不能获得水泥和钻孔壁之间、水泥和套管之间的令人满意的粘合，并干扰水泥化学性。在使用油基钻井液的应用中，这种不相容性通常造成泥浆被水泥，和水泥被泥浆污染或混杂。通常由这种混杂产生极端粘性，这造成过大的压力和泵送问题。在某些情况下，这造成不合意的地层崩塌。当一部分钻井液与水泥混杂时，可能发生水泥的过早凝固，反过来说，当钻井液被水泥污染时，会不利地影响钻井液的有利特性。通过所谓的“隔离“液将水泥和钻井液分开，由此可以克服混杂问题。隔离液将钻孔清洁至一定程度以在水泥和套管和钻孔壁之间提供良好粘合。

钻探泥浆的液相倾向于从壁流入暴露的可透地层，造成泥浆固体在钻孔壁上滤出，由此在其上形成泥浆状材料的滤饼。这种泥浆状材料阻碍了水泥的适当粘合。因此必须在固井之前从钻孔壁上去除这种滤饼和其它钻探泥浆残余物。一经去除，就使用水泥浆以便在套管与钻孔穿过的地质地层之间形成硬化、固化和粘合的水泥的固体层。本发明的隔离体系清除了钻孔壁和套管的残留泥浆和滤饼并为壁表面提供增强的水润湿性，由此提高水泥对套管和钻孔壁的粘合。