[发明专利]作为粘土和页岩抑制剂用于钻探工业的二醇醚胺

说明书

技术领域

本发明涉及钻探工业的页岩水化抑制剂，具体地说是有效降低与钻探和建造石油工业的油气井中使用的液体发生接触的粘土和页岩的反应性、例如抑制溶胀的二醇醚胺(glycol ether amine)化合物。

背景技术

在旋转钻井中，钻井液在整个地下井中循环以运载钻头的钻屑并将这些钻屑输送到地面。同时，钻井液冷却和清洁钻头，以及降低钻柱和钻孔之间的摩擦，并且还稳定井的未加固部分。通常，钻井液形成低渗透性滤饼以密封与周围地质构造相关的任何渗透性。

钻井液可以按照它们的液体基础分类：具有固体粒子悬浮在油连续相中的油基液，并且，可能地，水或盐水可以用所述油乳化。或者，水基液包含悬浮在水或盐水中的固体粒子。可以向水基钻井液有意或无意地添加各种固体：a)有机聚合物或粘土，用于赋予粘度和过滤性质；b)不可溶的无机矿物质，增加所述液体密度及帮助减少液体损失；c)可溶性盐，用于增加所述泥浆的密度；和d)在钻孔操作期间，地层固体可以分散到钻井液中。

分散在钻井液中的地层固体包括钻出的钻屑、土壤、和周围不稳定地层的固体。当地层产生的固体是有反应性的粘土矿物，所述反应性例如溶胀、分散、迁移或经历溶胀引起的迁移时，这可潜在危害钻井时间和增加成本。

粘土通常由具有暴露的表面羟基的铝硅酸盐矿物质的片或层构成。所述粘土表面的基面(basal plane)是带负电荷的，因此阳离子容易吸附在所述表面上。这些阳离子可以是可交换的。在粘土结构内取代和存在可交换的阳离子影响粘土在水中溶胀的趋势。例如以水分子吸附在粘土表面上的表面水化产生溶胀。许多类型的粘土可通过这种方式溶胀。

另一种类型的溶胀被称作渗透溶胀，当层间离子浓度浸提(leach)粘土单位层之间的水时，溶胀所述粘土。只有一些粘土可经历渗透溶胀。所有类型的粘土和页岩的不稳定性，例如溶胀，都可引起一系列问题。例如，可增加钻柱与钻孔侧之间的牵拉力。这可引起液体循环量的损失和钻柱与钻头粘着。

这是开发有效的粘土不稳定性抑制剂对油气勘探行业而言之所以重要的原因。本发明致力于这些困难的解决方案。

许多类型的粘土抑制剂是已知的，包括使用无机盐例如氯化钾。已经提交了许多专利描述可用于抑制粘土溶胀的技术或产品。没有完全汇总所述专利文献，举例来说，我们可引用的抑制剂组合物基于：a)无机磷酸盐，在USP 4,605,068中描述；b)聚烷氧基二胺和它们的盐，其在USP 6,484,821；6,609,578；6,247,543；和US20030106718中描述；c)USP 5,908,814中描述的胆碱衍生物；d)低聚亚甲二胺和它们的盐，在USP 5,771,971和美国公布No.20020155956中描述；e)羧甲基纤维素和有机胺的加成产物，在WO 2006/013595中描述；f)1,2-环己烷二胺和/或它们的盐，在WO2006/013597中描述；g)烷氧基化多元醇的磷酸酯的盐，在WO2006/013596中描述；h)部分水解的丙烯酸类共聚物、氯化钾和聚阴离子纤维素的组合，在USP 4,664,818(Halliday William S.等)中描述；i)季铵化合物，在USP 5,197,544中描述；j)基于二烷基氨基烷基甲基丙烯酸酯的聚合物，在USP 7,091,159中描述；k)包含具有亲水和疏水基的聚合物的水溶液，在USP 5,728,653中描述；和l)多羟基烷烃和环氧烷的反应产物，在USP 6,544,933中描述。

发明内容

本发明是水基钻井液组合物和使用所述水基钻井液组合物来降低钻探操作中粘土和页岩的反应性例如溶胀的方法，其中所述水基钻井液包含水基连续相、反应性粘土或页岩材料、和具有下式的二醇醚胺化合物：

其中

R是氢或具有1至12个碳的烷基，优选甲基，

R₁是具有1至12个碳的亚烷基，

和

R₂是具有1至12个碳的烷基，