[发明专利]用于水基钻井液的可生物降解的接枝共聚物防粘附添加剂

说明书

提出使用含有由烯键式不饱和化合物形成的至少一个接枝侧链的明胶基共聚物作为防粘附添加剂用于水基钻井液在地下矿物油和天然气矿床的开发、开采和完井中以及在深井中的用途。这些共聚物是水溶性的，且具有良好的可生物降解性。

本发明涉及含有由烯键式不饱和化合物形成的至少一个接枝侧链的明胶基共聚物作为水基钻井液的防粘附(anti-accretion)添加剂在地下矿物油和天然气矿床的开发、开采和完井中以及在深井中的用途。

页岩是由粘土和其他矿物组成的精细防渗沉积岩。其为在油田中必须钻透以接近油层的最常见的岩石之一。由于其中存在高比例的离子带电粘土，页岩在水存在下极易溶胀。这使得其在含有水基钻井液的深井中成为带来极大问题的岩石。“页岩抑制剂”具有防止页岩在水存在下溶胀的作用。

我们于2012年6月15日提交的优先权为2011年7月28日的PCT/EP2012/061408申请记载了超支化聚赖氨酸在水基钻井液中作为页岩抑制剂的用途。在EP 0634468 A1中，季铵化三羟基烷基胺用作页岩抑制剂。US 6,484,821 B1记载了用于相同目的的胺改性的聚环氧烷。WO 2008/031806 A1记载了由C_4-10二羧酸与烷醇胺、二胺或聚亚烷基胺形成的不带电或盐类缩聚产物作为页岩抑制剂。最后，US5,149,690记载了聚酰胺和聚氨基酸作为页岩抑制剂。

粘土在钻头和钻柱上的粘附是一个问题，这尤其在使用水基液来钻透粘土岩石时会发生。含粘土的被钻材料可在钻柱和钻头的切割面上附聚和累积。逐步地，形成了大块粘土粘附物，这阻止了钻井液的循环和钻井的进行。

此处存在关于粘土稠度的“危险地带”，由水含量表征。在“干燥地带”，含有粘土的被钻材料具有太少的水而不会凝结。其具有疏松、易碎的稠度。在“潮湿地带”，所述材料基本上悬浮并且易被冲走。在这些地带之间，即在“危险地带”中，粘土是粘性大大提升的可成形的组合物。

当被钻材料暴露于常规的水基钻井液时，它快速吸水并且快速穿过不同的“地带”，最终被完全分散。然而，高度抑制钻井液的可减少含粘土被钻材料的完全水合(借助于上述的页岩抑制剂)的作用扩展了这种“危险地带”。结果，这些钻井液促成了更高的粘附。

然而，除了钻井液添加剂的功能性之外，环境相容性变得愈加重要。用于离岸应用的化学品必须满足严格的环保法规。其必须是无毒的，必须可生物降解，并且不应是可生物积累的。关于这方面，还参见http://www.cefas.defra.gov.uk，特别是http://www.cefas.defra.gov.uk/industry-information/offshore-chemical-notification-scheme.aspx、http://www.cefas.defra.gov.uk/industry-information/offshore-chemical-notification-scheme/ocns-ecotoxicology-testing.aspx和http://www.cefas.defra.gov.uk/industry-information/offshore-chemical-notification-scheme/hazard-assessment.aspx(检索于2012年3月7日)。

US 2011/0166048 A1公开了烷醇胺与不饱和、多不饱和或饱和的C_8-36单羧酸的酯作为防粘附添加剂。US 6,803,346 B1提出膦酸酯作为防粘附添加剂。然而，所述烷醇胺酯和膦酸酯属于对水体有毒或有害的类别。

通过烯键式不饱和单体聚合制备的水溶性聚合物作为添加剂在结构化学应用及地下矿物油和天然气矿床的开发、开采和完井中具有各种用途。