[发明专利]用于油田应用的包含交联聚乙烯吡咯烷酮的流体组合物

说明书

本申请公开了密度约8.3至约21.0ppg的水基高温高压(HTHP)流体组合物，包含：(i)卤水基流体；(ii)约0.5ppb至约20ppb的交联聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；(iii)约5ppb至约100ppb的选自由CaCO₃和分级的盐组成的组中的桥键形成剂；以及(iv)任选存在的约0ppb至约25ppb的降滤失剂(FLA)，其中交联PVP通过在交联剂和自由基聚合引发剂的存在下在有机溶剂中沉淀聚合乙烯吡咯烷酮(VP)而制备，其中交联剂基于乙烯吡咯烷酮的量以约0.1wt.％至约5.0wt.％的量而存在。还公开了一种在地层中钻井和完井操作的方法。

技术领域

本发明涉及油井用流体组合物，并且更具体地，涉及高温高压(HTHP)稳定的流体组合物及其在水基HTHP钻井和完井和修井流体中的应用，制备该组合物的方法和使用方法。

背景技术

地层钻井中使用的钻井流体(drilling fluid)包含气体或液体，和包含固体悬浮物的流体和固体的混合物，以及用于向地层中钻井孔的液体、气体和固体的混合物和乳液。这些流体主要用来冷却钻头，使旋转的钻杆润滑以防止其贴附于井筒壁上，作为静压头抵消高压地层流体突然进入井筒中而引起的爆裂，以及从井筒中移除钻头切削物。

进一步地，当通过岩层钻孔时，使用钻井流体以清除钻头处生成的岩石切削物至被移除的表面。为了控制井下压力，通常通过添加粉末化的致密矿物以增加流体密度。流体可表现出充分的粘度以提供有效的切削物去除(孔清洁)，以及用于矿物稳定悬浮的充分的凝胶强度。钻井流体还可以表现出低过滤速率，以降低分级粘附的可能性。

钻井液(drill-in fluid)用于钻井通过地层的储层部分。钻井液可以但并不限于用于例如(i)令人满意地在储藏区钻孔，其为垂直或长的水平的排出孔；(ii)最小化近井眼区域的危害并最大化暴露区域的生产，以及(iii)促进必要的完井。钻井液可与完井液类似。钻井液可以是含有具有合适颗粒尺寸范围的选择固体(例如盐类晶体或碳酸钙)和聚合物的卤水。通常，钻井液中仅存在过滤控制和携带切削物所需要的添加剂。

完井液用于发生在所谓井筒构建完成阶段的操作中，其在钻井筒之后而在生产流体开始进入井筒之前(或在将流体从井筒注入岩层之前)。完井液置于井中以促进在生产启动前的最后操作，例如向产区中设定屏蔽生产衬板、封隔器、井下阀门或射孔。所述完井液用于控制井下硬件失败，而不损害采油层或完井组件。完井液通常为卤水(氯化物、溴化物和甲酸盐)，但是理论上可以是任意具有合适密度和流动特性的流体。该流体应与储层流体具有化学相溶性，并且通常要对其进行过滤以避免固体被引入近井眼区域。

在钻井操作过程中，修井(workover)指的是出于恢复、延长、提高烃类产量的目的而对现有产井的修复。修井液，通常为卤水，在修井操作中使用。由于在绝大多数的修井操作中井筒与储层接触，修井液应当是清洁的，并且与储层流体和地层基质是化学相溶的。

转让给Halliburton Energy Services Inc.的美国专利公开第20060234875号公开了井筒处理套件，其包含置于井筒中渗透地层的聚合物溶液，和当接触所述聚合物溶液时造成聚合物从聚合物溶液沉淀出来的活化剂，其中生成的沉淀物能够至少部分地阻碍井筒维护流体向地层中流动。所述井筒维护流体可以是例如，钻井流体、固井组合物、修井液或它们的组合。所述聚合物溶液可包含，例如，聚乙烯吡咯烷酮水溶液，活化剂可包含，例如，甲酸盐卤水。当期望时，沉淀物可以通过在淡水中被溶解而将其很容易且快速地从地层中移除。

转让给Halliburton Energy Services Inc.的WO20060234875公开了包含水性流体的可交联聚合物组合物；包含羰基基团的水溶性聚合物；能交联所述包含羰基基团的水溶性聚合物的有机交联剂；以及水溶性碳酸盐缓凝剂。还提供了方法，其包括：提供可交联聚合物组合物；向地层部分中引入可交联聚合物组合物；并允许可交联聚合物组合物在地层部分中形成交联的凝胶。