[发明专利]包含羟乙基纤维素和交联的聚乙烯吡咯烷酮的油和气处理组合物

说明书

本申请涉及油和气处理组合物，其包含：(i)羟乙基纤维素(HEC)和交联的聚乙烯吡咯烷酮的共混物，(ii)基于水的连续相，(iii)反应性粘土或页岩材料，(iv)至少一种钻井液添加剂。本申请还涉及钻探地下井过程中使用所述组合物而抑制粘土或页岩材料水合的方法。本申请的不同实施方案公开了所述组合物还包含亲有机粘土、稳定剂和白色药用油。

发明领域

本申请涉及包含羟乙基纤维素(HEC)和交联的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的共混物的油和气处理组合物，其制备方法以及施用该组合物抑制粘土水合的方法。

背景技术

地下钻井操作是在诸如在油、气和其它物质的回收过程中从地层表面的下方进行的步骤。通常，旋转地下钻井操作涉及将钻头附接在钻柱的下端以形成钻井工具，并将钻头与钻柱一起旋转到地下地层中以产生井孔，地下地层的流体可以通过该孔而回收。在地下钻井操作期间，地下井孔可能会遇到页岩，其占钻井地层的75％以上。页岩的不稳定性会导致包括孔塌陷、紧孔、卡管、孔洞清洁差等严重的井孔问题。反应性页岩是在暴露于水时会膨胀的类似粘土(如膨润土)和的其他地下材料的材料。由于在暴露于基于水的钻井液时，反应性页岩趋于降解并与水反应，所以在钻井过程中，反应性页岩可能导致页岩不稳定性的问题。该降解可能导致不期望的钻井条件，这是因为页岩的降解可能干扰了使钻屑保持高至井孔的完整性的尝试，直到通过位于表面处的固体控制设备而除去所述钻屑。在其表面处将钻屑除去之前的钻屑的降解会极大地延长钻井时间，这是因为行至高达井孔的页岩颗粒会破裂为更小的颗粒。这些更小的颗粒越来越多地使页岩的新表面积暴露于钻井液，导致进一步吸收水分并进一步降解。

因此，地下钻井操作通常使用抑制页岩膨胀切改善环境性能的钻井液。在该操作中使用的钻井液可以是流体(气态或液态)、流体混合物，和固体(固体悬浮液、乳液、气体和固体)。钻井液也用于冷却钻头，润滑旋转钻头，防止井喷，并从井孔去除钻屑。

许多专利和公开的专利申请描述了可用于抑制粘土和页岩膨胀的技术或产品。所公开的膨胀抑制组合物包括无机磷酸盐(美国专利4,605,068)；聚烷氧基二胺及其盐(美国专利6,484,821；6,609,578和6,247,543和美国公开2003/0106718)；胆碱衍生物(美国专利号5,908,814)；低聚亚甲基二胺及其盐(美国专利5,771,971和美国公开2002/0155956)；羧甲基纤维素和有机胺的加成产物(WO 2006/013595)；1,2-环己二胺和/或其盐(WO 2006/013597)；烷氧基化多元醇的磷酸酯的盐(WO 2006/013596)；部分水解的丙烯酸共聚物、氯化钾和多阴离子纤维素的组合物(美国专利号4,664,818)；季铵化合物(美国专利5,197,544)；基于二烷基氨基烷基甲基丙烯酸酯的聚合物(美国专利7,091,159)；具有亲水和疏水基团的聚合物的水溶液(美国专利5,728,653)；多羟基烷烃和环氧烷的反应产物(美国专利6,544,933)。所述页岩膨胀抑制剂也公开于美国专利8,258,085；7,087,554；7,549,474；7,833,945和6,620,769中。其它背景信息可以发现于A.V.Reis等，J.Org.Chem.，2009，74，3750-3757；美国专利5,037,930；S.H.Kim等，Carbohydrate Polymers 40(1993)180-190以及Fhilype J.等，International Journal of Pharmaceutics，355(2008)184-194。

在钻井过程中用于抑制页岩膨胀的常规方法已经广泛采用了基于油和合成的钻井液。然而，现在越来越多地使用基于水的页岩膨胀钻井抑制剂，这是因为它们更加环保。许多所述页岩膨胀抑制剂在基于油的钻井操作中显示出良好的抑制性能，但是由于其不充分的生物降解性，它们的应用受到限制。因此，需要具有增强生物降解性的页岩膨胀抑制剂。

美国专利8,258,085公开了用于油田应用的含水流体化的聚合物悬浮体包含基于烯丙氧基的共聚物；水溶性聚合物；盐和水，其中所述水溶性聚合物选自羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素(CMC)、瓜尔胶、瓜尔胶衍生物和黄原胶，其中所述基于烯丙氧基共聚物和水溶性聚合物分散于含有盐的水中。