[发明专利]用于钻井液的膨润土性质的改进

说明书

本申请公开了一种用于将膨润土改性以使膨润土可用于钻井泥浆应用的方法。该方法包括以下步骤：使用原水对沙特阿拉伯当地的膨润土进行处理，以从膨润土中除去污染物；将膨润土研磨成细粉末；将细粉末筛分至粒径为约50μm至约150μm，以制得经筛分的细粉末；将经筛分的细粉末与聚阴离子纤维素聚合物混合，以制得改性膨润土组合物；将改性膨润土组合物添加到水中，直至形成均匀的改性膨润土的水溶液；以及使均匀的改性膨润土的水溶液静置约16小时，以形成可用于钻井泥浆应用的组合物。

技术领域

本公开的实施方案涉及供用于含烃储层的钻井液使用的组合物。特别地，本公开的实施方案涉及含有改性膨润土的钻井液组合物。

背景技术

在含烃储层中，井筒从形成的第一时刻直到完井和生产均含有井筒流体。井筒流体用作若干目的，包括井控(针对含烃地层中的流体的液压)、井壁完整性(井壁上的液压和提供滤失控制添加剂(loss control additives))和润滑性(运行机械装置)。井筒流体与井筒的所有部分流体接触，并且井筒中的所有都不是流体隔离的，包括流体管道内部的管道、井筒环空和井壁。其他连接至井筒的流体管道通常包含至少一些井筒流体。

在钻井时，钻井液(也被称为钻井泥浆)作为井筒流体填充井筒的内部。有些泥浆为石油基材料，而有些为水基材料。石油基材料包含至少90重量％的油基泥浆(OBM)。合适的基础石油材料的实例包括原油；原油的蒸馏馏分，包括柴油、煤油和矿物油；以及重质炼油厂液体残留物。OBM的一小部分通常为水或在连续石油相内部存在的水溶液。其他OBM组分可包括乳化剂、润湿剂以及可产生所需物理性质的其他添加剂。

油基泥浆还包括合成油基泥浆(SOBM)。合成油基泥浆为经过化学处理、改变或精制以提高某些化学或物理性质的原油衍生物。与部分精炼的原油的粗温度馏分(其可能包含若干种类(例如，烷烃、芳烃、含硫、含氮)的数千种单个化合物)相比，SOBM可以包含一类的仅数十种单个化合物(例如，C8-14范围内的酯类化合物)。用作SOBM的基础流体的材料的实例包括直链α-烯烃、异构化烯烃、聚α-烯烃、直链烷基苯以及植物衍生的和烃衍生的酯类化合物。SOBM为单一体系，其行为方式就像它们是油基泥浆，但具有更窄且可预测范围的化学和物理行为。

在进行钻井作业时，井筒流体通过流体管道在表面和井筒内部之间循环。井筒流体也在井筒内部循环。在压力下通过第一流体管道将钻井液引入井筒内，从而在井筒流体中产生流体流动的动力。通过连接到表面的第二流体管道驱替井筒流体，使井筒流体从第一流体管道循环到井筒内部的第二流体管道。通过第二流体管道驱替并返回表面的井筒流体的预期量等于通过第一流体管道引入井筒内的量。流体隔离的部分井筒不支持循环。

在钻井作业期间，非水基钻井泥浆易于脱水并失去添加剂。脱水和添加剂不足的残留物可能作为固体、凝胶和高粘度流体聚集在流速较低的部分中。“滤饼”为一层沉积的固态胶化的钻井液，其附着在井筒的内表面上，包括井壁和流体管道的外部。需要具有合适的密度、粘度和其他性质的钻井泥浆，以便在含烃储层中有利地进行钻井。

膨润土为钻井液中的主要组分，并且任何钻井液必须具有一定的性质，以便安全且令人满意地完井。仅在沙特阿拉伯的钻井作业中，膨润土的消耗量就可以达到每年10万吨以上，而且基本上所有的膨润土都是从国外进口的。

发明内容

本公开提供了改性膨润土组合物，其在一些实施方案中符合美国石油协会(API)的钻井泥浆规格。这些改性可以包括使用一种或多种聚合物进行物理处理和化学处理两者以达到某些API规格。根据如下所述的公开内容，改性膨润土可用作钻井泥浆添加剂。对当地的膨润土露头岩层(沙特阿拉伯当地的膨润土，特别是在Khulais地区，Jeddah以北70公里，毗邻Makkah-Madinah公路)进行内部改性以符合美国石油协会(API)的钻井泥浆规格。改性包括使用PAC^TM-R聚合物进行物理处理和化学处理两者以达到API规格。根据收集的分析数据，改性膨润土现在可以用作钻井泥浆添加剂。