[发明专利]抗钻头泥包的钻井液及其制造和使用方法

说明书

提供了抗钻头泥包钻井液以及制造和使用该钻井液的方法。所述抗钻头泥包钻井液含有水、基于粘土的组分和以下至少一种：具有式R‑(OC₂H₄)_x‑OH的表面活性剂，其中R是具有10至20个碳原子的烃基和x是1至10的整数，或具有式H‑(O‑CH₂‑CH₂)_n‑OH的聚乙二醇，其中n是1至50的整数。还提供了制造和使用这些钻井液的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年2月3日提交的美国临时专利申请序列号62/454,189、2017年2月3日提交的美国临时专利申请序列号62/454,192和2017年4月12日提交的美国专利申请序列号15/485,479的优先权，所有这些都通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开的实施方案一般涉及抗钻头泥包的钻井液以及制造和使用这些流体的方法。具体地，本公开的实施方案涉及含有表面活性剂或聚乙二醇的抗钻头泥包的流体，含有表面活性剂或聚乙二醇的钻井液，以及制备和使用这些流体来控制钻头泥包倾向的方法。

背景技术

在石油钻井工业中，钻头泥包指的是来自可粘附在钻头上的粘土(也称为页岩)的钻屑的堆积。钻“屑”是在岩石或土壤被破碎时产生的固体材料的碎片，在钻孔期间必须从钻孔中连续移除。钻头泥包几乎可以在任何时间发生，并且可导致穿透速率降低，钻头的表面扭矩减小，以及立管压力增加。随着粘土积聚和钻头泥包的增加，钻孔将减慢，并且最终可能必须停止钻头以进行清洁。

常规添加剂或涂层可用于控制钻头泥包倾向；然而，大多数添加剂需要钻井液中的油相或需要乳化钻井液才有效。流体中的油相可以提供添加剂起作用所必需的润滑。一些抗钻头泥包的添加剂还需要特定的pH范围和浊点范围以与所使用的钻井液相容。另外，缺乏常规添加剂和涂料的功效，通常需要在钻孔进行之前经常移除和清洁钻头。

附图说明

当结合以下附图阅读时，可最好地理解本公开的具体实施方案的以下详细描述，其中相同的结构用相同的附图标记表示，并且其中：

图1A是现有技术比较例的吸积管(accretion tube)结果的照片；

图1B是另一现有技术比较例的吸积管结果的照片；

图2A是根据本公开中所示和所述的抗钻头泥包钻井液制剂的实施例的吸积管结果的照片；和

图2B是根据本公开中所示和所述的抗钻头泥包钻井液制剂的另一实施例的吸积管结果的照片。

发明内容

因此，存在对抗钻头泥包钻井液的持续需求，其有效地减少和防止钻头泥包而不需要含有油相的钻井液或乳化钻井液。本实施方案提供了防钻头泥包钻井液以及制造和使用这些解决这些问题的流体的方法。

在一些实施方案中，提供抗钻头泥包钻井液，其含有水，基于粘土的组分，具有式R-(OC₂H₄)_x-OH的表面活性剂，其中R是具有10至20个碳原子的烃基和x是1至10的整数，或具有式H-(O-CH₂-CH₂)_n-OH的聚乙二醇，其中n是1至50的整数。在一些实施方案中，表面活性剂可具有8至16的HLB。

在进一步的实施方案中，提供了生产钻井液的方法。该方法包括混合水，基于粘土的组分，具有式R-(OC₂H₄)_x-OH的表面活性剂，其中R是具有10至20个碳原子的烃基和x是1至10的整数，或具有式H-(O-CH₂-CH₂)_n-OH的聚乙二醇，其中n是1至50的整数，以产生钻井液。