[发明专利]含水钻探泥浆的稀释剂

说明书

本发明涉及降低或控制含水钻探泥浆粘度的方法和配方，更详细地涉及衍生的腐殖酸盐应用于稀释或稳定含水钻探泥浆或提供在含水钻探泥浆中控制滤液的损失。

在深入地下岩层的钻井中，钻探泥浆循环通过旋转的钻头，带走岩石碎屑。润滑钻头，并且封闭井膛以控制泥浆的损失。在深的井膛中，将遇到从大约300°F到大约450°F的较高或更高的岩层温度。这些高温岩层一般地使含水钻探泥浆增稠，这是由于泥浆对温度不稳定的结果。钻探泥浆的增稠阻碍了泵送此液体通过井膛，实质上增加了循环此液体所需的泵送压力，如果由于一些原因钻井操作必须暂时中止，例如，在更换钻头期间，钻探泥浆在静止条件下留在井膛中，钻井液体能变稠到不能启动再循环。由于含水钻探泥浆的高温不稳定性所导致的增稠现象常常被存在于液体中的杂质所恶化，例如，盐，石膏，水泥，岩层中的二价阳离子如镁、钙和阴离子如碳酸盐，硫酸盐、氯化物等等。

到目前为止，已经提出了各种各样的钻探泥浆添加剂，用于稳定或降低含水钻探泥浆的粘度。本说明书中所列出的添加剂有例如腐殖酸盐和褐煤物质。工业上，风化褐煤已经用于稳定和稀释钻探泥浆。风化褐煤加入到含水钻探泥浆中增加了它的温度稳定性，特别是使用磺化油添加剂稀释钻探泥浆时。

名词“风化褐煤”涉及的是一种在结构和组成上与褐煤相似的类似物质。它被认为是一种自然氧化的褐煤。风化褐煤是一种阿·加·勒奥那多（A.G.Leonard）命名的特殊有机物质，勒奥那多同这种物质的鉴定有关。风化褐煤最初是从美国的北达科他州的鲍曼郡和戴维得郡（Bowman    County    and    Divide    County    in    North    Dakota）以及在得克萨斯州的阿尔卑斯山（Alpine    Texas。）或其周围的哈蒙矿局中开采的。风化褐煤和褐煤之间的显著的基本不同点是它们的氧含量。以无灰和无水物为基准，风化褐煤有大约28%到29的氧气含量。而褐煤只有19%到20%的低得多的氧气含量。遗憾的是，在通常的应用中，风化褐煤常常被叫做褐煤。例如，当它们的实际意义为“风化褐煤”时，那些熟习钻井工艺的人常常把降低粘度的添加剂称为“矿物木质素”或“褐煤”。与褐煤不同的是风化褐煤在含水钻探泥浆中 更优先采用为减低粘度剂，是因为它有更高的氧含量和明显与高含氧量有关的功能优点。

美国专利第4，235，727号和第4，311，600号涉及了用特殊的腐殖酸盐作为稀释剂使用于钻探泥浆中，此腐殖酸盐发现与一定的钛矿石沉积物相联。专利权所有人发现有独特组成的腐殖酸盐与风化褐煤不同，在某些条件下腐殖酸盐将使含水钻探泥浆获得比风化褐煤更大的稳定性。

虽然已发现上述物质在直到大约300°F条件下，用作钻探泥浆的添加剂是有效的，但是，在更高的温度下效果将显著降低。希望发展一种添加剂，使其在高温下例如超过大约300°F和在较低温度下一样能提高含水钻探泥浆的温度稳定性和降低含水钻探泥浆的粘度，并且允许在泥浆中存在高含量的杂质。

现在已经有了惊人的发现，由与一定钛矿石沉积物相联的、腐殖酸盐制成的衍生的腐殖酸盐用作为含水钻探泥浆的添加剂，可以控制钻探泥浆的粘度，提高其温度稳定性并且控制失水损失。

此衍生的腐殖酸盐是由腐殖酸盐与可溶性的铬离子源如重铬酸钠反应生成衍生的铬复合体。反应能在从环境温度到高于所加溶剂的常压沸点温度下进行。反应实际上能在任何pH值下进行，然而，已经发现从中性到微碱性的条件将更好些，这一点将在下文更充分地描述。

用下面的方法降低或控制含水钻探泥浆的粘度，该方法包括提供一定量的衍生的腐殖酸盐，该腐殖酸盐是从与一定钛矿石相关联的沉积物中分离出来，然后通过与可溶性的铬离子源复合衍生出上述腐殖酸盐;以及在含水钻探泥浆中分散一定比例的降低粘度或用于控制的衍生的腐殖酸盐。通过在含水钻探泥浆中分散一定比例的控制失水流体损失的衍生的腐殖酸盐，来达到控制失水流体损失的目的。

图1是在氮气中用热重量分析法测定本发明合成物热稳定性并与其它商业产品相比较的图解说明。

图2是用高温和高压稠度计测定本发明合成物结果的图解说明。