[其他]用作钻井泥浆添加剂的铬腐植酸盐

说明书

本发明涉及水基钻井泥浆组合物中降低流体粘度並防止流体失水的方法和配方，更具体地说，本发明涉及使用铬腐植酸盐稀释水基钻井流体並防止流体失水。

在地层钻孔或钻井时，钻井流体通过旋转钻头进行循环，以清除钻屑，润滑並冷却钻头，同时使钻眼得以封闭。这种钻井过程並非没有困难。其困难之一在于会遇到某些岩层，诸如石膏。石膏会“切断”钻井流体，使得钻井流体的组分（如膨润土）产生絮凝。这样，钻井流体的粘度就增大，从而潜伏着损伤旋转钻头的危险。

当井孔穿过崩坍页岩时会遇到另一潜在的困难。崩坍页岩会吸收水基钻井流体中的水，而遗留下的膨胀的膨润土组分则会封堵钻杆周围的孔眼，钻井流体的继续循环就要遭到削弱，钻杆就会咬死。

在深井中会遇到相当高的钻井温度，例如约达300°F，甚至更高。在这样的高温条件下，水基钻井流体发生稠化並会凝胶化。显然这会阻碍流体的泵吸操作，並使钻井流体循环所需的泵压增高。在某些情况下流体的循环甚至完全不能进行。当存在流体污染物（如石膏、盐、水泥及其它污染物）时，水基钻井流体或泥浆的这种高温不稳定性则更为严重。

迄至为止，人们已推出品种繁多的钻井流体添加剂，以便使水基钻井泥浆的粘度稳定化和（或）降低这种粘度。其中的一些例子有：美国专利申请号3，009，874、3，956，142、4，4，235，727和4，311，600。

我们现已发现：腐植酸的铬盐或络合物是水基钻井流体的一种非常有效的降粘度的添加剂。在用单一的腐植酸盐、铬褐煤及铁铬木质素磺酸盐所作的对比研究中发现，铬腐植酸盐具有两方面的综合优点：既具有低剪切强度的良好的稀释性，又具有控制流体失水的良好性质。

由于铬腐植酸盐兼具这两种优越的性质，同时又易于制备，因而本发明在改善钻井流体性能方面为商业规模的生产作出重要贡献。

本发明包括一种降低粘度和（或）降低流体失水的添加剂，这种添加剂用作水基钻井流体组合物中的一种成分，该组合物包括由腐植酸盐（取自与钛矿伴生的矿体）与一种无机铬化合物反应或铬合作用而制得的产物。

本发明还包括一种降低水基钻井泥浆粘度的方法，该方法系将一定量的铬腐植酸盐降粘度剂分散于水基钻井泥浆中。

本发明还包括对水基钻井流体所作的改进，改进之处在于将一定量的铬腐植酸盐降粘剂用于钻井流体中。

本发明所用的术语“钻井流体”或“钻井泥浆”或简称“泥浆”均系熟知的固体水悬浮液，采用它可使得地层钻孔或钻井作业易于进行。

在说明书和权利要求书中所用的术语“腐植酸盐”是指从腐解的植物和动物物质（腐植土）经自然淋溶並絮凝或沉淀在沙层中的产物。本发明的方法和组合物中所优先选用的腐植酸盐一般和钛矿伴生並含有能降低钻井泥浆粘度有效成分的腐植质。

术语“腐植酸”已广泛用于命名由植物分解而成的固体酸类。近来，腐植酸被认为是木质素和植物的其它成分转化成硬煤的中间产物或产物。人们相信，在植物体分解时，大部由木质素构成的细胞壁物质转化成腐植土。经适当时候，腐植土会逐渐转化成泥炭、褐煤、烟煤，最后变成无烟煤。“腐植质”一词更经常被当作一种泛用名词，泛指由腐植土或表土派生的有机酸;表土层中含有植物和动物组织分解的有机产物，以及伴和着的无机物、砂子、矿物及碱性金属氧化物等。腐植酸的化学结构、尚未确定，但人们相信它是一种含有羟基和酚羟基的、大稠环的、类聚合物型分子。依溶解度的不同，腐植质通常划分为腐植酸、黄腐酸、棕腐酸或腐黑物。

图1表示钻井泥浆制剂中不同降粘添加剂的流动点测定结果。

图2表示钻井泥浆制剂中不同降粘剂的过滤测试结果。

水基钻井流体或泥浆是熟知的水悬浮液组合物，通常称为“钻井泥浆”或简称“泥浆”。根据水相中盐度的不同，泥浆又分为“淡水泥浆”和“盐水泥浆”。泥浆中悬浮的固体组分，除了外加的粘土和重晶石外，基本上是由页岩、无水石膏、石膏、白云石、石灰石和砂子组成，也可以含有盐类。可加入亲水的化学物质（固体的或液体的），用以调节和控制粘度、凝胶性、润滑性、腐蚀性、粘附性及失水性等。还可加入油类成分，如石油馏份，以便使泥浆乳化。为了易于泵吸和增加流动性，泥浆的粘度最好保持在最低值，但又不使泥浆的胶体强度消失。通过降低表观粘度、流动点、凝胶化速度和程度或三者兼而有之，即可达到降低泥浆粘度或“稀释”之目的。本发明中，通过加入铬腐植酸盐化合物降低泥浆粘度的方法，其优点在于保证钻井泥浆的高温稳定性。