Способ образования пузырьков газа в маслообразных жидкостях, флюид для бурения или технического обслуживания скважины и способ бурения скважины
Формула / Реферат
1. Способ образования пузырьков газа в маслообразных жидкостях, отличающийся тем, что к маслообразной жидкости сначала добавляют силиконовое масло и затем обрабатывают полученную смесь в присутствии газа с приложением к ней усилий от механических устройств.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что маслообразную жидкость выбирают из группы, включающей в себя нефтяные масла или их фракции, a-олефины, олефины с внутренними ненасыщенными связями, олигомеры ненасыщенных углеводородов, сложные эфиры карбоновых кислот, сложные эфиры фосфорной кислоты, простые эфиры, полиалкиленгликоли, диглимы, ацетали и их смеси.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что газ выбирают из группы, включающей в себя воздух, азот, диоксид углерода и их смеси.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что усилия от механических устройств создают посредством перемешивания маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, с созданием завихрения, или посредством прокачивания маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, до падения давления жидкости по крайней мере до 3447,5 кПа, или в комбинации вышеупомянутых перемешивания и прокачивания.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве силиконового масла используют полидиметилсилоксановое масло с номинальной вязкостью при 25шC от приблизительно 0,5 до приблизительно 2500000 мм2/с.
6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что силиконовое масло выбирают из группы, включающей в себя полидиметилсилоксан, полидиалкилсилоксан, полидифенилсилоксан, поли(диметил/дифенил)силоксановый сополимер и полиметилалкилсилоксан.
7. Флюид для бурения или технического обслуживания скважины, отличающийся тем, что он содержит маслообразную жидкость, силиконовое масло и микропузырьки.
8. Флюид по п.7, отличающийся тем, что силиконовое масло выбирают из группы, включающей в себя полидиметилсилоксан, полидиалкилсилоксан, полидифенилсилоксан, поли(диметил/дифенил)силоксановый сополимер и полиметилалкилсилоксан.
9. Флюид по п.7, отличающийся тем, что в качестве силиконового масла он содержит полидиметилсилоксановое масло с номинальной вязкостью при 25шC от приблизительно 5 до приблизительно 2500000 мм2/с.
10. Флюид по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что маслообразная жидкость выбрана из группы, включающей в себя нефтяные масла или их фракции, a-олефины, олефины с внутренними ненасыщенными связями, олигомеры ненасыщенных углеводородов, сложные эфиры карбоновых кислот, сложные эфиры фосфорной кислоты, простые эфиры, полиалкиленгликоли, диглимы, ацетали и их смеси.
11. Флюид по любому из пп.7-10, отличающийся тем, что микропузырьки образуются при обработке маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, усилиями от механических устройств.
12. Флюид по п.11, отличающийся тем, что усилия от механических устройств создают посредством перемешивания маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, с созданием завихрения, или посредством прокачивания маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, до падения давления жидкости по крайней мере до 3447,5 кПа, или в комбинации вышеупомянутых перемешивания и прокачивания.
13. Флюид по любому из пп.7-12, отличающийся тем, что он дополнительно содержит загуститель, при этом флюид характеризуется вязкостью при низких скоростях сдвига, определенной на визкозиметре Брукфилда при 0,5 об./мин, составляющей по крайней мере 20 ПаЧ с.
14. Флюид по п.13, отличающийся тем, что загуститель выбран из группы, включающей в себя органофильные глины, коллоидные оксиды кремния, смолы, полимеры, димерные кислоты, соли жирных аминов и анионных полисахаридов, соли жирных кислот и катионных полисахаридов, диспергируемые в масле/растворимые в масле продукты латексного типа и их смеси.
15. Флюид по п.13 или 14, отличающийся тем, что он имеет вязкость при низких скоростях сдвига, определенную на визкозиметре Брукфилда при 0,5 об./мин, составляющую по крайней мере 40 ПаЧ с.
16. Флюид по любому из пп.7-15, отличающийся тем, что содержание во флюиде микропузырьков составляет от приблизительно 5 до приблизительно 20 об.%.
17. Флюид по любому из пп.7-15, отличающийся тем, что содержание во флюиде микропузырьков составляет менее чем 25 об.%.
18. Флюид по любому из пп.7-17, отличающийся тем, что он является рециркулируемым.
19. Флюид по любому из пп.7-18, отличающийся тем, что микропузырьки являются средством предотвращения потерь избыточного количества флюида внутрь формации.
20. Флюид по любому из пп.7-18, отличающийся тем, что микропузырьки являются средством эффективного закупоривания формации.
21. Способ бурения или технического обслуживания скважины в подземной формации, включающий циркулирование внутри скважины флюида для бурения или технического обслуживания скважины, отличающийся тем, что в качестве флюида для бурения или технического обслуживания используют флюид по любому из пп.7-20.
Текст
1 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к флюидам на основе масла для бурения или технического обслуживания скважины и их использованию при бурении скважины. Более конкретно, изобретение относится к способу образования пузырьков газа в маслообразных жидкостях. Уровень техники В заявке США на изобретение 09/246935, поданной 9 февраля 1999, включенной в настоящее описание в качестве аналога предшествующего уровня, описаны рециркулируемые буровые и технические флюиды на основе масел, содержащие коллоидные газообразные афроны (микропузырьки). Такие флюиды содержат маслообразную непрерывную фазу, по меньшей мере один загуститель, позволяющий увеличить вязкость при низких скоростях сдвига флюида, которая составляет по крайней мере 10 Пас, по меньшей мере одно афронобразующее поверхностно-активное вещество(ПАВ) и афроны. В работе Феликса Себбы "Foams and Biliquid Foams - Aphrons" (Пены и пены, состоящие из двух жидкостей, афроны), изд. John WileySons, 1987, которая включается в настоящее описание в качестве аналога предшествующего уровня, описывается получение и характеристики афронов в водных флюидах. Афроны состоят из ядра, которое чаще всего является сферической внутренней фазой, обычно жидкой или газообразной, инкапсулированного в тонкую жидкую оболочку, состоящую из непрерывной жидкой фазы. Эта оболочка содержит молекулы ПАВ, расположенные таким образом, что они обеспечивают эффективный барьер против слияния соседних афронов. Сущность изобретения Изобретением определяется и предлагается получение пузырьков газа и микропузырьков в маслообразных жидкостях путем включения в маслообразную жидкость силиконового масла и инкапсулирования в ней газа. Таким образом, задачей изобретения является разработка способа введения микропузырьков в маслообразные жидкости. Другой задачей настоящего изобретения является разработка буровых и технических флюидов на основе масла, содержащих микропузырьки. Задачей изобретения является также разработка способа бурения или технического обслуживания скважины в подземной формации, в котором новый буровой флюид согласно настоящему изобретению используется в качестве рециркулируемого бурового флюида. Эти и другие задачи и цели изобретения становятся понятными специалистам в данной 2 области техники после прочтения настоящего описания и формулы изобретения. В то время, как возможны различные модификации и альтернативные формы настоящего изобретения, в данном описании подробно представлены некоторые специфические варианты воплощения настоящего изобретения в виде примера. Однако, следует понимать, что включенные в описание настоящего изобретения частные формы его воплощения не ограничивают объем притязаний настоящего изобретения, а, напротив, изобретение включает в себя все модификации и альтернативные варианты,которые составляют сущность и объем притязаний настоящего изобретения, как оно заявлено в пунктах формулы. В описании и дополнительных пунктах формулы изобретения приводятся примеры составов заявленных композиций или примеры дополнительных этапов и средств для осуществления заявленного способа. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения В наиболее широком аспекте, настоящее изобретение относится к способу включения микропузырьков в маслообразные жидкости,предпочтительно используемые в качестве буровых и технических флюидов на основе масла(флюиды БТФОМ). Способ включает в себя добавление силиконового масла в маслообразную жидкость с последующей обработкой маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, механическими воздействиями в присутствии газообразной фазы. Основной маслообразной жидкостью может являться любая органическая водонерастворимая жидкость, которая может быть загущена до требуемой степени. Примеры маслообразных жидкостей, известных в данной области техники, включают в себя нефтяные масла или их фракции, растительные масла и различные синтетические органические жидкости, такие как олефины (а-олефины и олефины с внутренними ненасыщенными связями), олигомеры ненасыщенных углеводородов, сложные эфиры карбоновых кислот, сложные эфиры фосфорной кислоты, простые эфиры, полиалкиленгликоли,диглимы, ацетали и т.п. Микропузырьки образуются в маслообразной жидкости путем включения силиконового масла в маслообразную жидкость и обработки после этого маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, механическими воздействиями в присутствии газообразной фазы, с целью образования микропузырьков. Микропузырьки можно образовать с использованием способов, известных в данной области техники. Кроме способов, описанных Феликсом Себба в книге, упомянутой ранее,способы описаны Michelsen и соавт. в патенте США 5314644, включенном в настоящее описание в виде ссылки, Yoon и соавт. в патенте 3 США 5397001, включенном в настоящее описание в виде ссылки, Kolaini в патенте США 5783118, включенном в настоящее описание в виде ссылки, Whetley и соавт. в патенте США 5352436, включенном в настоящее описание в виде ссылки, и в патентах США 4162970,4112025, 4717515, 4304740 и 3671022, каждый из которых включен в настоящее описание в виде ссылки. При смешивании при высоких скоростях сдвига, в процессе которого в присутствии газа образуется завихрение, происходит захват пузырьков газа в маслообразную жидкость, содержащую силиконовое масло. Микропузырьки образуются в маслообразной жидкости при смешивании, в процессе которого маслообразная жидкость, содержащая силиконовое масло, прокачивается через отверстие в присутствии газа, причем жидкость подвергается высокому перепаду давления, равному по крайней мере 3447,5 кПа, такому как от 3447,5 до 34475 кПа или более. Если маслообразную жидкость, содержащую силиконовое масло, используют в качестве бурового и технического флюида, микропузырьки образуются также вследствие перепада давления и завихрения в процессе прокачивания жидкости через буровое долото. В качестве газа для образования микропузырьков, может быть использован любой газ,который характеризуется незначительной растворимостью в маслообразной жидкости. Таким газом может быть воздух, азот, диоксид углерода, и т.п., включая воздух, инкапсулированный в жидкость в процессе смешивания. Силиконовые масла, используемые в настоящем изобретении, известны в данной области техники, их выпускают фирмы, такие как GESilicones, HULS AMERICA, INC., DOW CORNING, и СК WITCO. Такие силиконовые масла являются в основном силоксановыми полимерами, которые содержат цепь Si-О связей. Диметиловые силиконовые флюиды, т.е. полидиметилсилоксаны, выпускаются с различными величинами вязкости от приблизительно 0,5 мм 2/с до приблизительно 2500000 мм 2/с при 25 С, и со средней молекулярной массой от приблизительно 100 до приблизительно 50000,предпочтительно от 5 мм 2/с до приблизительно 100000 мм 2/с. Выпускаются также полидиалкилсилоксаны, полидифенилсилоксаны, поли(диметил/дифенил)силоксановые сополимеры и полиметилалкилсилоксаны, такие как полиметилоктилсилоксан и полиметилоктадецилсилоксан. Требуемая концентрация силиконового масла в основном составляет от приблизительно 0,06 г/см 3 до приблизительно 2,4 г/см 3, предпочтительно от приблизительно 0,12 г/см 3 до приблизительно 1,2 г/см 3. Объем образующихся микропузырьков можно оценить путем определения снижения плотности, которое происходит 4 при образовании микропузырьков во флюиде. В случае избыточной концентрации силиконового масла может возникнуть пенообразование во флюиде, которое является нежелательным. Показано, что можно повышать концентрацию силиконового масла без неблагоприятного воздействия на флюид, при увеличении вязкости при низких скоростях сдвига (ВНСС). Таким образом, концентрация силиконового масла,которая может быть определена по известной методике, означает количество, необходимое для образования достаточного количества микропузырьков, которое требуется для снижения плотности до необходимой степени, но которое предпочтительно является недостаточным для создания устойчивой пены на поверхности флюида. Концентрация афронов во флюиде предпочтительно составляет от приблизительно 5 об.% до приблизительно 25 об.%, наиболее предпочтительно от приблизительно 5 об.% до приблизительно 20 об.%. При необходимости плотность флюидов можно изменять добавлением во флюид тяжелых материалов или добавлением растворимых солей, известных в данной области техники. Тяжелые материалы предпочтительно добавляют во флюид перед образованием или включением микропузырьков, доводя таким образом конечную плотность флюида, содержащего микропузырьки, до требуемой величины посредством изменения концентрации в ней микропузырьков. Как указано, концентрация микропузырьков во флюиде должна составлять менее, чем приблизительно 25 об.% при атмосферном давлении. Однако принято считать, что при циркуляции флюида в скважине объем микропузырьков уменьшается с увеличением гидростатического давления флюида. Действительно, микропузырьки могут уменьшаться в размере почти до нулевого объема в зависимости от глубины скважины. Плотность, измеряемая под давлением, должна быть очень близкой по величине к плотности жидкости без микропузырьков. Однако микропузырьки не исчезают. Они все еще присутствуют, и на поверхности долота образуется дополнительное количество микропузырьков вследствие падения давления и кавитации. Микропузырьки чрезвычайно малы, имеют высокую площадь поверхности и высокую энергию. По мере выхода флюида из долота и возвращения к кольцевому зазору возникает некоторое падение давления и микропузырьки начинают расширяться. По мере движения флюида вверх по скважине и ее столкновения с обедненной породой, микропузырьки фильтруются в поры, микротрещины и другие виды обедненной зоны. Такими обедненными зонами являются зоны, в которых происходит падение давления. Микропузырьки в таких обедненных зонах расширяются, агрегируют и таким образом за 5 купоривают обедненную зону. Величина "об.% микропузырьков" в таком микроокружении значительно варьирует и зависит от удельного давления и падения давления в обедненных зонах. Таким образом, принято считать, что плотность в микроокружении значительно отличается от плотности флюида в скважине. Снижение плотности при атмосферном давлении, которое происходит при поступлении вплоть до приблизительно 25 об.% газа во флюид по настоящему изобретению, является достаточным для образования требуемого количества микропузырьков, при этом обеспечивается свободное рециркулирование флюида и не возникают проблемы при прокачивании. Кроме того, флюид может также содержать другие функциональные материалы, известные в данной области техники, такие как эмульгаторы, смачивающие агенты и т.п. Полагают, что без ограничения перечисленным микропузырьки, присутствующие во флюиде, эффективно закупоривают формацию в процессе бурения или технического обслуживания скважины, предотвращая таким образом излишние потери флюида в формации, которую подвергают бурению или техническому обслуживанию. Таким образом, микропузырьки являются средством предотвращения потерь избыточного количества флюида внутрь формации и средством эффективного закупоривания(уплотнения) формации. Флюиды по настоящему изобретению могут быть использованы при обычном бурении или техническом обслуживании скважин, как известно в данной области техники. Таким образом, при бурении нефте- и/или газоносной скважины, флюид циркулирует от поверхности вниз вдоль бурильной колонны, по изогнутому трубопроводу и т.п. или через долото и вверх к кольцевому зазору между бурильной колонной и боковыми стенками скважины. Микропузырьки в жидкости закупоривают поверхность скважины, предотвращая потери избыточного количества флюида в формации при бурении. Флюид по настоящему изобретению, содержащий микропузырьки, предпочтительно используют в бурильных процессах, в которых в качестве бурового долота используют долото с насадками струйного типа с кавитационным действием. Примеры долота с насадками струйного типа с кавитационным действием описаныJohnson Jr. и соавт. в патенте США 4262757,включенном в настоящее описание в виде ссылки, и Johnson Jr. и соавт. в патенте США 4391339, Johnson Jr., включенном в настоящее описание в виде ссылки. Промывочная насадка кавитационного действия в долоте струйного типа предпочтительно включает стержень, закрепленный в центральном положении, который снижает давление в сдавленном буровом флюиде, что способствует образованию кавитационных пузырьков. Примеры приведены Henshaw в 6 патенте США 5086974, включенном в настоящее описание в виде ссылки, и Henshaw в патенте США 5217163, включенном в настоящее описание в виде ссылки. Аналогичным образом, флюиды по настоящему изобретению могут быть использованы в операциях по обслуживанию скважины,таких как заканчивание скважины, капитальный ремонт скважины, борьба с поступлением песка,гидравлический разрыв скважины и т.п. Флюиды могут быть использованы в качестве жидкостей для обнаружения неисправностей при освобождении бурильных труб и инструментов,застрявших в глинистой корке, вследствие налипания на боковые стенки ствола скважины. Устойчивость микропузырьков в маслообразных жидкостях может быть повышена путем увеличения вязкости маслообразной жидкости,предпочтительно вязкости при низких скоростях сдвига (ВНСС). Термин ВНСС, использованный в настоящем описании, означает вязкость, измеряемую на вискозиметре Брукфильда при скоростях сдвига менее, чем приблизительно 1 с-1, таких как от 0,3 до 0,5 об/мин. ВНСС маслообразной жидкости, содержащей микропузырьки, должна составлять по крайней мере 10 Пас, предпочтительно по крайней мере приблизительно 20 Пас, и наиболее предпочтительно по крайней мере приблизительно 40 Пас. Поскольку устойчивость микропузырьков увеличивается с увеличением ВНСС, может быть необходима величина ВНСС, равная нескольким сотням тысяч. Вязкость маслообразных жидкостей может быть увеличена с помощью различных загустителей/огеливающих агентов, таких как органофильные глины, коллоидные оксиды кремния,смолы, полимеры, димерные кислоты, соли жирных аминов и анионных полисахаридов,соли жирных кислот и катионных полисахаридов, диспергируемые в масле/растворимые в масле продукты латексного типа и их смеси,известные в данной области техники. Органофильные глины, используемые в качестве загустителей для увеличения ВНСС маслообразных жидкостей по настоящему изобретению, хорошо известны в данной области техники. Они включают в себя продукты реакции или органические ониевые соединения с природными или синтетическими глинами. Глинистая часть органофильного глиняного огеливающего агента является кристаллическими комплексными неорганическими силикатами, точный состав которых не может быть определен точно, т.к. в значительной степени зависит от природного источника. Однако, такие глины могут быть описаны как комплексные неорганические силикаты, такие как силикаты алюминия и силикаты магния, включающие,кроме комплексной силикатной матрицы, различные количества катионообменных ионов, 7 таких как кальций, магний и натрий. Гидрофильные глины, которые являются предпочтительными согласно настоящему изобретению,являются набухающими в воде смектитными глинами, такими как монтмориллонит, гекторит,сапонит, и, в особенности, вайоминский бентонит, который содержит ионообменные ионы натрия. В качестве глинистой части органофильной глины могут быть использованы аттапульгитная глина и сапонит. Глины можно использовать сами по себе в неочищенном виде или их можно очищать центрифугированием водной суспензии глины. Органическими ониевыми соединениями,взаимодействующими со смектитовыми глинами, предпочтительно являются кислые соли первичных, вторичных и третичных аминов,предпочтительно четвертичных аммониевых соединений. Ониевые соединения должны содержать по крайней мере один алкильный, алкиленовый или алкилдиеновый радикал, содержащий по меньшей мере 10 атомов углерода,предпочтительно приблизительно от 16 до 22 атомов углерода. Типичными четвертичными аммониевыми соединениями являются хлорид аммония диметилдигидрированных жиров, хлорид аммония триметилгидрированных жиров,диметилбензилоктадециламмоний хлорид и метилбензилдиоктадециламмоний хлорид. Типичной солью кислоты и амина является кислая соль кокоамина. Можно использовать другие органические ониевые соединения, такие, как органическиесоединенияфосфония. Органические модифицированные глины и их получение наиболее подробно описаны в патентах США 2531427, 2531812, 2966506, 3929849,4287086, 4105578, каждый из которых включен в настоящее описание в виде ссылки. Предпочтительными органофильными глинами для использования в буровых флюидах по настоящему изобретению являются бентонит аммония диметилдигидрогенированных жиров,бентонит аммония диметилбензилгидрогенированных жиров, и бентонит аммония метилбензилдигидрогенированных жиров. В патенте США 5021170, включенном в настоящее описание в виде ссылки, Schumate и соавт. описывают, что сульфонированный этилен/пропилен/5-фенил-2-норборненовый терполимер (полимер EPDM) и органофильный глиняный загуститель одновременно повышают вязкость и характеристики суспензии обратных эмульсионных буровых флюидов, в особенности, таких флюидов, которые характеризуются низким содержанием ароматических углеводородов в качестве жидкой маслообразной фазы. Полимер EPDM в основном описан в патенте США 4442011, включенном в настоящее описание в виде ссылки. В основном, полимеры EPDM, содержат от приблизительно 5 до приблизительно 30 миллиэквивалентов сульфонатных групп на 100 г 8 сульфонированного полимера, в котором сульфонатная группа нейтрализована катионом металла или противоионом амина или аммония. Полимеры EPDM содержат от приблизительно 0,5 до приблизительно 20 мас.% фенилнорборнена, или предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 10 мас.%, более предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 8 мас.%. Предпочтительные полимеры содержат от приблизительно 10 до приблизительно 80 мас.% этилена и от приблизительно 1 до приблизительно 10 мас.% 5-фенил-2-норборненового мономера, остальную часть полимера составляет пропилен. Полимер предпочтительно содержит от приблизительно 30 до приблизительно 70 мас.% этилена, например 50 мас.%, и от 2 до приблизительно 8 мас.% фенил-2 норборненового мономера, например 5,0 мас.%. Типичный этилен/пропилен/5-фенил-2 норборненовый терполимер характеризуется вязкостью по Муни (ML, 1+8, 100 С), равной приблизительно 16, содержание этилена составляет приблизительно 50 мас.% и содержание 5 фенил-2-норборнена составляет приблизительно 5 мас.%. Терполимеры характеризуются среднемассовым числом (Мn), определенным с помощью гель-проникающей хроматографии (ГПХ),которое составляет от приблизительно 5000 до приблизительно 300000, более предпочтительно от 10000 до приблизительно 80000. Вязкость терполимера по Муни составляет от приблизительно 5 до приблизительно 90, более предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 80, наиболее предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 50. Огеливающий агент, включенный в терполимер, и глина обычно присутствуют в буровом флюиде в количестве от приблизительно 0,06 г/см 3 до приблизительно 1,2 г/см 3 флюида. В патенте США 4816551, включенном в настоящее описание в виде ссылки, Oehler и соавт. описывают определенные амидные смолы, способствующие созданию флюидов с более высоким разжижением при сдвиге и с улучшенными тиксотропными свойствами флюидов,содержащих органофильный глиняный загуститель, прежде всего, минеральных масел низкой вязкости. Амидные смолы являются продуктами реакции двухосновной димерной или тримерной жирной кислоты, диалканоламина и диалкиленполиамина. Двухосновными кислотами могут быть димерные жирные кислоты, выпускаемые промышленностью, которые получают димеризацией ненасыщенных жирных кислот, содержащих по крайней мере 8, предпочтительно от приблизительно 10 или более до приблизительно 18 атомов углерода,включая 9-додекановую (цис), 9-тетрадодекановую(цис), 9-октадекановую (цис), октадекатетрановую кислоты и т.п. Типичные молекулы содержат 2 карбоксильные группы и приблизительно 36 атомов 9 углерода в разветвленной цепи. Можно использовать двухосновные тримерные жирные кислоты,которые также выпускаются фирмами и которые получают аналогичным образом, содержащие приблизительно 54 атома углерода, если по крайней мере одна из карбоксильных групп блокирована или инактивирована в виде сложно-эфирной группы, соли, и т.п., т.е. тримерная жирная кислота по настоящему изобретению является двухосновной кислотой. Могут быть использованы смеси димерных и тримерных кислот. Диалканоламины включают в себя гидроксиалкиламины, например, вещества, в которых алканольная группа содержит от 1 до 6 атомов углерода, предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода; включая например диэтаноламин, ди-нпропаноламин, диизопропаноламин, дибутаноламин, дипентаноламин, дигексаноламин и т.п. и их комбинации. Предпочтительными являются диэтаноламин и дипропаноламин. Могут быть использованы алкилгидроксиалкиламины,включающие этилгидроксиэтиламин, пропилгидроксиэтиламин, бутилгидроксипропиламин и т.п. Полиалкиленовые полиамины включают в себя вещества, в которых алкиленовые группы содержат приблизительно от 1 до 6 атомов углерода, предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода, причем термин "поли" означает целое число приблизительно от 2 до 20, и по крайней мере 3 атома азота. Эти вещества могут быть представлены общей формулой где R' означает алкиленовую группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, R означает водород или алкильную группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, и х означает целое число от 1 до 20. Типичные используемые материалы включают диэтилентриамин, диэтилентетраамин, тетраметиленпентаамин, полиамин НН,полиамин НРА и т.п. Предпочтительными являются диэтилентриамин и триэтилентетраамин. Продукты могут быть представлены общей формулой где R означает алкиленовую группу, содержащую 20, предпочтительно от приблизительно 30 до 54 атомов углерода; R1 означает алкиленовую группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, R" означает алкиленовую группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, R"' означает алкиленовую группу, содержащую от 1 до 6 атомов углерода, R означает прямую мостиковую ковалентную связь между N и Y или водород, или алкильный радикал, содержащий от 1 до 6 атомов углерода, Y означает водород или гидрокси, а х означает целое число от 1 до 20. 10 В патенте США 5710110, включенном в настоящее описание в виде ссылки, Cooperman и соавт. указывают, что содержание от 0,01 до приблизительно 5 мас.% определенного аминного дополнительного продукта реакции в комбинации по меньшей мере с одним реологически активным материалом на основе глины приводит к улучшению устойчивости к расслаиванию как масла, так и буровых флюидов на основе обращенной масляной эмульсии. Такими реологически активными материалами на основе глины являются органоглины, глины смектитного типа, включая вайоминский бентонит,модифицированные бентонитовые и гекторитовые глинопорошки на основе натрия и кальция,и аттапульгитная глина. Органоглины и способ их получения описаны, например, в патентах США 5075033, 5130028 и 5151155. Глины смектитного типа представляют собой катионообменные смолы, подробно описанные химической формулой в патенте США 5350562. Бентонит, наиболее часто используемая глина по настоящему изобретению, подробно описана в главе "Bentonite" (Бентонит) в книге "Carr. Industrial Minerals and Rocks" (Современные промысловые минералы и камни), 6-е издание(1994), авторами Elzea и Murray из Университета Индианы. Аттапульгитные глины являются хорошо известными глинами, которые обладают катионообменными свойствами, но в меньшей степени по сравнению с глинами смектитового типа, такими как бентонит и гекторит. Продукты реакции присоединения амина включают в себя по меньшей мере один продукт реакции по меньшей мере одного полиалкоксилированного алифатического аминосоединения с химической структурой, представленной следующей формулой: где R1 означает линейную алкильную группу,полученную из жирных источников, содержащую от 12 до 18 атомов углерода, R выбирают из группы, включающей в себя водород, этил и метил, оба х и у означают по крайней мере 1, а сумма х+у равна от 2 до 15, а по меньшей мере одно органическое соединение выбирают из группы, включающей в себя малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид и их смеси. Увеличение устойчивости к расслоению достигается путем изменения состава смеси в широком интервале содержания аминов по отношению к реологически активным глинам. Другой способ получения буровых флюидов по настоящему изобретению заключается в добавлении такого катионообменного материала на основе глины к буровому флюиду отдельно от упомянутых ранее продуктов присоединения аминов, в добавлении аминной добавки к буро 11 вому флюиду в процессе использования флюида для бурения зон, содержащих реологически активные глины или добавлении одного амина,если буровой флюид уже содержит такие материалы на основе глины. Примеры полимеров, используемых в качестве загустителей флюида по настоящему изобретению, приведены в следующих работах. В изобретении, принадлежащем США, регистрационныйН 837 в государственном реестре изобретений США, включенном в настоящее описание в виде ссылки, Peiffer и соавт. описывают использование водонерастворимого,растворимого в углеводородах полимерного комплекса, образованного из сульфонированного (анионного) полимера и водонерастворимого винилпиридинового (катионного) полимера,использованного в качестве загустителя буровых растворов на основе масла. В патенте США,4978461, включенном в настоящее описание в виде ссылки, Peiffer и соавт. описывают использование термопластичного терполимера, п-метилстирол/металл, нейтрализованного стиролсульфонатом/стиролом,использованных в качестве загустителей для буровых флюидов на основе масла. В патенте США 4740319, включенном в описание настоящего изобретения в виде ссылки, Patel и соавт. описывают использование латексов, содержащих полимер, который представляет собой продукт реакции первого мономера, выбранного из группы, включающей в себя стирол, бутадиен, изопрен, и их смеси, и второго функционального мономера, который содержит радикал, выбранный из группы, включающей в себя амид, амин, сульфонат, карбоновую кислоту, дикарбоновую кислоту и их комбинации, при условии, что по крайней мере один из функциональных мономеров означает азотсодержащий материал, который выбирают из группы, включающей в себя амиды и амины. В патенте США 4425461, включенном в настоящее описание в виде ссылки, Turner и соавт. описывают использование смеси водонерастворимого нейтрализованного сульфонированного термопластичного полимера и водонерастворимого нейтрализованного сульфонированного эластомерного полимера, использованных в качестве загустителей для буровых растворов на основе масла. Выпускаемые в промышленном масштабе полимеры включают в себя HYBILD 201 (ВРChemicals), HYVIS (Unocal) и др. Кроме силиконового масла, маслообразные флюиды по настоящему изобретению, содержащие микропузырьки, могут содержать ПАВ, описанные в находящейся на рассмотрении заявке на выдачу патента США, регистрационный 09/246935 от 9 февраля 1999 г. ПАВ может также содержать по меньшей мере один включенный в него стабилизатор, такой как алкильные спирты, жирные алканоламиды и ал 004505 12 килбетаины. В основном, алкильная цепь содержит от приблизительно 10 до приблизительно 18 атомов углерода. В качестве ПАВ, образующего aфроны, может быть использован анионный, неионный или катионный ПАВ в зависимости от совместимости с загустителем. Фторированные ПАВ включают в себя, без ограничения перечисленным, (i) фторированные теломеры, (ii) амфотерные фторированные ПАВ, (iii) полифторированные оксиды аминов,(iv) фторалкил этилтиополиакриламиды, (v) перфторалкилэтилтиополиакриламиды,(vi) производные хлорида 2-гидрокси-N,N,N-триметил-3-,-перфтор-(С 6-С 20 алкил)тио-1-пропанаминия, (vii) фторалкилсульфонат натрия, и(viii) натриевые соли производных 2-[1-оксо-3[,-перфтор-(С 16-С 20 алкил)тио]пропил]амино 2-метил-1-пропансульфоновой кислоты. Прежде всего, предпочтительным фторированным ПАВ являются фторалифатические полимерные сложные эфиры, выпускаемые фирмой 3 М Company под торговым названиемFLUORAD FC 740. В патенте США 4684479, включенном в описание настоящего патента в виде ссылки,D'Arrigo описывает смеси ПАВ, включающие в себя (а) компонент, выбранный из группы, состоящей из моноэфира глицерина и насыщенных карбоновых кислот, содержащих от приблизительно 10 до приблизительно 18 атомов углерода, и алифатического спирта, содержащего от приблизительно 10 до приблизительно 18 атомов углерода; (б) сложный эфир ароматической кислоты и стерола; (в) компонент, выбранный из группы, содержащей стеролы, терпены,желчные кислоты и соли щелочных металлов и желчных кислот; (г) компонент, выбранный из группы, состоящей из сложных эфиров стерола и алифатических кислот, содержащих от 1 до приблизительно 18 атомов углерода, сложных эфиров сахарных кислот и стерола, сложных эфиров сахарных кислот и алифатических спиртов, содержащих от приблизительно 10 до приблизительно 18 атомов углерода, сложных эфиров сахаров и алифатических кислот, содержащих от приблизительно 10 до приблизительно 18 атомов углерода, сахарных кислот, сапонинов и сапогенинов; и (д) компонент, выбранный из группы, включающей в себя глицерин, ди- и триэфиры глицерина и алифатических кислот,содержащих от приблизительно 10 до приблизительно 18 атомов углерода, и алифатические спирты, содержащие от приблизительно 10 до приблизительно 18 атомов углерода; причем упомянутые компоненты присутствуют в упомянутой смеси в массовом отношении а:б:в:г:д,равном 2-4: 0,5-1,5: 0,5-1,5: 0-1,5: 0-1,5. Как указано, маслообразные жидкости по настоящему изобретению, содержащие микропузырьки, используют в качестве буровых и технических флюидов для обслуживания неф 13 тяных и газовых скважин. По выбору, флюиды БТФОМ могут содержать воду в качестве диспергированной фазы, различные эмульгирующие агенты, агенты для смачивания, утяжелители, агенты для борьбы с потерями флюида, водорастворимые соли и другие, известные в данной области техники. Для описания настоящего изобретения представлены следующие примеры, без ограничения объема изобретения. Силиконовые масла имеют следующие свойства: полидиметилсилоксан с номинальной вязкостью 1000, 10000 или 100000 мм 2/с. В таблице и данном описании использованы следующие сокращения: Пас = Паскаль на секунду, г = грамм, мл = миллилитры, см 3 = кубические сантиметры, В = вольты,з/ш = за пределами шкалы, 2000 В, с = секунды, мин = минуты, об/мин = обороты в минуту,ВНСС = вязкость при низких скоростях сдвига,измеренная на вискозиметре Брукфильда при 0,3-0,5 об/мин. Реологические свойства по Фанну определяют при температуре окружающей среды (22 С) по методике, описанной в Бюллетене американского института нефти, RP13-B. Пример 1. Флюиды получают смешиванием с использованием блендера с высокими скоростями сдвига, 340 мл олефинового масла качества IsoTeq, 9,3 г органофильного аттапульгита VENGEL420, 4,3 г органофильного бентонита Claytone II, 1,4 г пропиленкарбоната, 2,0 г стеарата алюминия, 10 мл воды, а концентрация силиконового масла приведена в табл. 1. После охлаждения до температуры окружающей среды проводят измерения реологических свойств по Брукфильду и Фанну. Затем флюиды испытывают в условиях горячей прокатки при 85 С в течение 16 ч, охлаждают, и проводят измерение реологических свойств по Брукфильду и Фанну,эмульсионной устойчивости и плотности до и после смешивания. Процент снижения плотности, который является мерой концентрации микропузырьков во флюидах, рассчитывают следующим образом:% снижения плотности = 100 х (плотность до смешивания - плотность после смешивания)/плотность до смешивания. Таблица 1. Все флюиды содержат 350 мл масла IsoTeq, 9,3 г органофильного аттапульгита VENGEL 420, 4,3 г органофильного бентонита Claytone II, 1,4 г пропиленкарбоната, 2,0 г стеарата алюминия, 10 мл воды, концентрация силиконового масла приведена в таблице Флюид Исходные реологические свойства Реологические свойства по Брукфильду 0,3 об/мин 46 52 82,7 58 103 82 44,7 70,7 Реологические свойства по Фанну 600 об/мин 300 об/мин Пластическая вязкость Предел текучести Горячая прокатка в течение 16 ч при 85 С Реологические свойства по Брукфильду 0,3 об/мин 115 96,7 106 153 125 108 141 94,7 Реологические свойства по Фанну 600 об/мин 300 об/мин Пластическая вязкость Предел текучести 10 с напряжение геля 10 мин напряжение геля Устойчивость эмульсии, В Плотность ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ образования пузырьков газа в маслообразных жидкостях, отличающийся тем,что к маслообразной жидкости сначала добавляют силиконовое масло и затем обрабатывают полученную смесь в присутствии газа с приложением к ней усилий от механических устройств. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что маслообразную жидкость выбирают из группы,включающей в себя нефтяные масла или их фракции, -олефины, олефины с внутренними ненасыщенными связями, олигомеры ненасыщенных углеводородов, сложные эфиры карбоновых кислот, сложные эфиры фосфорной кислоты, простые эфиры, полиалкиленгликоли,диглимы, ацетали и их смеси. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем,что газ выбирают из группы, включающей в себя воздух, азот, диоксид углерода и их смеси. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что усилия от механических устройств создают посредством перемешивания маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, с созданием завихрения, или посредством прокачивания маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, до падения давления жидкости по крайней мере до 3447,5 кПа, или в комбинации вышеупомянутых перемешивания и прокачивания. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве силиконового масла используют полидиметилсилоксановое масло с номинальной вязкостью при 25 С от приблизительно 0,5 до приблизительно 2500000 мм 2/с. 6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что силиконовое масло выбирают из группы, включающей в себя полидиметилсилоксан, полидиалкилсилоксан, полидифенилсилоксан, поли(диметил/дифенил)силоксановый сополимер и полиметилалкилсилоксан. 7. Флюид для бурения или технического обслуживания скважины, отличающийся тем,что он содержит маслообразную жидкость, силиконовое масло и микропузырьки. 8. Флюид по п.7, отличающийся тем, что силиконовое масло выбирают из группы, включающей в себя полидиметилсилоксан, полидиалкилсилоксан,полидифенилсилоксан,поли(диметил/дифенил)силоксановый сополимер и полиметилалкилсилоксан. 9. Флюид по п.7, отличающийся тем, что в качестве силиконового масла он содержит полидиметилсилоксановое масло с номинальной вязкостью при 25 С от приблизительно 5 до приблизительно 2500000 мм 2/с. 10. Флюид по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что маслообразная жидкость выбрана из группы, включающей в себя нефтяные масла или их фракции, -олефины, олефины с внутренними ненасыщенными связями, олигомеры ненасыщенных углеводородов, сложные эфиры карбоновых кислот, сложные эфиры фосфорной кислоты, простые эфиры, полиалкиленгликоли, диглимы, ацетали и их смеси. 11. Флюид по любому из пп.7-10, отличающийся тем, что микропузырьки образуются при обработке маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, усилиями от механических устройств. 12. Флюид по п.11, отличающийся тем, что усилия от механических устройств создают посредством перемешивания маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, с созданием завихрения, или посредством прокачивания маслообразной жидкости, содержащей силиконовое масло, до падения давления жидко 16 сти по крайней мере до 3447,5 кПа, или в комбинации вышеупомянутых перемешивания и прокачивания. 13. Флюид по любому из пп.7-12, отличающийся тем, что он дополнительно содержит загуститель, при этом флюид характеризуется вязкостью при низких скоростях сдвига, определенной на визкозиметре Брукфилда при 0,5 об./мин, составляющей по крайней мере 20 Пас. 14. Флюид по п.13, отличающийся тем, что загуститель выбран из группы, включающей в себя органофильные глины, коллоидные оксиды кремния, смолы, полимеры, димерные кислоты,соли жирных аминов и анионных полисахаридов, соли жирных кислот и катионных полисахаридов, диспергируемые в масле/растворимые в масле продукты латексного типа и их смеси. 15. Флюид по п.13 или 14, отличающийся тем, что он имеет вязкость при низких скоростях сдвига, определенную на визкозиметре Брукфилда при 0,5 об./мин, составляющую по крайней мере 40 Пас. 16. Флюид по любому из пп.7-15, отличающийся тем, что содержание во флюиде микропузырьков составляет от приблизительно 5 до приблизительно 20 об.%. 17. Флюид по любому из пп.7-15, отличающийся тем, что содержание во флюиде микропузырьков составляет менее чем 25 об.%. 18. Флюид по любому из пп.7-17, отличающийся тем, что он является рециркулируемым. 19. Флюид по любому из пп.7-18, отличающийся тем, что микропузырьки являются средством предотвращения потерь избыточного количества флюида внутрь формации. 20. Флюид по любому из пп.7-18, отличающийся тем, что микропузырьки являются средством эффективного закупоривания формации. 21. Способ бурения или технического обслуживания скважины в подземной формации,включающий циркулирование внутри скважины флюида для бурения или технического обслуживания скважины, отличающийся тем, что в качестве флюида для бурения или технического обслуживания используют флюид по любому из пп.7-20.
МПК / Метки
МПК: C09K 7/06
Метки: технического, способ, скважины, бурения, газа, флюид, обслуживания, жидкостях, маслообразных, пузырьков, образования
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-4505-sposob-obrazovaniya-puzyrkov-gaza-v-masloobraznyh-zhidkostyah-flyuid-dlya-bureniya-ili-tehnicheskogo-obsluzhivaniya-skvazhiny-i-sposob-bureniya-skvazhiny.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ образования пузырьков газа в маслообразных жидкостях, флюид для бурения или технического обслуживания скважины и способ бурения скважины</a>
Предыдущий патент: Устройство для электрического соединения двух электрических приборов и электрический прибор (варианты)
Следующий патент: Усовершенствованный светящийся материал
Случайный патент: Протеиновые гидролизаты, снижающие давление крови