[發明專利]活性粘土層鉆井方法

無效

• 申請號: 92105890.X
• 申請日: 1987-06-05
• 公開（公告）號: CN1034511C
• 公開（公告）日: 1997-04-09
• 發明（設計）人: 吉賽普·拉登蒂;賽爾吉奧·帕蘭波;吉奧瓦尼·祖卡
• 申請（專利權）人: 阿吉普聯合股票公司
• 主分類號: C09K7/02
• 分類號: C09K7/02;E21B7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 吳大建

本發明涉及一種活性粘土層鉆井方法。

已經知道在鉆井操作中，鉆孔的穩定性是決定鉆井能否取得成功的最重要的因素之一。造成鉆孔不穩定的實際原因包括浸蝕和構成巖層粘土的彌散，結果出現空穴，造成卡管以至鉆孔報廢。此外如粘土彌散至泥漿中會降低鉆井速度。

避免此種故障可采取的適當措施是在鉆井泥漿中補充鉀鹽以減輕粘土的水化作用。此時鉀離子可以和粘土中的鈉離子發生交換，由于形成特別的結構使粘土水化的趨勢減弱，因而穩定性增強。

已知的這種鉆井泥漿可以通過把鉀鹽(通常是氯化鉀或碳酸鉀)加入到含有粘土，增粘劑，濾失劑以及適量的流化劑，適量的加重劑，適量的封堵劑及適量的表面活化劑的基溶液中來得到。

應用最廣的增粘劑和/或濾失劑是羧甲基纖維素鈉。通常以聚合度在500至1500這一范圍內的羧甲基纖維素醚的鈉鹽作為增粘劑，而當其聚合度在150至500的范圍內時用作降失水劑。

在鉆井泥漿中應用羧甲基纖維素醚時顯然還應連續地補充聚合物。因為聚合物在機械，熱及氧化的作用下會發生降解作用，使得在應用鈉鹽時鈉離子濃度不斷增加而可能與鉀離子的濃度相等，甚至超過鉀離子的濃度，此時就不再能夠保持鉆孔的穩定，除非同時也連續地補充鉀鹽來恢復其最佳濃度。

所以當使用羧甲基纖維素鈉時必須連續不斷地補充羧甲基纖維素及鉀鹽。

但在實行上述過程中需連續不斷地對鉆井泥漿進行測試，測試不僅涉及其粘度及失水量，還涉及含鉀的濃度。

本申請人意外地發現現有技術的缺點可以借助于以羧甲基纖維素鉀(通常是使用羧甲基纖維素醚的鉀鹽)來代替鉀鹽與羧甲基纖維素醚的鈉鹽的方法來克服。

使用羧甲基纖維素醚的鉀鹽可以在實際上防止在鉆井泥漿中發生前述的鈉離子超量供給失控的現象，這種方法的顯著優點是只須對一種添加劑進行有關的測量，涉及控制泥漿的流變與失水特性，及抑制粘土來代替對纖維素聚合物與鉀鹽的分別測量。

本申請人還意外地發現公知的鉀離子對粘土因水化作用而發生膨脹的抑制作用，當在以羧甲基纖維素醚的鹽類的形式來提供鉀離子時比使用氯化鉀或碳酸鉀時有所促進。即在同樣泥漿中，從羧甲基纖維素醚的鉀鹽中進入鉆井泥漿的鉀離子與從氯化鉀及羧甲基纖維素醚的鈉鹽的混合物中進入鉆井泥漿的鉀離子，在其數量相同的情況下，對各種粘土來說前者比后者有明顯較高的抑制效果。

“羧甲基纖維素醚”意謂其類的產品成份都可以借助于羧甲基化的纖維素中的脫水葡萄糖單元的羥基群的部分或全部取代來獲得。

纖維素類的聚合體的鏈長的典型的多分散特性及變化這種多分散特性的可能性，羧甲基取代基在銳水葡萄糖環上(當在每個脫水葡萄糖單元上的取代基組確實少于三個時)和沿聚合鏈上更換和控制分布的可能性，以及調整羧甲基醚的化學構造(借助于沿鏈引入少量的其它取代基)使羧甲基纖維素醚產品彼此間具有不同的應用效果而使廣泛多樣化的特征成為可能。

在羧甲基纖維素醚類的化合物中，通常所說的羧甲基纖維素(CMC)是公知的，該化合物具有高或低的聚合度，或是低或高的取代程度。還有所說的聚陰離子纖維素(PAC)，該化合物正如本專業的技術人員所熟知的在溶液中可顯示出很好的流變特性，較高的保持力，較大的電解質容限以及對粘土比所說獲得的CMC類產品具有較強的抑制能力。羧甲基纖維與聚陰離子纖維素間的區別，正如本專業的技術人員所熟知的，不僅在其化學主要成份上，而更表現于其性能的不同，這一點將在下面的實例中加以說明。

如本發明所公開的，對于所有的羧甲基纖維素醚類的化合物，用其鉀鹽代替(而不用)鈉鹽都是有益的。

本發明的含鉀鉆井泥漿，如前所述含有羧甲基纖維素醚的鉀鹽，該鉀鹽是從聚陰離子纖維素的鉀鹽與羧甲基纖維素的鉀鹽中精選出來的。

就聚陰離子纖維素的鉀鹽來說，該鹽在這里系指具有以下特征的羧甲基纖維素醚：

a)具有抗電解質的特性(在純制的產品中測定)，表示為高于0.9的比值。在4％氯化鈉溶液和蒸餾水間分別測量以重量計為0.6％的粘度。

b)應用于大多數的鉆井泥漿中，在溫度高達150℃時具有降失水能力。

而就用于鉆井泥漿的羧甲基纖維素的鉀鹽來說，系指其最低限度羧甲基的取代度為0.8，其抗電離度(按前文中的規定)低于0.9，并且有通常的降失水能力。