專利名稱：頁巖水合抑制劑和使用方法
本申請要求美國申請09/709,962(2000年11月10日提出)和共同待審美國申請09/884,013(2001年6月18日提出)的優(yōu)先權，其中后一申請要求09/709,962(2000年11月10日提出)和09/503,558(2000年2月11日提出)的優(yōu)先權。
背景技術：
在地下井的旋轉鉆探中，希望鉆井流體具有眾多的功能和特性。鉆井流體應該在井中各處循環(huán)并且從鉆頭下面攜帶鉆屑、沿著環(huán)室向上輸送鉆屑和允許它們在地面分離。同時，鉆井流體用以冷卻和清潔鉆頭，減小鉆柱和孔側之間的摩擦，和在鉆孔的無套管部分中保持穩(wěn)定性。鉆井流體還應該形成薄的、低滲透性濾餅，其密封被鉆頭穿透的地層，并且起到減小不希望的地層流體從透水巖石流入的作用。
鉆井流體通常按照它們的基礎材料進行分類。在油基流體中，固體顆粒被懸浮在油中，并且水或者鹽水可以與油一起乳化。油通常是連續(xù)相。在水基流體中，固體顆粒被懸浮在水或者鹽水中，并且油可以在水中乳化。水通常是連續(xù)相。氣動流體是鉆井流體的第三個類別，其中空氣或者天然氣的高速氣流將鉆屑除去。
在水基鉆井流體中通常存在三種類型的固體1)為了提供必要的粘度和過濾性能而加入的粘土和有機膠體；2)重礦物，其作用是提高鉆井流體的密度；和3)地層固體，其在鉆井操作期間被分散在鉆井流體中。
被分散在鉆井流體中的地層固體通常是由鉆頭的作用產(chǎn)生的鉆屑和由于鉆孔不穩(wěn)定性產(chǎn)生的固體。當?shù)貙庸腆w是溶脹的粘土礦物時，在鉆井流體中存在兩種類型的地層固體的任何一種都可能極大地增加鉆井時間和成本。
粘土礦物本質上通常是結晶的。粘土的晶體結構決定了其性能。通常，粘土具有薄片狀的云母-型結構。粘土薄片由大量面-面層疊的結晶小片狀體組成。每個小片狀體被稱為單元層，并且單元層的表面被稱為基底面。
單元層由許多的片組成。一種片被稱為八面體片，其由與羥基的氧原子八面體配位的鋁或者鎂原子組成。另一種片被稱為四面體片。四面體片由與氧原子四面體配位的硅原子組成。
單元層中的片通過共用氧原子連接。當該連接存在于一個八面體片和一個四面體片之間時，一個基底面由暴露的氧原子組成，而另一個基底面具有暴露的羥基。兩個四面體片通過共用氧原子與一個八面體片結合也是十分普通的。產(chǎn)生的結構，被稱為霍夫曼結構，具有夾在兩個四面體片之間的八面體片。因此，霍夫曼結構中的兩個基底面由暴露的氧原子組成。
單元層面-面層疊在一起并且通過弱的吸引力固定就位。在相鄰的單元層中，相應的平面之間的距離被稱為c-間距。具有由三個片組成的單元層的粘土晶體結構通常具有大約9.5×10-7毫米的c-間距。
在粘土礦物晶體中，具有不同化合價的原子通常將被定位在所述結構的片內，以在晶體表面處產(chǎn)生負電勢。在這種情況下，陽離子被吸附在表面上。這些吸附的陽離子被稱為可交換的陽離子，因為當粘土晶體被懸浮在水中時它們可以以化學方式與其它陽離子換位。此外，離子還可以被吸附在粘土晶體棱邊上，并且與水中的其它離子交換。
粘土晶體結構中存在的取代基的類型和晶體表面上吸附的可交換的陽離子極大地影響粘土溶脹這一在鉆井流體工業(yè)中十分重要的性能。粘土溶脹是這樣一種現(xiàn)象，其中水分子圍繞粘土晶體結構并且自身定位而增加結構的c-間距，因此導致體積增加?？赡馨l(fā)生兩種類型的溶脹。
表面水合是溶脹的一個類型，其中水分子被吸附在晶體表面上。氫鍵將一層水分子固定在晶體表面上暴露的氧原子上。后續(xù)的水分子層繼續(xù)排列，在單元層之間形成似晶結構，這導致c-間距增加。實際上所有類型的粘土都以這樣的方式溶脹。
滲透溶脹是第二種類型的溶脹。當粘土礦物中的單元層之間的陽離子濃度高于周圍水中的陽離子濃度時，水在單元層之間滲透移動并且使c-間距增大。滲透溶脹與表面水合相比導致較大的總體積增大。然而，僅僅某些粘土，如鈉蒙脫石，以這樣的方式溶脹。
據(jù)報導，粘土礦物中存在的可交換的陽離子對發(fā)生的溶脹量具有重要的影響?？山粨Q的陽離子與水分子競爭粘土結構中可利用的活性部位。通常具有高化合價的陽離子與具有低化合價的陽離子相比更強烈地被吸附。因此，具有低化合價可交換的陽離子的粘土比其中可交換的陽離子具有高化合價的粘土溶脹更多。
在北海和美國墨西哥灣岸區(qū)，鉆探機通常遇到泥質沉積物，其中主要的粘土礦物是鈉蒙脫石(通常稱為“粘性頁巖”)。鈉陽離子是粘性頁巖中占優(yōu)勢的可交換的陽離子。因為鈉陽離子具有低的正價(即形式上+1化合價)，因此其易于分散在水中。因此，粘性頁巖以其溶脹性出名。
在地下井的鉆井期間，粘土的溶脹可能對鉆井操作具有極大的有害影響。伴隨粘土溶脹出現(xiàn)的總體積的總體增大妨礙了從鉆頭下面清除鉆屑，增大了鉆柱和鉆孔側面之間的摩擦，并且抑制了能夠密封地層的薄濾餅的形成。粘土溶脹還可能產(chǎn)生其它鉆井問題，例如循環(huán)漏失或者鉆桿被卡，這將降低鉆井速度和提高鉆井成本。由于在鉆探地下井中遇到粘性頁巖的頻率較高，因此在油氣勘探工業(yè)中始終需要開發(fā)用于減小粘土溶脹的物質和方法。
減小粘土溶脹的一種方法是在鉆井流體中使用鹽。鹽通常降低粘土的溶脹。然而，鹽使粘土絮凝，導致高流體損耗和幾乎完全地喪失觸變性。此外，提高鹽度通常降低鉆井流體添加劑的功能特征。
用于控制粘土溶脹的另一種方法是在鉆井流體中使用有機頁巖抑制劑分子。據(jù)信，有機頁巖抑制劑分子被吸附在粘土的表面上，加入的有機頁巖抑制劑與水分子競爭粘土活性部位并因此用來降低粘土溶脹。
有機頁巖抑制劑分子可以是陽離子、陰離子或者非離子的。陽離子有機頁巖抑制劑離解成有機陽離子和無機陰離子，而陰離子有機頁巖抑制劑離解成無機陽離子和有機陰離子。非離子有機頁巖抑制劑分子不離解。
重要的是地下井的鉆探者能夠通過使用添加劑、包括有機頁巖抑制劑分子來控制鉆井流體的流變性質。在油和氣工業(yè)中，現(xiàn)在所希望的是添加劑能夠在陸地上和在海上以及在淡水和咸水環(huán)境中工作。此外，因為鉆井操作對植物和動物生命有影響，因此鉆井流體添加劑應該具有低毒性水平并且應該容易處理，并且可以用于最小化環(huán)境污染的危險和對操作員的危害。任何鉆井流體添加劑還應該提供希望的效果，但是不應該抑制其它添加劑的預期性能。這種添加劑的開發(fā)將有助于油和氣工業(yè)滿足對優(yōu)良的鉆井流體添加劑的長期需求，該添加劑能夠控制粘土的溶脹和鉆探的地層，而不不利地影響鉆井流體的流變性質。本發(fā)明滿足了這一需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明一般地涉及水基鉆井流體，其用于通過包含在水存在下溶脹的頁巖粘土的地層的鉆井。本發(fā)明鉆井流體包含水基連續(xù)相；加重材料；和頁巖水合抑制劑。優(yōu)選所述頁巖水合抑制劑具有以下通式H2N-R-{OR’}x-Y·[H+B-]d其中R和R’是具有1到6個碳原子的亞烷基基團和x是大約1到大約2 5的值。Y基團可以是胺或者烷氧基基團，優(yōu)選伯胺或者甲氧基基團。H+B-可以是Bronsted-Lowery質子酸(protic acid)，其本質上可以是有機的或者無機的。d的值取決于加入的酸的量、酸的pKa和胺堿的pKb以及鉆井泥漿的總的pH而可以極大地改變。通常d的值小于或等于2。頁巖水合抑制劑應該以足夠的濃度存在，以降低在使用本發(fā)明鉆井流體鉆井期間遇到的粘性頁巖或者其它親水性巖石的溶脹。亞烷基基團，R和R’，可以是相同的或者彼此不同的，并且可以包括亞烷基基團的混合物。即R和R’可以是具有不同數(shù)目碳原子的混合物。
本發(fā)明的另一個說明性的實施方案是如上所述的水基鉆井流體，其中頁巖水合抑制劑可以選自H2N-CH2CH2-O-CH2CH2-NH2·[H+B-]dH2N-CH2CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2CH2CH2-NH2·[H+B-]dNH2-CH2-CH(CH3)-(O-CH2-CH(CH3))8-O-CH2-CH2-OCH3·[H+B-]d以及這些的混合物。H+B-可以是Bronsted-Lowery質子酸，其本質上可以是有機的或者無機的。d的值取決于加入的酸的量、酸的pKa和胺堿的pKb以及鉆井泥漿的總的pH而可以極大地改變。通常d的值小于或等于2。與前面描述的鉆井流體的情況一樣，水合抑制劑應該以足夠的濃度存在于鉆井流體中，以降低粘土的溶脹。
此外頁巖水合抑制劑應該優(yōu)選具有相對低的通過糠蝦測試測定的毒性，以及與可能存在于鉆井流體中的陰離子鉆井流體組分的相容性。美國環(huán)境保護局已經(jīng)規(guī)定了作為評價鉆井流體海洋水生毒性的手段的糠蝦生物測定。測定鉆井流體毒性的過程的詳細描述見于Duke，T.W.，Parrish，P.R.的“八種實驗室制備的通用鉆井流體對糠蝦(Mysidopsis)的急性毒性”，1984 EPA-600/3-84-067，其主題在此引為參考。
為了理解在本申請上下文中的術語“低的毒性”的目的，該術語指通過糠蝦測試具有大于30,000ppm的LC50的鉆井流體。雖然30,000是為了評價的目的而被使用的數(shù)量，但是其不應該被認為是對本發(fā)明范圍的限定。相反，該測試提供了使用本發(fā)明中所使用的術語“低的毒性”的背景，這將使本領域普通技術人員易于理解該術語。在各種環(huán)境背景中其它LC50值可能是可行的。大于30,000的LC50值已經(jīng)被等同于“環(huán)境上相容的”產(chǎn)品。
本發(fā)明的鉆井流體優(yōu)選具有水基連續(xù)相，該水基連續(xù)相選自淡水、海水、鹽水、水和水溶性有機化合物的混合物、及其混合物。此外，這種鉆井流體還可以包含流體損失控制劑，其選自有機合成聚合物、生物聚合物和分級的顆粒硅藻土，及其混合物。在本發(fā)明的范圍中，鉆井流體還可以包含包封試劑，例如優(yōu)選選自有機和無機聚合物及其混合物的一種。還可以將加重材料引入鉆井流體的制劑中，加重劑優(yōu)選選自重晶石、赤鐵礦、氧化鐵、碳酸鈣、碳酸鎂、可溶性和不溶性有機和無機鹽，及其混合物。
本發(fā)明還包括降低頁巖粘土在井中的溶脹的方法，包括在井中循環(huán)按照本發(fā)明配制的水基鉆井流體。
在以下本發(fā)明的說明性實施方案的描述中更完全地闡述本發(fā)明的這些和其它特點。
說明性實施方案的描述本發(fā)明涉及水基鉆井流體，其用于通過包含在水存在下溶脹的頁巖的地層的鉆井。一般地，本發(fā)明的鉆井流體包含加重材料、頁巖水合抑制劑和水基連續(xù)相。如以下公開的，本發(fā)明的鉆井流體還可以包含附加的組分，例如流體損失控制劑，橋堵劑，潤滑劑，抗鉆頭泥包劑，腐蝕抑制劑，表面活性劑和懸浮劑，以及可以加入到水基鉆井流體中的其它試劑等。
本發(fā)明的頁巖水合抑制劑優(yōu)選是聚氧亞烷基二胺和單胺的質子酸鹽，其抑制可能在鉆井過程中遇到的頁巖的溶脹。優(yōu)選亞烷基基團是直鏈亞烷基，其可以是相同的(即全部是亞乙基單元)，不同的(即亞甲基、亞乙基、亞丙基等等)，或者亞烷基基團的混合物。然而，還可以使用支鏈亞烷基基團。雖然該組中的許多成員可以作為頁巖抑制劑，但是我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有以下通式的化合物H2N-R-{OR′}x-Y·[H+B-]d其中，R和R’是具有1到6個碳原子的亞烷基基團，并且其中R和R’基團可以是彼此相同的或者不同的，或者亞烷基基團的混合物，作為頁巖水合抑制劑是有效的。Y基團應該是胺或者烷氧基基團，優(yōu)選伯胺或者甲氧基基團。
H+B-可以是Bronsted-Lowery質子酸，其本質上可以是有機的或者無機的。d的值取決于加入的酸的量、酸的pKa和胺堿的pKb以及鉆井泥漿的總的pH而可以極大地改變。通常d的值小于或等于2。在選擇酸中重要的性能是其能夠至少部分地質子化胺化合物的一個或多個質子接收部分。適合的質子酸的說明的例子包括鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。本領域技術人員應該理解和知道，在以上顯示的頁巖抑制劑制劑中的共軛堿B-將直接受選擇的用于中和胺起始材料的酸或者酸混合物的影響。此外，還應該知道，胺鹽濃度相對于游離胺濃度取決于許多因素，包括酸的pKa、堿的pKb和泥漿制劑的pH。然而，根據(jù)這類信息，本領域技術人員將能容易地計算泥漿制劑中的未質子化的胺與質子化的胺的相對比。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，x的值是頁巖水合抑制劑實現(xiàn)其希望的作用的能力的要素。x的值可以是整數(shù)或者分數(shù)，其反映了化合物的平均分子量。在本發(fā)明的一個實施方案中，x可以具有大約1到大約25的值，并且優(yōu)選具有大約1到大約10的值。
在選擇本發(fā)明的頁巖抑制劑中的重要的性能是選擇的化合物或者化合物的混合物應該在頁巖暴露于鉆井流體時提供有效的頁巖水合抑制作用。
在一個本發(fā)明的優(yōu)選的說明性實施方案中，頁巖水合抑制劑可以選自H2N-CH2CH2-O-CH2CH2-NH2·[H+B-]dH2N-CH2CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2CH2CH2-NH2·[H+B-]dNH2-CH2-CH(CH3)-(O-CH2-CH(CH3))8-O-CH2-CH2-OCH3·[H+B-]d
以及這些的混合物，和類似的化合物。
H+B-可以是Bronsted-Lowery質子酸，其本質上可以是有機的或者無機的。d的值取決于加入的酸的量、酸的pKa和胺堿的pKb以及鉆井泥漿的總的pH而可以極大地改變。通常d的值小于或等于2。在選擇酸中重要的性能是其能夠至少部分地質子化胺化合物的一個或多個質子接收部分。適合的質子酸的說明的例子包括鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。本領域技術人員應該理解和知道，在以上顯示的頁巖抑制劑制劑中的共軛堿B-將直接受選擇的用于中和胺起始材料的酸或者酸混合物的影響。此外，還應該知道，胺鹽濃度相對于游離胺濃度取決于許多因素，包括酸的pKa、堿的pKb和泥漿制劑的pH。然而，根據(jù)這類信息，本領域技術人員將能容易地計算泥漿制劑中的未質子化的胺與質子化的胺的相對比。
頁巖水合抑制劑應該以足夠的濃度存在，以降低頁巖的基于表面水合的溶脹和/或基于滲透的溶脹中的一種或兩者。存在于具體的鉆井流體制劑中的頁巖水合抑制劑的精確量可以通過測試鉆井流體和遇到的頁巖地層的組合的嘗試與誤差法來確定。然而，一般地，本發(fā)明的頁巖水合抑制劑可以以大約1到大約18磅/桶(lbs/bbl或者ppb)的濃度和更優(yōu)選以大約2到大約12磅/桶鉆井流體的濃度用于鉆井流體中。
除了通過所述頁巖水合抑制劑抑制頁巖水合之外，還有利地獲得了其它性能。特別地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的頁巖水合抑制劑還可以進一步具有以下特征其具有與其它鉆井流體組分的相容性，對污染物的耐受性，溫度穩(wěn)定性和低的毒性。這些要素有助于使本發(fā)明的頁巖水合抑制劑在岸基鉆井操作和海上鉆井操作兩者中具有廣泛的應用。
本發(fā)明的鉆井流體包含加重材料，以便提高流體的密度。這類加重材料的主要意圖是提高鉆井流體的密度，以便防止反沖和吹出。本領域技術人員應該知道和理解，防止反沖和吹出對于鉆井裝置的安全日常操作是重要的。因此加重材料以功能有效量加入到鉆井流體中，該功能有效量在很大程度上取決于被鉆探的地層的性質。
適用于本發(fā)明的鉆井流體制劑的加重材料可以通常選自任何類型的加重材料，它們可以是固體形式，顆粒形式，懸浮在溶液中的形式，作為制備方法的一部分被溶于水相中或者以后在鉆探期間加入。優(yōu)選加重材料選自重晶石、赤鐵礦、氧化鐵、碳酸鈣、碳酸鎂、有機和無機鹽和這些化合物和可以用于鉆井流體制劑的類似的這類加重材料的混合物和組合。
水基連續(xù)相通?？梢允侨魏嗡黧w相，其與鉆井流體制劑相容并且與在此公開的頁巖水合抑制劑相容。在一個優(yōu)選實施方案中，水基連續(xù)相選自淡水、海水、鹽水、水和水溶性有機化合物的混合物，及其混合物。水基連續(xù)相的量應該足以形成水基鉆井流體。該量以體積計可以為鉆井流體的將近100％到小于鉆井流體的30％。優(yōu)選，水基連續(xù)相以體積計為鉆井流體的大約95到大約30％并且優(yōu)選大約90到大約40％。
除了前面提到的其它組分之外，任選地在水基鉆井流體制劑中加入一般地被稱為凝膠化材料、稀釋劑和流體損失控制劑的材料。在這些附加的材料中，每種均可以根據(jù)鉆井條件在流變和功能上所要求的濃度被加入到制劑中。用于水基鉆井流體的典型的凝膠化材料是膨潤土、海泡石、粘土、石絨、陰離子高分子量聚合物和生物聚合物。
稀釋劑例如木素磺酸鹽也通常被加入到水基鉆井流體中。通常加入木素磺酸鹽、改性的木素磺酸鹽、聚磷酸鹽和丹寧酸。在其它實施方案中，低分子量聚丙烯酸酯也可以作為稀釋劑加入。稀釋劑被加入到鉆井流體中以降低流動阻力和控制凝膠化傾向。稀釋劑的其它功能包括降低過濾和濾餅厚度，抵消鹽的影響，最小化水對鉆探的地層的影響，在水中乳化油，和在升高的溫度下穩(wěn)定泥漿性能。
可以將各種流體損失控制劑加入到本發(fā)明的鉆井流體中，其通常選自合成有機聚合物、生物聚合物及其混合物。流體損失控制劑，例如改性的褐煤、聚合物、改性淀粉和改性纖維素，也可以被加入到本發(fā)明的水基鉆井流體系統(tǒng)。在一個實施方案中，優(yōu)選本發(fā)明的添加劑應該被選擇成具有低的毒性和與普通的陰離子鉆井流體添加劑相容，例如聚陰離子羧甲基纖維素(PAC或者CMC)、聚丙烯酸酯、部分水解的聚丙烯酰胺(PHPA)、木素磺酸鹽、黃原膠、這些的混合物等等。
本發(fā)明的鉆井流體還可以包含包封劑，其通常選自合成的有機、無機和生物聚合物及其混合物。包封劑的作用是在沿著鏈的許多點吸引到粘土粒子上，因此將粒子結合在一起并且包封鉆屑。這些包封劑有助于提高鉆屑的清除，使鉆屑較少分散在鉆井流體中。包封劑本質上可以是陰離子、陽離子、兩性或者非離子的。
可以存在于本發(fā)明的鉆井流體中的其它添加劑包括以下產(chǎn)品例如潤滑劑、穿透速度改進劑、消泡劑、防腐劑和損失循環(huán)(losscirculation)產(chǎn)品。這類化合物是配制水基鉆井流體的領域中普通技術人員已知的。
上述公開的鉆井流體的用途也被考慮處在本發(fā)明的范圍內。這類應用是鉆探地下井的領域中常規(guī)的，并且本領域技術人員應該知道這類方法和應用。
因此，本發(fā)明的一個實施方案可以包括降低頁巖粘土在井中的溶脹的方法，其包括在井中循環(huán)按照本公開配制的水基鉆井流體。優(yōu)選這類流體包含水基連續(xù)相，加重材料和具有以下通式的頁巖水合抑制劑H2N-R-{OR′}x-Y·[H+B-]d如上所述，R和R’是具有1到6個碳原子的亞烷基基團，和x應該具有大約1到大約25的值。優(yōu)選x具有大約1到大約10之間的值。Y基團應該是胺或者烷氧基基團，優(yōu)選伯胺或者甲氧基基團。此外，該鉆井流體應該包含以足夠濃度存在的頁巖水合抑制劑，以降低在鉆井過程中遇到的粘土的溶脹。
H+B-可以是Bronsted-Lowery質子酸，其本質上可以是有機的或者無機的。d的值取決于加入的酸的量、酸的pKa和胺堿的pKb以及鉆井泥漿的總的pH而可以極大地改變。通常d的值小于或等于2。在選擇酸中重要的性能是其能夠至少部分地質子化胺化合物的一個或多個質子接收部分。適合的質子酸的說明的例子包括鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。本領域技術人員應該理解和知道，在以上顯示的頁巖抑制劑制劑中的共軛堿B-將直接受選擇的用于中和胺起始材料的酸或者酸混合物的影響。此外，還應該知道，胺鹽濃度相對于游離胺濃度取決于許多因素，包括酸的pKa、堿的pKb和泥漿制劑的pH。然而，根據(jù)這類信息，本領域技術人員將能容易地計算泥漿制劑中的未質子化的胺與質子化的胺的相對比。
本發(fā)明方法的另一個實施方案包括降低頁巖在井中的溶脹的方法，其包括在井中循環(huán)按照該公開的教導配制的水基鉆井液。
以下實施例用以說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。本領域技術人員應該知道，公開于隨后的實施例中的技術表示本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的能較好地實施本發(fā)明的技術，并且因此可以被認為構成了實施本發(fā)明的優(yōu)選模式。然而，本領域技術人員根據(jù)本公開應該理解，可以在不背離本發(fā)明的范圍情況下對公開的特定實施方案進行許多改變而仍然獲得類似的效果。
除非另有說明，全部起始材料是市售可得的，并且使用了標準實驗室技術和設備。測試按照API公告RP13B-2，1990中的過程進行。以下縮寫有時被用于描述實施例中討論的結果“PV”是塑性粘度(CPS)，其是用于計算鉆井流體的粘度特性的一個變量。
“YP”是屈服點(1bs/100ft2)，其是用于計算鉆井流體的粘度特性的另一個變量。
“GELS”(1bs/100ft2)是測量鉆井流體的懸浮特性和觸變性能的尺度。
“F/L”是API流體損失并且是測量在100psi下鉆井流體的流體損失(單位毫升)的尺度。
實施例1在本實施例中，測試了各種聚氧烷基胺，以確定它們是否起頁巖抑制劑的作用。
以下測試旨在表明在數(shù)天的時間內，可以通過本發(fā)明的頁巖抑制劑的單一10磅/桶(ppb)處理抑制的API膨潤土的最大量。該測試程序使用了品脫廣口瓶，其用一桶當量的自來水和大約10ppb的頁巖抑制劑充裝。自來水被用作對照樣品。全部樣品被調節(jié)到至少9的pH，并且在中等剪切速率下用大約10ppb比例的M-I GEL(膨潤土)處理。在攪拌大約30分鐘之后，測定流變，然后將樣品在大約150°F下熱老化過夜。在樣品被冷卻之后，測定并且記錄其流變和pH值。然后調節(jié)全部樣品的pH值到至少大約9，然后再次用膨潤土對它們進行處理，如前面所述。
對每個樣品進行該過程，直到全部樣品太稠而不能測定。表1到6給出了說明通過每天將膨潤土加入用本發(fā)明的各種抑制劑處理的自來水中獲得的本發(fā)明的頁巖抑制效果的數(shù)據(jù)。如以下使用的，JeffamineD-230是可得自Huntsman Chemicals的聚氧烷基二胺，S-2053是可得自Champion Chemicals的聚環(huán)氧乙烷二胺。

<p>表2生物反應器系統(tǒng)中在生產(chǎn)周期結束時牛痘病毒效價的測定

酵母水解產(chǎn)物和大豆水解產(chǎn)物的組合顯示比單獨的酵母水解產(chǎn)物有顯著的改善。
d.羅斯河病毒的生產(chǎn)用羅斯河病毒以感染復數(shù)(m.o.i)為0.1-0.3感染此處所述的VERO細胞培養(yǎng)物。在37℃下培養(yǎng)2-4天時間后，收獲細胞并從細胞回收病毒。表3顯示了在補充有單獨的酵母水解產(chǎn)物或酵母和大豆水解產(chǎn)物的基礎培養(yǎng)基中生長的細胞中獲得的病毒產(chǎn)量的結果。
表3生物反應器系統(tǒng)中在生產(chǎn)周期結束時羅斯河病毒效價的測定

酵母水解產(chǎn)物和大豆水解產(chǎn)物的組合顯示比單獨的酵母水解產(chǎn)物有顯著的改善。
可以理解的是，在示例性的實施方案中，給出的描述、特定的實例和數(shù)據(jù)，只是說明性的而不作為對本發(fā)明的限制。根據(jù)本申請論述、公開的內容和數(shù)據(jù)，在本發(fā)明范圍內的各種變化和改進對于本領域的技術人員而言是顯而易見的，因此被認為是本發(fā)明的一部分。
實施例2進行了二氧亞乙基二胺產(chǎn)品的評價，該二氧亞乙基二胺產(chǎn)品已經(jīng)在試驗流體中用鹽酸中和到pH值為大約9.0。表7-12中的結果顯示了本發(fā)明鉆井流體在pH值為大約9.0下的性能。






通過對上述表7-12中的數(shù)據(jù)進行觀察，本領域技術人員能夠看到，二氧亞乙基二胺產(chǎn)品(S-2053)在pH值為大約9.0下給出良好的頁巖抑制性能。
實施例3為了進一步表明按照本發(fā)明的教導配制的鉆井流體的性能，使用本體硬度試驗機進行了測試。BP本體硬度試驗機是用來評價暴露于鉆井流體的頁巖鉆屑的硬度的裝置，該硬度進而可能與被評價的鉆井流體的抑制性能有關。在該測試中，將頁巖鉆屑在測試鉆井流體中在150°F下熱軋16小時。將頁巖鉆屑篩析，然后放入BP本體硬度試驗機中。將該設備密閉，并且使用轉矩扳手，記錄用于將鉆屑擠出通過具有孔的板的力。取決于水合狀態(tài)和鉆屑的硬度和使用的鉆井流體，當鉆屑的擠出開始進行時，達到了扭矩的平臺區(qū)。另外，扭矩可能不斷上升，這傾向于在較硬的鉆屑樣品中發(fā)生。因此，獲得的扭矩數(shù)越大，鉆井流體系統(tǒng)的抑制性越強。以下給出了使用三種不同的鉆屑，每種測試產(chǎn)品使用三種不同的濃度獲得的說明性數(shù)據(jù)。酶的催化活性。這個方法對于mTS4蛋白結晶學和結構確定和隨后鑒定和開發(fā)mTS4抑制劑的目的特別有效。本發(fā)明mTS4的活性位點突變體的穩(wěn)定性增加使得可能純化和分離大量mTS4分子，隨后用于治療疾病的抑制劑的開發(fā)。例如，E362Q突變使得mTS4生物學活性喪失，因此使得可以大量純化用于結晶學的失活蛋白。
本領域技術人員可以在需要這種置換的時候確定期望的氨基酸置換(保守或不保守)。例如，氨基酸置換可以用于鑒定本發(fā)明蛋白或多肽的重要氨基酸殘基，或用于增加或降低本發(fā)明所述聚集蛋白聚糖酶的活性。表1中列出了示例的氨基酸置換。
表1氨基酸置換

實施例4在該實施例中，RMR 8-38是可得自Champion Chemicals的聚氧亞乙基亞丙基二胺，對其進行了測試以確定其是否起如本發(fā)明所描述的頁巖抑制劑的作用。在品脫廣口瓶中填充大約一桶當量的自來水和試驗樣品，將pH值調節(jié)到大約9的值，并且用大約50ppb比例的M-IGEL(膨潤土)在中等剪切速率下處理。在攪拌大約30分鐘之后，測定流變，然后將樣品在大約150°F下熱老化過夜。在樣品被輥軋之后，記錄其流變學和pH。以下數(shù)據(jù)(表16)是在用本發(fā)明頁巖抑制劑處理的自來水中加入大約50ppb的膨潤土將對流變產(chǎn)生何種影響的代表性數(shù)據(jù)。

上述實施例的結果顯示了按照本發(fā)明的教導配制的鉆井流體具有優(yōu)良的頁巖抑制性能。
實施例5通過在大約150°F下將大約40.0克的具有大約5-8的美國標準網(wǎng)目尺寸的鉆屑，在大約一桶當量的現(xiàn)場泥漿中熱軋大約16小時，對Arne鉆屑進行分散和BP本體硬度測試?，F(xiàn)場泥漿是木素磺酸鹽水基泥漿，18.13磅/加侖，用重晶石加重，來自Murphy E&amp;P，Vermilion Parish，路易斯安那州。在熱軋之后，使用美國標準20目篩網(wǎng)篩析鉆屑，并且用10％KCl水溶液洗滌，然后干燥，以得到回收百分數(shù)。相同的過程被用來制備鉆屑，用于前面描述的BP本體硬度試驗機測試。以下結果是來自該評價的數(shù)據(jù)的例證，并且示于表17和18中。
表17頁巖分散試驗Arne鉆屑(4.6-8.0毫米)

表18本體硬度數(shù)據(jù)

**表示鉆屑被溶解并且測試不能進行。
流變數(shù)據(jù)熱老化數(shù)據(jù)-初始

流變數(shù)據(jù)在分散試驗之后的熱老化數(shù)據(jù)-Arne鉆屑(40g)

通過對上述表17-18中的數(shù)據(jù)和流變數(shù)據(jù)進行觀察，本領域技術人員應該注意到，被配制成按照本發(fā)明的教導配制的鉆井流體的現(xiàn)場泥漿防止了各種類型的頁巖粘土的水合，并且因此可能在鉆探遇到這類



<p>膨潤土水合研究熱老化流變(150°F)

上述結果為本領域技術人員顯示出，具有以下通式的JeffamineM-600化合物NH2-CH(CH3)-CH2-(O-CH2-CH(CH3))8-O-CH2-CH2-OCH3其在本發(fā)明的范圍內，作為頁巖水合抑制劑具有良好的性能。
實施例7以下測試旨在表明在數(shù)天的時間內，可以通過本發(fā)明的頁巖抑制劑的單一10磅/桶(ppb)處理抑制的API膨潤土的最大量。該測試程序使用了品脫廣口瓶，其用一桶當量的自來水和大約10ppb的頁巖抑制劑充裝。自來水被用作對照樣品。全部樣品被調節(jié)到至少9的pH，并且在中等剪切速率下用大約10ppb比例的M-I GEL(膨潤土)處理。在攪拌大約30分鐘之后，測定流變，然后將樣品在大約150°F下熱老化過夜。在樣品被冷卻之后，記錄其流變和pH。然后調節(jié)全部樣品的pH值到至少大約9，然后再次用膨潤土對它們進行處理，如前面所述。對每個樣品進行該過程，直到全部樣品太稠而不能測定。以下表給出了代表性數(shù)據(jù)，其顯示通過在用抑制劑處理的自來水中每天加入膨潤土獲得的本發(fā)明的頁巖抑制效果，所述抑制劑顯示在每個欄的頂上。
表19600rpm流變-熱老化(150°F)

*如果600RPM讀數(shù)大于300，則不讀取進一步的讀數(shù)。
表20300rpm流變-熱老化(150°F)

表213rpm流變-熱老化(150°F)

表2210分鐘Gels-熱老化(150°F)

表23塑性粘度-熱老化(150°F)

表24屈服點-熱老化(150°F)

通過對上述流變數(shù)據(jù)進行觀察，本領域技術人員應該知道并且看到，Jeffamine M-600在本發(fā)明范圍內能夠作為頁巖水合抑制劑。
實施例8以下測試旨在表明上述公開的頁巖抑制作用可以使用上述化合物的Bronsted-Lowrey酸(即質子酸)鹽來實現(xiàn)。
鹽的合成從游離胺化合物合成鹽是簡單的并且應該是眾所周知的，并且在本領域普通技術人員的常識之內。在一種方法中，通過將酸直接加入泥漿，在完全配制的泥漿內就地形成鹽。另外，胺化合物可以首先用酸中和，然后將鹽加入到泥漿中。當進行胺化合物和酸化合物之間的中和反應時，可以使用濃縮的酸或者稀釋的酸。當使用濃酸時，通常形成鹽的漿液。當將酸在水中稀釋時，形成包含胺鹽的水溶液。以下表提供了用各種酸將Jeffamine D-230中和到規(guī)定的pH值產(chǎn)生的產(chǎn)品的粘度的示例性數(shù)據(jù)。

在上述實施例中，部分中和通過將酸加入胺中，獲得要求的pH值來進行。另外，一個或多個當量的酸可以與胺化合物混合，這樣使得到的溶液的pH呈中性的值7或者稍微酸性的值。在這種實例中，胺化合物的鹽可以使用本領域技術人員已知的傳統(tǒng)方法回收。
鉆井流體/泥漿制劑除了包合上述化合物，包含上述化合物的鉆井流體或者泥漿制劑是常規(guī)的。說明性的基礎泥漿制劑示于以下表中

本發(fā)明的說明性的泥漿制劑使用了上述泥漿制劑并且包含大約2-3％重量的頁巖抑制劑。頁巖抑制劑在加入Rev Dust或者任何其它粘土組分之前加入。
包含各種頁巖抑制劑的上述鉆井流體制劑具有以下性能

在上述表中，JLB-352是乙二醇醚二胺和JLB-354是丙二醇醚二胺，可以從Champion Chemicals獲得。
依據(jù)上述數(shù)據(jù)，本領域技術人員應該理解和知道，上述制劑具有使它們可用作鉆井流體的性能。
熱軋分散進行以下試驗，以說明本發(fā)明化合物的頁巖抑制性能。熱軋分散試驗使用Arne頁巖、Foss Eikeland頁巖和從現(xiàn)場井回收的實際頁巖鉆井巖屑的樣品進行。將頁巖樣品加入包含頁巖抑制劑的完全配制的泥漿中，在一桶當量的實驗室制備的泥漿中加入10克的鉆屑的Rev Dust。將得到的混合物在150°F下熱軋16小時。在輥軋之后，使用美國20目篩網(wǎng)將剩余的頁巖鉆屑從鉆井泥漿中篩出，用10％氯化鉀水溶液將鉆井流體洗凈。在干燥樣品之后稱重并且計算回收的頁巖的百分比。示例性的結果示于下表

依據(jù)上述數(shù)據(jù)，本領域技術人員應該理解和知道，本發(fā)明的胺鹽具有頁巖抑制性能，這使它們可用作鉆井流體中的頁巖抑制劑。
耐崩解性測試耐崩解性測試設備由在塑料罐中以40rpm旋轉的1mm網(wǎng)目的黃銅籠組成。將籠的大約50％浸在大約350毫升的試驗流體中。將25-30克測試鉆屑放入耐崩解性籠中，然后放入裝有1桶當量試驗流體的罐中，并且旋轉4小時。完成了該旋轉過程之后，將籠從罐中取出，并且浸漬在105氯化鉀的浴中，以從鉆屑中漂洗去任何過量的試驗流體。然后從籠中除去鉆屑，在220°F下干燥并且稱重。計算回收的鉆屑的百分比，較高的回收百分比表示頁巖抑制劑具有有效性。示例性的數(shù)據(jù)示于以下表中。

依據(jù)上述數(shù)據(jù)，本領域技術人員應該理解和知道，本發(fā)明的胺鹽具有頁巖抑制性能，這使它們可用作鉆井流體中的頁巖抑制劑。
實施例9以下測試旨在表明上述公開的頁巖抑制作用可以使用上述化合物的各種Bronsted-Lowrey酸(即質子酸)鹽來實現(xiàn)。按照上述的公開進行胺鹽的合成。淡水被用作該實施例中的基礎流體。
熱軋分散進行以下試驗，以說明本發(fā)明化合物的頁巖抑制性能。熱軋分散試驗使用Oxford頁巖、Foss Eikeland頁巖和從現(xiàn)場井回收的實際頁巖鉆井巖屑的樣品進行。在包含10.5克頁巖抑制劑的350毫升淡水中加入10克鉆屑。將得到的混合物在150°F下熱軋16小時。在輥軋之后，使用美國20目篩網(wǎng)將剩余的頁巖鉆屑從基礎流體中篩出，用10％氯化鉀水溶液將基礎流體洗凈。在干燥樣品之后稱重并且計算回收的頁巖的百分比。示例性的結果示于下表

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，本領域技術人員應該理解和知道，本發(fā)明的說明性的各種質子酸的胺鹽具有頁巖抑制性能，因此可用作鉆井流體中的頁巖抑制劑。
根據(jù)上述公開，本領域技術人員應該理解和知道，本發(fā)明的一個說明性的實施方案包括水基鉆井流體，其用于通過包含在水存在下溶脹的頁巖的地層的鉆井。在這樣的說明性的實施方案中，鉆井流體包含水基連續(xù)相、加重材料和頁巖水合抑制劑。頁巖水合抑制劑應該具有以下通式H2N-R-{OR′}x-Y·[H+B-]d其中R和R’是具有1到6個碳原子的亞烷基基團和x具有大約1到大約2 5的值。Y基團應該是胺或者烷氧基基團，優(yōu)選伯胺或者甲氧基基團。B-陰離子是酸、優(yōu)選Bronsted-Lowrey質子酸的共軛堿。d的值取決于胺化合物的質子化程度，然而通常該值將等于或小于2。適合的質子酸的說明的例子包括鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。
頁巖水合抑制劑應該以足夠濃度存在，以便降低頁巖的溶脹和水合作用。
在該說明性的實施方案的一個方面，x具有大約1和大約25之間的平均數(shù)，并且優(yōu)選大約1到大約10。在該說明性的實施方案的另一方面，R和R’是具有不同的碳原子數(shù)目的亞烷基基團。該說明性的鉆井流體應該被配制成包含具有低的毒性和與陰離子鉆井流體組分相容性的特征的頁巖水合抑制劑。優(yōu)選在該說明性的實施方案中，水基連續(xù)相可以選自淡水、海水、鹽水、水和水溶性有機化合物的混合物，及其混合物。此外，該說明性的鉆井流體可以包含流體損失控制劑，其選自有機聚合物、淀粉及其混合物。還可以包含包封劑，并且優(yōu)選包封劑可以選自有機和無機聚合物及其混合物。該說明性的鉆井流體可以包含加重材料，其選自重晶石、赤鐵礦、氧化鐵、碳酸鈣、碳酸鎂、鎂的有機和無機鹽、氯化鈣、溴化鈣、氯化鎂、鹵化鋅和其混合物。
本發(fā)明的另一個說明性的實施方案包括水基鉆井流體，其用于通過包含在水存在下溶脹的頁巖粘土的地層的鉆井。在這樣的說明性的實施方案中，鉆井流體可以包含水基連續(xù)相、加重材料和選自以下的頁巖水合抑制劑H2N-CH2CH2-O-CH2CH2-NH2·[H+B-]dH2N-CH2CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2CH2CH2-NH2·[H+B-]d
NH2-CH2-CH(CH3)-(O-CH2-CH(CH3))8-O-CH2-CH2-OCH3·[H+B-]d以及這些的混合物。B-部分是質子酸的共軛堿，該質子酸優(yōu)選選自Bronsted-Lowey酸，包括鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。d的值將取決于存在的酸的當量和酸的pKa、胺的pKb以及泥漿制劑的pH。然而，通常d具有等于或小于2的值。水合抑制劑應該以足夠的濃度存在于鉆井流體中，以降低粘土的溶脹。
在一個優(yōu)選的說明性的實施方案中，水基連續(xù)相可以選自淡水、海水、鹽水、水和水溶性有機化合物的混合物，及其混合物。該說明性的鉆井流體還可以包含流體損失控制劑，其選自有機聚合物、淀粉及其混合物。
此外，說明性的鉆井流體還可以包含包封劑，其選自有機和無機聚合物及其混合物。優(yōu)選在該說明性的實施方案中加重材料選自重晶石、赤鐵礦、氧化鐵、碳酸鈣、碳酸鎂、鎂的有機和無機鹽、氯化鈣、溴化鈣、氯化鎂、鹵化鋅和其混合物。
本發(fā)明還包括降低在鉆探地下井期間遇到的頁巖粘土的溶脹的方法。在一個說明性的實施方案中，該方法包括在地下井中在鉆探所述井期間循環(huán)一種水基鉆井流體，其包含水基連續(xù)相和具有以下通式的頁巖水合抑制劑H2N-R-{OR′}x-Y·[H+B-]d其中R和R’是具有1到6個碳原子的亞烷基基團，和x是大約1到大約25、優(yōu)選大約1到大約10的值。Y基團應該是胺或者烷氧基基團，優(yōu)選伯胺或者甲氧基基團。B-部分是質子酸的共軛堿，該質子酸優(yōu)選選自Bronsted-Lowey酸，包括鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。d的值將取決于存在的酸的當量和酸的pKa、胺的pKb以及泥漿制劑的pH。然而，通常d具有等于或小于2的值。如前面注釋的，頁巖水合抑制劑應該以足夠的濃度存在，以降低頁巖粘土的溶脹。該頁巖水合抑制劑還可以具有低的毒性和與陰離子鉆井流體組分相容性的特征。
本發(fā)明的另一個說明性的實施方案包括降低在鉆探地下井期間遇到的頁巖粘土的溶脹的方法，其中該方法包括在地下井中循環(huán)水基鉆井流體。該說明性的方法的流體被配制成包括水基連續(xù)相、加重材料和功能有效濃度的頁巖水合抑制劑，其選自H2N-CH2CH2-O-CH2CH2-NH2·[H+B-]dH2N-CH2CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2CH2CH2-NH2·[H+B-]dNH2-CH2-CH(CH3)-(O-CH2-CH(CH3))8-O-CH2-CH2-OCH3·[H+B-]d以及這些化合物的混合物。B-部分是質子酸的共軛堿，該質子酸優(yōu)選選自Bronsted-Lowey酸，包括鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。d的值將取決于存在的酸的當量和酸的pKa、胺的pKb以及泥漿制劑的pH。然而，通常d具有等于或小于2的值。該頁巖水合抑制劑應該以足以降低頁巖粘土的溶脹的濃度存在。在該說明性的方法中，優(yōu)選的是水基連續(xù)相可以選自淡水、海水、鹽水、水和水溶性有機化合物的混合物，及其混合物。
雖然已經(jīng)就優(yōu)選實施方案描述了本發(fā)明的組合物和方法，但是對于本領域技術人員而言顯而易見的是，可以對在此描述的方法進行改變，而不背離本發(fā)明的原理和范圍。對于本領域技術人員而言顯而易見的所有這類類似的取代和改性被認為處在以下權利要求陳述的本發(fā)明的范圍和原理之內。
權利要求
1.一種水基鉆井流體，其用于通過包含在水存在下溶脹的頁巖的地層的鉆井，該鉆井流體包含水基連續(xù)相；加重材料；和具有以下通式的頁巖水合抑制劑H2N-R-{OR′}x-Y·[H+B-]d其中，R和R’是具有1到6個碳原子的亞烷基基團，和x是大約1到大約25的值，和Y是胺或者烷氧基基團，和B-是酸的共軛堿，和d是等于或小于2的值，其中，頁巖水合抑制劑以足以降低頁巖的溶脹的濃度存在。
2.權利要求1的鉆井流體，其中x具有在大約1和大約10之間的平均數(shù)。
3.權利要求1的鉆井流體，其中R和R’是具有不同的碳原子數(shù)目或者相同的碳原子數(shù)目的亞烷基基團。
4.權利要求1的鉆井流體，其中H+B-是質子酸，其選自無機酸和有機酸。
5.權利要求1的鉆井流體，其中B-是酸的共軛堿，該酸選自鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。
6.權利要求1的鉆井流體，其中頁巖水合抑制劑還具有低毒性和與陰離子鉆井流體組分的相容性的特征。
7.權利要求1的鉆井流體，其中水基連續(xù)相選自淡水、海水、鹽水、水和水溶性有機化合物的混合物、及其混合物。
8.權利要求1的鉆井流體，其中鉆井流體還包含流體損失控制劑，該流體損失控制劑選自有機聚合物、淀粉及其混合物。
9.一種水基鉆井流體，其用于通過包含在水存在下溶脹的頁巖粘土的地層的鉆井，所述鉆井流體包含水基連續(xù)相，加重材料，和選自以下的頁巖水合抑制劑H2N-CH2CH2-O-CH2CH2-NH2·[H+B-]dH2N-CH2CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2CH2CH2-NH2·[H+B-]dNH2-CH2-CH(CH3)-(O-CH2-CH(CH3))8-O-CH2-CH2-OCH3·[H+B-]d其中B-是質子酸的共軛堿，和d是等于或小于2的值，以及這些的混合物，其中，水合抑制劑以足以降低粘土的溶脹的濃度存在于鉆井流體中。
10.權利要求9的鉆井流體，其中水基連續(xù)相選自淡水、海水、鹽水、水和水溶性有機化合物的混合物、及其混合物。
11.權利要求10的鉆井流體，其中鉆井流體還包含流體損失控制劑，該流體損失控制劑選自有機聚合物、淀粉及其混合物。
12.權利要求11的鉆井流體，其中鉆井流體還包含包封劑，其選自有機和無機聚合物及其混合物。
13.權利要求11的鉆井流體，其中B-是質子酸的共軛堿，該質子酸選自鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。
14.一種降低在鉆探地下井期間遇到的頁巖粘土的溶脹的方法，該方法包括在地下井中循環(huán)水基鉆井流體，其包含水基連續(xù)相，和具有以下通式的頁巖水合抑制劑H2N-R-{OR′}x-Y·[H+B-]d其中，R和R’是具有1到6個碳原子的亞烷基基團，和x是大約1到大約25的值，和Y是胺或者烷氧基基團，和B-是質子酸的共軛堿，和d是等于或小于2的值，其中，頁巖水合抑制劑以足以降低粘土的溶脹的濃度存在。
15.權利要求14的鉆井流體，其中x具有大約1到大約10的值。
16.權利要求15的鉆井流體，其中B-是質子酸的共軛堿，該質子酸選自鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。
17.一種降低在鉆探地下井期間遇到的頁巖粘土的溶脹的方法，該方法包括在地下井中循環(huán)水基鉆井流體，其包含水基連續(xù)相，加重材料，和功能有效濃度的頁巖水合抑制劑，其選自H2N-CH2CH2-O-CH2CH2-NH2·[H+B-]dH2N-CH2CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH2CH2CH2-NH2·[H+B-]dNH2-CH2-CH(CH3)-(O-CH2-CH(CH3))8-O-CH2-CH2-OCH3·[H+B-]d其中B-是質子酸的共軛堿，和d是等于或小于2的值，以及這些化合物的混合物，并且其中頁巖水合抑制劑以足以降低粘土的溶脹的濃度存在。
18.權利要求17的方法，其中B-是質子酸的共軛堿，該質子酸選自鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、硼酸、高氯酸、蟻酸、醋酸、鹵代醋酸、丙酸、丁酸、馬來酸、富馬酸、乙醇酸、乳酸、檸檬酸以及這些的混合物。
全文摘要
一種水基鉆井流體，其用于通過包含在水存在下溶脹的頁巖的地層的鉆井。該鉆井流體優(yōu)選包含水基連續(xù)相、加重材料和具有以下通式的頁巖水合抑制劑H
文檔編號C09K8/06GK1681902SQ03821865
公開日2005年10月12日 申請日期2003年7月14日 優(yōu)先權日2002年7月15日
發(fā)明者A·D·帕特爾, E·斯塔馬塔基斯, E·達維斯, S·克利菲 申請人:M-I有限公司