[发明专利]黏土稳定剂及使用方法

说明书

使用黏土稳定剂来抑制在暴露于水时黏土地下材料的溶胀和/或迁移的方法，其中该黏土稳定剂选自根据式I、式II、式III、式IV、式V的季铵盐及其组合。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2016年1月26日提交的美国临时申请序列号62/287,147的优先权的权益，将所述申请的全部披露内容通过援引方式并入本申请。

背景技术

从地下地层中采出烃常常受到黏土及其他细料(fines)的存在的影响，这些黏土及其他细料可能迁移并堵塞或限制烃产品的流动。细料在地下地层中的迁移常常是由引入非地层所原有的液体而使黏土溶胀、盐溶解和/或细料扰动的结果。典型地，为了通过例如钻井、压裂、酸化、或稳定井完成和/或处理地层以增产烃的目的，将此类外来液体(例如钻井液、压裂液、或稳定液)引入该地层。

减少由引入外来液体以及地层组分的溶胀和迁移造成的损伤效应的尝试已包括将一种或多种不同的页岩水化抑制剂和/或稳定剂加入此类外来液体中。这些以在黏土晶格中用阳离子物种取代钠离子的原理起作用。总体上选择这些阳离子物种使得其水化半径小于钠离子的水化半径。据信，页岩水化抑制剂和稳定剂的分子与水分子竞争反应性位点。因此，在它们与地层接触时使溶胀和迁移的可能性最小化。其结果是，减少了地层分解的可能性并且抑制了溶胀。

已经广泛地使用氯化钾作为页岩抑制剂/黏土稳定剂。在增产方法中，氯化钾常常被用作预冲洗剂和/或被添加到水性增产方法中以便使黏土转化为较少可溶胀的形式。虽然此类盐减少了地层渗透性的降低，但它们对于外来液体的其他成分的性能常常是不利的。此类盐进一步产生环境上不可接受的高氯化物水平。氯化胆碱也已经被用作黏土稳定剂，但只提供了暂时的黏土保护并且可能在随后的酸或淡水进入过程中被冲掉。期望该技术领域内的改进。

发明内容

在某些实施例中，提供了一种用于在钻井过程中抑制黏土地下材料的溶胀和/或迁移的方法。在其他实施例中，提供了一种用于抑制在地下地层的钻井过程中遇到的黏土地下材料的溶胀和/或迁移的方法。在附加的实施例中，提供了一种用于在采出过程中抑制黏土地下材料的溶胀和/或迁移的方法。在某些实施例中，提供了一种用于从含石油的地下地层开采石油的方法。在一些实施例中，将地下地层预先水力压裂并预先开采石油。

附图说明

图1提供了CST比率的比较。

图2提供了在加热之前和之后的CST比率的比较。

图3是稳定剂浓度对CST比率的影响的研究。

图4是过滤时间测量研究。

具体实施方式

总体上，本披露的主题涉及使用黏土稳定剂来抑制在暴露于水时黏土地下材料的溶胀和/或迁移的方法。在实施例中，该黏土稳定剂选自以下项：根据

式I：

式II：

式III：

式IV：

式V：

的季铵盐及其组合，其中，对于每个式独立地：

R₁、R₂和R₃相同或不同并且是氢、从1至约3个碳原子的烷基或羟烷基，

R₄是饱和或不饱和的、直链或支链的从1至约3个碳原子的烷基、羟烷基或烷氧基化的烷基，