[发明专利]用于高密度澄清盐水流体的结晶抑制剂组合

说明书

鉴定了化合物，当所述化合物被添加到澄清盐水流体中时充当结晶抑制剂，显著降低了盐水的实际结晶温度，并且允许在澄清盐水流体中较高的盐含量。本发明的结晶抑制剂还允许制备较高密度的不含锌的盐水。结晶抑制剂共混物还被鉴定为允许制备具有较低粘度的高密度澄清盐水流体。

向高密度澄清盐水流体中添加特定结晶抑制剂显著降低了所述流体的实际结晶温度，允许在所述流体中较高的盐含量并且允许制备例如较高密度的不含锌的盐水。

背景技术

澄清盐水流体是在其中需要控制井中压力(如在油气工业中)的作业中广泛使用的不含固体的工业流体，并且在深水井、高压和深油井、油砂等的石油勘探与开发中起着重要作用。澄清盐水流体可用于完井、修井、钻井和压裂作业中，并具有多种功能，如去除钻井泥浆的驱替液、钻井完井液和永久封隔液。它们抑制不希望的地层反应如粘土膨胀，并用于制备生产用(例如在插入尾管、筛网、封隔器和其他设备期间)井设备。

可以用各种浓度的各种盐(通常是卤化物盐)制备澄清盐水流体，以为特定应用提供具体密度。例如，可能需要具有范围例如从8.4至超过22磅/加仑(ppg)的密度的盐水。常用的盐包括钠、钾、钙和锌的氯化物和溴化物盐。还使用了铵盐、碘盐和其他金属。流体中可能存在多于一种的盐。

溴化物流体，例如，钠、钾和钙溴化物盐水是适用于深水生产和高温/高压油气层的高密度澄清盐水流体。例如，溴化物流体用于深水压裂作业中，以便在井中提供必要的压力，以成功地压裂向井筒供应油气的地质地层区域，从而允许更大的流量流向生产管道。

澄清盐水流体不含固体，并且因此不含可能堵塞或损坏生产井或设备的颗粒，并且可在宽温度范围内使用。盐水流体中特定盐的量以及因此盐水的密度受该盐在水中的溶解度限制。必须避免盐在使用期间沉淀，并且许多盐不能单独用于较高密度(例如12ppg或14ppg至20ppg)的溶液中。从历史上看，通过使用溴化锌将溴化钙共混至更高的密度，已经满足了对高密度(例如14.2ppg)澄清盐水流体的需求。传统上，溴化锌和甲酸铯盐水已用于在完井液中实现较高的密度，对于高压应用(如压井液和现成的气井(高温/高压)，所述密度最高达19ppg。

然而，基于锌的流体具有环境和经济限制。锌是受法规管制的且不环保，并且使用时要求零排放系统。必须收集受锌污染的回流水和井产生的水，并将其运送到岸上进行处置或处理，并且不能例如以离开钻探设备的方式泵送至墨西哥湾。这些法规以及对地下水污染的意识增强了对新的澄清盐水流体的兴趣，这些澄清盐水流体更环保且不要求零排放。需要一种在不使用锌组分的情况下提供高密度和低结晶温度的澄清盐水流体，所述流体可用于典型地与本发明的含锌流体如锌/钙溴化物盐水一起使用的应用中。

然而，已经发现提供热稳定的、环境可接受的高密度盐水的某些结晶抑制剂添加剂也可能导致盐水粘度的不可接受的增加。这可能阻止盐水在许多应用中使用。仍然需要一种结晶抑制剂产品，其将提供高密度盐水，例如12ppg或14ppg至20ppg，且具有可接受的低粘度。

发明内容

已经发现，可以向澄清盐水流体中添加某些有机化合物，例如某些糖和1,3-二羰基化合物以降低盐从溶液中沉淀出来的温度并增加仍将溶于水的盐的量。将这些化合物添加到无锌盐水中提供了具有低的实际结晶温度和良好环境相容性的新的高密度不含锌的澄清盐水流体。

本发明的一个广义的实施例提供了一种用于通过添加基于卤化物盐和水的组合重量从2至20wt％的结晶抑制剂添加剂来减小或降低澄清盐水流体(CFB)的实际结晶温度的方法，所述添加剂包括具有至少4个碳原子的醛糖或酮糖、低聚糖化合物、具有至少3个碳原子的醛醇、或1,3二羰基化合物(例如具有从3至7个碳原子的丙二酰胺)。本发明的CFB典型地包含卤化物盐，并且在大多数实施例中具有超过8.4ppg的密度，例如，至少9ppg，经常至少10ppg并且时常至少12、14、14.2或更高的密度。