纳米颗粒致密化的完井液制造技术

本发明专利技术涉及完井液组合物及其制备方法。这类完井液的独特之处在于它们利用纳米颗粒作为增重（致密化）剂提高所述增重（致密化）剂分散于其中的流体的比重（或密度）。取决于它们的性能，这类纳米颗粒增重剂可以极大地拓宽用于完井液的基液类型，从而允许使用非水基液和甚至烃基液。另外，这类纳米颗粒致密化的完井液可提供降低的环境风险，并且其中所使用的纳米颗粒增重剂可以更容易地从它们分散于其中的基液回收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及油田钻井和完井，并具体地涉及通过纳米颗粒致密化使完井液比重最优化的组合物、方法和系统。
技术介绍
完井液是用于与地下井有关的完井操作的流体；这类操作通常是在钻井操作停止后，但是紧接着井生产开始之前进行的那些操作。这些完井液存在的目的是在有关井下装置出故障的情况下给地下井提供保护性控制措施。因此这类流体(fluid)促成了保护地层和井内各种完井组件(element)的系统。在它们的保护作用中，完井液通过减轻对生产区中井结构的损伤来改善井(例如 油井或气井)的生产率。另外，完井液有助于在最后完井阶段期间修复和清洗(clean out)井眼的过程。完井液通常是盐水或盐水混合物(即金属氯化物、溴化物、甲酸盐或它们的混合物的水基溶液)，其中盐水的金属盐组分提高完井液相对于水的比重或密度。无论该流体的组成如何，其应当与井的储藏地层化学相容，以及与井下所用的组分相容。完井液在引入井中之前通常进行严格过滤，以便排除固体的引入。关于完井液的更多
技术介绍
，参见例如1985年9月17日颁发的Block的美国专利No. 4，541，485 ;1985年3月5日颁发的Shell的美国专利No. 4，502，969 ;和1984年4月24日颁发的Walker等的美国专利No. 4，444，668。金属盐作为完井液中增重剂的用途几乎都表明(完井液组合物的)基液是水。另夕卜，环境顾虑会限制作为增重剂使用的金属盐的类型。考虑到这些限制，显然需要采取更加灵活和或许更加环境无害的完井液钻井平台(platform)。本专利技术简述本专利技术涉及完井液组合物及其制备方法。这类完井液的独特之处在于它们包含纳米颗粒，而且使用这类纳米颗粒作为增重剂并依赖它们来提高所述流体的比重(或密度)。实际上，纳米颗粒增重剂的迁移影响完井液技术中的范式转移(paradigm shift)。这类纳米颗粒增重剂，取决于它们的性能，可以极大地拓宽用于完井液的基液类型，从而允许使用非水基液和甚至烃基液。还预期这类纳米颗粒致密化的完井液将提供降低的环境风险，并且其中所使用的纳米颗粒增重剂可以更容易地从它们分散于其中的基液(based fluid)回收。在一些实施方案中，本专利技术涉及一种或多种可操作地用于涉及地下井的完井操作的完井液组合物，其中所述组合物包含(a)基液；和(b)大量纳米颗粒，其中所述纳米颗粒(i)与所述基液相容；(ii)通常与完井操作相容；(iii)在至少两个维度中具有约Inm-约IOOnm的平均直径；(iv)可分散于或可悬浮于所述基液中；以及(V)可操作地使所得完井液组合物致密化；其中所产生的所述组合物重量是纳米颗粒的尺寸、纳米颗粒的量和纳米颗粒的比重的函数。在一些这类实施方案中，完井液组合物还包含一定量的至少一种选自以下的添加剂类型(i’ )缓蚀剂，(ii’)02清除剂，(iii’ )杀细菌剂，(iv’)pH调节剂，(V’ )增粘剂，(Vi’ )盐，(vii’ )表面活性剂，(viii’ )分散剂和(ix’ )消泡剂。在一些实施方案中，本专利技术涉及制备可结合与地下井有关的完井操作使用的完井液的一种或多种方法，所述方法包括以下步骤(a)按照具体应用的相应要求，基于纳米颗粒的比重和惰性选择一定量的纳米颗粒；以及(b)将所述量的纳米颗粒加入到一定量的基液中以提供纳米颗粒增重的完井液，其中所述纳米颗粒(i)与基液和至少一种添加剂类型相容；( )通常与完井操作相容；(iii)在至少两个维度中具有约Inm-约IOOnm的平均直径；(iv)可分散于或可悬浮于所述基液中；以及(V)可操作地使所得完井液组合物致密化；其中所产生的所述组合物重量是纳米颗粒的尺寸、纳米颗粒的量和纳米颗粒的比重的函数(function)。在一些这类实施方案中，所述方法还包括在所得纳米颗粒增重的完井液中引入一定量的至少一种添加剂类型的步骤，所述添加剂类型选自(i’ )缓蚀剂，(ii’ )02清除剂，(iii’ )杀细菌剂，(iv’)pH调节剂，(V’ )增粘剂，(vi’ )盐，(vii’ )表面活性剂，(viii’ )分散剂和(ix’ )消泡剂。前文相当宽泛地概述了本专利技术的特征以便可以更好地理解接下来的本专利技术详细 描述。下文将描述形成本专利技术权利要求主题的本专利技术的其它特征和优点。专利技术详述I.引言如前述章节所提及的，本专利技术涉及完井液组合物和其制造或制备的方法。这类完井液的独特之处在于它们包含在流体中胶体悬浮的纳米颗粒，而且依赖这类纳米颗粒来提高所述流体的比重(或密度)。纳米颗粒增重剂在完井液组合物中的用途与现有技术相比提供了相当大的优势(应注意，术语“增重”和“致密化”在本文中可互换使用)。这类纳米颗粒增重剂，取决于它们的性能，可极大地拓宽用于完井液的基液类型，从而允许使用非水基液和甚至烃基液。还预期这类纳米颗粒致密化的完井液将提供降低的环境风险，并且其中所使用的纳米颗粒增重剂可以更容易地从它们分散于其中的基液回收。2.定义某些术语在本说明书通篇中按它们首次使用所定义，而用于本说明书的某些其它术语定义如下本文所定义的术语“完井液”是指在完井操作期间所使用的流体，所述完井操作例如但不限于产层钻井和/或管下扩眼钻、射孔、砾石充填、化学处理、水力压裂、洗井、压井、产层选择性操作以及管道和装置更换。就本文而言，这类“完井液”包括“封隔液”在内。本文所定义的术语“纳米级”是指100nm(10_9m)或更小的尺寸属性。本文所定义的“纳米颗粒”是具有非胶束性质的三维物体，其中所述维度中至少两个是纳米级，但是其没有维度大于2μπι (微米)。术语“纳米颗粒”和“纳米微粒”在本文中可互换使用。3.组合物在一些实施方案中，本专利技术涉及包含纳米微粒的完井液组合物，其中所述纳米微粒分散在基液内以便形成操作稳定的胶体悬浮液，并且其中所述纳米微粒足够小以穿过通常用于从完井液除去微粒的过滤器。另外，典型地对这类纳米颗粒进行选择以便通常对于地层和完井操作呈操作良性。术语“操作性”是指暗示着特定属性在其中一些方面所被进行描述的总体方法的操作参数内是有效的。如上所述，在一些实施方案中，本专利技术涉及至少一种可操作地用于涉及地下井的完井操作的完井液组合物，其中所述组合物包含(a)基液；和(b)大量纳米颗粒，其中所述纳米颗粒(i)与所述基液相容；(ii)通常与完井操作相容；(iii)在至少两个维度中具有约Inm-约IOOnm的平均直径；(iv)可分散于或可悬浮于所述基液中；以及(V)可操作地使所得完井液组合物致密化；其中所产生的所述组合物重量是纳米颗粒的尺寸、纳米颗粒的量和纳米颗粒的比重的函数。在一些这样的上述组合物实施方案中，完井液组合物还包含一定量的至少一种选自以下的添加剂类型(i’ )缓蚀剂，(ii’)02清除剂，(iii’ )杀细菌剂，(iv’)pH调节剂，(V’ )增粘剂，(vi’ )盐，(vii’ )表面活性剂，(viii’ )分散剂和(ix’ )消泡剂。这类添加剂可以是目前、以前或所预期使用的添加剂中的任意一种或多种。 在一些这样的上述组合物实施方案中，纳米颗粒选自金属、合金、聚合物、陶瓷、混合基质组合物、纳米球、纳米管、纳米棒、纳米壳以及它们的涂覆和未涂覆组合物。可能的纳米颗粒组合物包括但不限于氧化铁(Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·M·科尼特，C·加德纳，B·布洛伊斯，E·科拉德罗维奇，T·G·科比特，H·伯格隆，
申请(专利权)人：雪佛龙美国公司，
类型：
国别省市：