專利名稱：在油質(zhì)液體中產(chǎn)生氣泡的方法
背景技術(shù)：
在1999年2月9日提交的序列號為09/246,935的待審專利申請中公開了含有膠態(tài)氣體細(xì)泡沫(微氣泡)的油質(zhì)基、可再循環(huán)的鉆井和維護(hù)流體，在此引用并入該申請作為參考。此種流體含有一種油質(zhì)的連續(xù)相，一種或多種使流體的低剪切速率粘度提高至至少10,000厘泊的增粘劑，一種或多種產(chǎn)生細(xì)泡沫的表面活性劑以及細(xì)泡沫。
Felix Sebba的題為“Foams and Biliquid Foams-Aphrons”的書(John Wiley & Sons，1987)是關(guān)于在含水流體中制備細(xì)泡沫及其性質(zhì)的良好資料，在此引入本文供參考。細(xì)泡沫由通常是球形內(nèi)相的芯構(gòu)成，內(nèi)相通常是液體或氣體并包封在連續(xù)相液體的薄液體殼內(nèi)。所述的殼含有表面活性劑分子，因而決定了其能夠產(chǎn)生針對與相鄰細(xì)泡沫凝聚的有效阻隔層。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種向油質(zhì)液體中引入微氣泡的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供其中含有微氣泡的油基鉆井和維護(hù)流體。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種鉆井的方法，其中使用本發(fā)明的新型鉆井液作為可再循環(huán)的鉆井液。
在閱讀了本說明書及其權(quán)利要求書以后，上述和其他目的對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是明白的。
顯然本發(fā)明可以有各種修改和改進(jìn)的形式，但下文將詳細(xì)描述并以實(shí)施例的方式說明本發(fā)明的具體實(shí)施方案。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不限于所公開的具體形式，相反，本發(fā)明包括所有落入權(quán)利要求所表明的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的改進(jìn)和變化。
所述組合物含有指定的物質(zhì)、基本由指定的物質(zhì)組成，或由指定的物質(zhì)組成。所述方法含有使用指定物質(zhì)的指定步驟、基本由使用指定物質(zhì)的指定步驟組成，或由使用指定物質(zhì)的指定步驟組成。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案在其最廣的方面，本發(fā)明涉及在油質(zhì)液體中引入微氣泡的方法，優(yōu)選將所述的油質(zhì)液體用作油質(zhì)基鉆井和維護(hù)流體(下文有時(shí)也稱作“OBWDAS”流體)。
該方法包括向油質(zhì)液體中加入硅油，此后在氣相的存在下，對含有硅油的油質(zhì)液體施加機(jī)械力。所述的基底油質(zhì)液體可以是任何可稠化至需要程度的有機(jī)、水不溶的液體。本領(lǐng)域已知的示例性的油質(zhì)液體包括石油或其餾分、植物油以及各種合成的有機(jī)液體，如烯烴(α和內(nèi)不飽和烯烴)、不飽和烴的低聚物、羧酸酯、磷酸酯、醚、聚亞烷基二醇、二甘醇二甲醚、乙縮醛等。
通過向油質(zhì)液體中加入硅油，然后在氣相的存在下，對含有硅油的油質(zhì)液體施加機(jī)械力以在油質(zhì)液體中產(chǎn)生微氣泡。
可以通過本領(lǐng)域已知的方法產(chǎn)生微氣泡。除由Felix Sebba在上文所引用的書中公開的方法以外，其他方法公開在Michelsen等人的U.S.專利No.5,314,644，Yoon等人的U.S.專利No.5,397,001，Kolaini的U.S.專利No.5,783,118，Wheatley等人的U.S.專利No.5,352,436和U.S.專利No.4,162,970；4,112,025；4,717,515；4,304,740和3,671,022中，它們均被引用并入本專利作為參考。
在氣體存在下，形成渦流的高剪切混合將在含硅油的油質(zhì)液體中捕獲氣泡。
在氣體存在下混合工藝是將含硅油的油質(zhì)液體泵抽通過噴嘴，使液體的壓力降至少為500psi，如500至5000psi或更高，此混合將在油質(zhì)液體中產(chǎn)生微氣泡。
當(dāng)將含硅油的油質(zhì)液體用作鉆井和維護(hù)流體時(shí)，由于將流體泵抽通過鉆頭時(shí)的壓力降以及空化作用也將產(chǎn)生微氣泡。
用于產(chǎn)生微氣泡的氣體可以是不明顯溶于油質(zhì)液體的任何氣體。因此，氣體可以是空氣、氮?dú)?、二氧化碳等，包括在混合過程中包封在流體中的空氣。
用于本發(fā)明的硅油是本領(lǐng)域所熟知的，并可由諸如GE Silicones、HULS AMERICA，INC.、DOW CORNING和CK WITCO等公司購買到。硅油主要是具有Si-O鍵主鏈的硅氧烷聚合物。平均分子量為從約100至約500,00的二甲基硅氧烷流體，例如聚二甲基硅氧烷具有從約25℃的0.5厘沲至約2,500,000厘沲的各種等級的粘度，優(yōu)選從5厘沲至約100,000厘沲。還可以使用聚二烷基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、聚(二甲基/二苯基)硅氧烷共聚物和聚甲基-烷基硅氧烷，如聚甲基辛基硅氧烷和聚甲基十八烷基硅氧烷。
所要求的硅油濃度通常從約0.5ppb(0.06g/cm3)至約20ppb(2.4g/cm3)，優(yōu)選從約1ppb(0.12g/cm3)至約10ppg(1.2g/cm3)。通過確定由于在流體中產(chǎn)生微氣泡所產(chǎn)生的流體密度的降低可以獲得所產(chǎn)生的微氣泡的體積的指示。如果硅油的濃度過量將產(chǎn)生不需要的流體泡沫。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以提高硅油的濃度，而不對流體產(chǎn)生任何負(fù)面影響，同時(shí)LSRV增大。因此，可以通過常規(guī)測試確定的硅油的濃度是產(chǎn)生足夠的微氣泡以獲得所需要的密度降低所要求的量，但優(yōu)選該濃度不足以在流體的表面上產(chǎn)生持久的泡沫。優(yōu)選流體中細(xì)泡沫的濃度按體積計(jì)為從約5％至約25％，更優(yōu)選為從約5％至約20％。
根據(jù)需要，可以通過向流體中加入增量劑或可溶性鹽調(diào)節(jié)流體的密度，這是本領(lǐng)域所熟知的。優(yōu)選在向流體中引入或產(chǎn)生微氣泡之前向其中加入填充劑，這樣，通過流體中的微氣泡的濃度將含有微氣泡的流體的最終密度調(diào)節(jié)至所需要的密度。
如上文所指出的，在大氣壓力下，微氣泡在流體中的濃度以體積計(jì)應(yīng)低于約25％。但是，當(dāng)流體在鉆孔中循環(huán)時(shí)，隨著流體的靜壓增大，相信微氣泡的體積會減小。事實(shí)上，根據(jù)鉆孔的深度，微氣泡可能被壓縮至體積幾乎為零。在壓力下測量的密度應(yīng)非常接近沒有任何微氣泡的流體的密度。但是，微氣泡并沒有消失。它們?nèi)匀淮嬖诓⑶矣捎趬毫岛涂栈饔?，在鉆頭表面還將產(chǎn)生額外的微氣泡。微氣泡非常小，具有非常高的表面積并且是高度增能的。
一旦流體流出鉆頭并沿著環(huán)形間隙(annulus)往回升，將開始產(chǎn)生壓力降并且微氣泡開始膨脹。隨著流體沿鉆孔上升并遇到地層的漏失區(qū)，該微氣泡被濾進(jìn)該孔喉、微裂紋或其它類型的漏失區(qū)。這些漏失區(qū)是產(chǎn)生壓力降的區(qū)域。在這些漏失區(qū)中的微氣泡然后膨脹和聚集并因此密封該漏失區(qū)。在這些微環(huán)境中的“以體積計(jì)％微氣泡”是高度可變的，并取決于在該漏失區(qū)中的特定壓力和壓力降。因此相信該微環(huán)境的密度與鉆孔內(nèi)流體的密度完全不同。
在本發(fā)明的流體中夾含以體積計(jì)高達(dá)25％的氣體時(shí)，在大氣壓力下密度的降低足以提供在鉆孔中所需要的微氣泡的量，同時(shí)允許該流體再循環(huán)但不引起泵抽問題。
另外，該流體可含有本領(lǐng)域中已知的其它功能性物質(zhì)，如乳化劑、潤濕劑等。
不受此限制，相信在鉆井或井維護(hù)作業(yè)過程中，在流體中存在的微氣泡有效地密封地層，從而防止了流體在被鉆或維護(hù)的地層中的過分漏失。
本發(fā)明的流體能夠用于常規(guī)鉆井和井維護(hù)作業(yè)中，如在本領(lǐng)域中所實(shí)施的。因此在鉆探油和/或天然氣井時(shí)，該流體的循環(huán)路徑是從地表沿鉆管、盤管等向下，通過鉆頭，沿著在鉆管和鉆孔的側(cè)邊之間的環(huán)形間隙向上回到地表。流體中的微氣泡密封該鉆孔表面，防止流體在所鉆探地層中的過量漏失。
優(yōu)選本發(fā)明含微氣泡的流體用于鉆井過程中，其中鉆頭是空化液體噴射協(xié)助型鉆頭(cavitating liquid jet assisted drill bit)。示例性的空化液體噴射協(xié)助鉆頭被描述在Johnson，Jr.等人的U.S.專利No.4,262,757和Johnson Jr.等人U.S.專利No.4,391,339，均被引入在此作為參考。優(yōu)選地，在空化液體噴射協(xié)助型鉆頭中的空化噴嘴包括在中心位置容納的銷，它降低增壓鉆井液的壓力，從而在該流體中形成空化氣泡。例如參見Henshaw的U.S.專利No.5,086,974和Henshaw的U.S.專利No.5,217,163，均被引入此文作為參考。
類似地，本發(fā)明的流體能夠用于井維護(hù)作業(yè)，如完井作業(yè)、修井作業(yè)、防砂作業(yè)、填縫作業(yè)等。該流體能用作解卡液來松脫因差壓卡鉆被卡在鉆孔側(cè)壁上的濾餅中的鉆管和工具。
通過提高油質(zhì)液體的粘度，優(yōu)選低剪切速率粘度(下文有時(shí)稱為“LSRV”)能夠提高油質(zhì)液體中的微氣泡的穩(wěn)定性。本發(fā)明目的的LSRV是在剪切速率低于約1see-1，例如在0.3-0.5rpm的條件下在布氏粘度計(jì)上測量的粘度。含微氣泡的油質(zhì)流體的LSRV至少應(yīng)為10,000厘泊，優(yōu)選至少約為20,000厘泊，最優(yōu)選至少約為40,000厘泊。由于微氣泡的穩(wěn)定性隨LSRV的增大而提高，幾十萬的LSRV是需要的。
可以用各種增粘劑/膠凝劑，如親有機(jī)物質(zhì)的粘土、膠體狀煅制二氧化硅、樹脂、聚合物、二聚酸、陰離子多糖的脂肪族胺鹽、陽離子多糖的脂肪酸鹽、可分散/可溶于油中的膠乳型產(chǎn)品和它們的混合物來提高該油質(zhì)液體的粘度，這在本領(lǐng)域中是已知的。
可用作增粘劑來提高本發(fā)明的油質(zhì)液體的LSRV的親有機(jī)物質(zhì)的粘土是本技術(shù)領(lǐng)域所熟知的。它們包括有機(jī)鎓類化合物與天然或合成粘土的反應(yīng)產(chǎn)物。親有機(jī)物質(zhì)的粘土膠凝劑的粘土部分是結(jié)晶，是絡(luò)合的無機(jī)硅酸鹽，由于它們從一種天然來源到另一種來源的變化較大，因此不能精確地定義其確切的組成。然而，可以將這些粘土描述為絡(luò)合的無機(jī)硅酸鹽，如硅酸鋁和硅酸鎂，除了絡(luò)合的硅酸鹽晶格之外，它還含有各種量的可交換陽離子的離子，如鈣、鎂和鈉。本發(fā)明優(yōu)選的親水性粘土是水溶脹性蒙脫石粘土，如蒙脫土、鋰蒙脫石、皂石和特別是來自懷俄明州(Wyoming)，含有可交換的鈉離子的皂土。綠坡縷石土和皂石粘土也可用作該親有機(jī)物質(zhì)粘土的粘土部分?？梢允褂煤s質(zhì)的該粘土的原樣形式，或通過將粘土的含水淤漿離心處理進(jìn)行提純。
與蒙脫石粘土反應(yīng)的有機(jī)鎓化合物最好是伯、仲和叔胺的酸式鹽，優(yōu)選季銨化合物。該鎓化合物應(yīng)該含有至少一個(gè)具有至少10個(gè)碳原子，優(yōu)選約16-22個(gè)碳原子的烷基、亞烷基或烷叉基。典型的季銨化合物是二甲基二氫化牛脂氯化銨、三甲基氫化牛脂氯化銨、二甲基芐基十八烷基氯化銨和甲基芐基二(十八烷基)氯化銨。典型的胺的酸鹽是可可胺(cocoamine)的酸鹽?？梢允褂闷渌袡C(jī)鎓化合物，如有機(jī)磷鎓化合物。有機(jī)改性的粘土和它們的制備方法更詳細(xì)地描述在U.S.專利No.2,531,427；2,531,812；2,966,506；3,929,849；4,287,086；4,105,578中，在此引用所有這些文獻(xiàn)作為參考。
用于本發(fā)明的鉆井液中的優(yōu)選的親有機(jī)物質(zhì)的粘土是二甲基二氫化牛脂銨膨潤土、二甲基芐基-氫化牛脂銨膨潤土和甲基芐基-二氫化牛脂銨膨潤土。
Schumate等人的U.S.專利No.5,021,170公開了磺化的乙烯/丙烯/5-苯基-2-降冰片烯三元共聚物(EPDM聚合物)和親有機(jī)物質(zhì)的粘土增粘劑協(xié)同作用提高反向乳化鉆井液，尤其是使用低芳族含量烴作為油質(zhì)液體相的此類流體的粘度和懸浮特性。EPDM聚合物一般性地描述在U.S.專利No.4,442,011中，在此引入上述文獻(xiàn)作為參考。
基本上，EPDM聚合物含有約5-約30毫當(dāng)量的磺酸根基團(tuán)/100克磺化的聚合物，其中用金屬陽離子或胺或銨平衡離子來中和磺酸基。該EPDM聚合物具有按重量計(jì)約0.5-約20％的苯基降冰片烯，或優(yōu)選約1-約10％，最優(yōu)選約2-約8％。優(yōu)選的聚合物按重量計(jì)含有約10-約80％的乙烯和按重量計(jì)約1-約10％的5-苯基-2-降冰片烯單體，聚合物的余量是丙烯。優(yōu)選該聚合物按重量計(jì)含有約30-約70％的乙烯，例如50重量％；和2-約8％的苯基-2-降冰片烯單體，例如5.0重量％。
典型的乙烯/丙烯/5-苯基-2-降冰片烯三元共聚物具有約16的門尼粘度(ML，1+8，212°F)，并具有約50重量％的乙烯含量和約5重量％的5-苯基-2-降冰片烯含量。
該三元共聚物具有按照凝膠滲透色譜法(GPC)測量的約5,000到約300,000，更優(yōu)選約10,000到約80,000的數(shù)均分子量(Mn)。三元共聚物的門尼粘度是約5-約90，更優(yōu)選約10-約80，最優(yōu)選約15-約50。
由三元共聚物和粘土組成的膠凝劑一般是以約0.5磅-約10磅/42加侖桶(ppb)流體的量存在于鉆井液中。
Oehler等人的U.S.專利No.4,816,551公開了在含有親有機(jī)物質(zhì)的粘土增粘劑，尤其在低粘度礦物油的流體中，某些酰胺樹脂提供了具有改進(jìn)的觸變性的更多剪切稀化流體，引用在此作為參考。該酰胺樹脂是二元的二聚或三聚脂肪酸、二鏈烷醇胺和二亞烷基多胺的反應(yīng)產(chǎn)物。
二元酸可以是二聚脂肪酸，是通過含有至少8個(gè)，優(yōu)選約10個(gè)或更多至約18個(gè)碳原子的不飽和脂肪酸的二聚所制備的工業(yè)產(chǎn)品，所述的脂肪酸包括9-十二碳酸(dodecanoic)(順式)、9-十四碳酸(tetradodecanoic)(順式)、9-十八碳酸(octadecanoic)(順式)、十八烷四酸(octadecatetranoic acid)等。典型的分子含有兩個(gè)羧基并在支鏈構(gòu)型中含有約36個(gè)碳原子。如果至少一個(gè)羧基被封閉或以酯基、鹽等形式失活，可以使用二元的三聚脂肪酸，它也是工業(yè)原料和類似制備的，含有大約54個(gè)碳原子，即在本發(fā)明中使用的三聚脂肪酸是二元酸。可以使用二聚酸和三聚酸的混合物。
二鏈烷醇胺包括羥烷基胺類，例如，其中鏈烷醇基團(tuán)含有1-6個(gè)、優(yōu)選2-4個(gè)碳原子的物質(zhì)；例如包括二乙醇胺、二正丙醇胺、二異丙醇胺、二丁醇胺、二戊醇胺、二己醇胺等以及它們的組合。優(yōu)選二乙醇胺和二丙醇胺。也可以使用包括乙基羥乙基胺、丙基羥乙基胺、丁基羥丙基胺等的烷基羥烷基胺類。
多亞烷基多胺包括其中的亞烷基含有約1-6個(gè)碳原子，優(yōu)選2-4個(gè)碳原子，和至少含有3個(gè)氮原子的物質(zhì)，其中的“多”是指大約2到20的整數(shù)。這些物質(zhì)可由下面的通式表示
其中R′是含有1-6個(gè)碳原子的亞烷基，R″″是氫或含有1-6個(gè)碳原子的烷基，x是1-20的整數(shù)。典型的可用物質(zhì)包括二亞乙基三胺，三亞乙基四胺、四亞甲基五胺、多胺HH、多胺HPA等等。優(yōu)選二亞乙基三胺和三亞乙基四胺。
所述產(chǎn)物可由下面通式表示 其中R是含有20個(gè)碳原子，優(yōu)選約30-54個(gè)碳原子的亞烷基；R′是含有1-6個(gè)碳原子的亞烷基，R″是含有1-6個(gè)碳原子的亞烷基，R是含有1-6個(gè)碳原子的亞烷基，R″″是在N和Y之間直接以共價(jià)鍵連接的橋基，或是氫或含有1-6個(gè)碳原子的烷基，Y是氫或羥基，x是1-20的整數(shù)。
本文引用作為參考的Cooperman等人的U.S.專利No.5,710,110公開了以重量計(jì)0.01-約5％的某些胺加成反應(yīng)產(chǎn)物與一種或多種流變活性的粘土基物質(zhì)結(jié)合使用可同時(shí)為油性和反向油乳化基鉆井液提供改進(jìn)的抗沉積性能。該流變活性的粘土基材料包括有機(jī)粘土、包括懷俄明膨潤土在內(nèi)的蒙脫石型粘土、增效的鈉和鈣膨潤土和鋰蒙脫石以及綠坡縷石土。有機(jī)粘土及其制造方法描述在例如U.S.專利No.5,075,033、5,130,028和5,151,155中。蒙脫石型粘土是可交換陽離子的粘土，U.S.專利No.5,350,562對其進(jìn)行了詳細(xì)描述并用化學(xué)式表示。在Carr.Industrial Minerals and Rocks，第6版(1994年)的標(biāo)題為“膨潤土”(Bentonite)的一章中詳細(xì)描述了本發(fā)明特別有用的粘土——膨潤土，其作者為印地安那大學(xué)的Elzea和Murray博士。綠坡縷石土是大家所熟知的天然粘土，它具有陽離子交換能力但在量上低于蒙脫石型粘土如膨潤土和鋰蒙脫石。
胺加成反應(yīng)產(chǎn)物包括一種或多種聚烷氧基化脂族胺化合物與一種或多種選自馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐及其混合物的有機(jī)化合物反應(yīng)的一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物，所述的胺化合物具有由下式表示的化學(xué)結(jié)構(gòu) 其中R1是從具有12-18個(gè)碳原子的脂肪物質(zhì)源衍生的直鏈烷基，R選自氫、甲基和乙基，x和y均至少是1且x+y的總和是2-15。
抗沉積性能的提高是由胺與流變活性粘土在寬范圍內(nèi)結(jié)合形成的該混合物實(shí)現(xiàn)的。制備本發(fā)明的鉆井液的另一些可選擇的方法是將此類可交換陽離子的粘土基材料加入到分別來自上述那些胺反應(yīng)產(chǎn)物的鉆井液中，當(dāng)鉆井液被用于鉆通含有流變活性粘土的區(qū)域時(shí)，將胺添加劑加入到鉆井液中，或者如果鉆井液已經(jīng)含有此類粘土基材料，可單獨(dú)添加胺。
在本發(fā)明的流體中用作增粘劑的示例性聚合物在下面的參考文獻(xiàn)中有描述。
Peiffer等人的U.S.法定發(fā)明登記No.H837公開了從磺化(陰離子)聚合物和水不溶性的乙烯基吡啶(陽離子)聚合物形成的水不溶性的、烴溶性的聚合物復(fù)合物作為油基鉆探泥漿的增粘劑的用途，該文件引入在此作為參考。
Peiffer等人的U.S.專利No.4,978,461公開了將對甲基苯乙烯/金屬中和的苯乙烯磺酸鹽/苯乙烯的熱塑性三元共聚物作為油質(zhì)鉆探泥漿的增粘劑的用途，在此引用該專利作為參考。
Patel等人的U.S.專利No.4,740,319公開了含有聚合物的膠乳的用途，該聚合物是選自苯乙烯、丁二烯、異戊二烯及其混合物的第一單體和含有選自酰胺、胺、磺酸根、羧酸、二羧酸及其組合的基團(tuán)的第二官能化單體的反應(yīng)產(chǎn)物，條件是至少一種該官能化單體是選自酰胺和胺的含氮物質(zhì)，在此引用該專利作為參考。
Turner等人的U.S.專利No.4,425,461公開了水不溶性的中和的磺化熱塑性聚合物和水不溶性的中和的磺化彈性聚合物的混合物作為油基鉆探泥漿的增粘劑的用途，在此引用該專利作為參考。
市場上可買到的聚合物包括HYBILDTM201(BP Chemicals)，HYVISTM(Unocal)等。
除硅油以外，本發(fā)明含微氣泡的油質(zhì)流體可以含有表面活性劑，如在1999年2月9日提交的共同待審的美國專利申請No.09/246,935中所公開的那些表面活性劑。該表面活性劑還可以含有摻入其中的一種或多種穩(wěn)定劑，如烷基醇類、脂肪族鏈烷醇酰胺和烷基甜菜堿。通常該烷基鏈含有約10到約18個(gè)碳原子。該產(chǎn)生細(xì)泡沫的表面活性劑可以是陰離子、非離子或陽離子型，這取決于與增粘劑的相容性。
氟表面活性劑包括但不限于(i)氟化的調(diào)聚物，(ii)兩性氟表面活性劑，(iii)多氟化的胺氧化物，(iv)氟代烷基乙硫基聚丙烯酰胺，(v)全氟代烷基乙硫基聚丙烯酰胺，(vi)2-羥基-N，N，N-三甲基-3-γ-ω-全氟-(C6-C20-烷基)硫基(1-丙基)氯化銨的衍生物，(vii)氟代烷基磺酸鈉，和(viii)1-丙烷磺酸的鈉鹽，2-甲基-，2-{[1-氧代-3[γ，-ω，-全氟-C16-C26-烷基)硫基}丙基}氨基}衍生物。
特別優(yōu)選的氟表面活性劑是由3M公司以商品名FLUORADTMFC740銷售的氟代脂族聚合酯的混合物。
D′Arrigo的U.S.專利No.4,684,479公開了表面活性劑混合物，它包括(a)選自含有約10到約18個(gè)碳原子的飽和羧酸的甘油單酯和含有約10到約18個(gè)碳原子的脂族醇的組分；(b)甾醇-芳族酸酯；(c)選自甾醇、萜烯、膽汁酸和膽汁酸堿金屬鹽的組分；(d)選自含有1到約18個(gè)碳原子的脂族酸的甾醇酯、糖酸的甾醇酯、糖酸和含有約10到約18個(gè)碳原子的脂族醇的酯、糖和含有約10到約18個(gè)碳原子的脂肪酸的酯、糖酸、皂角苷和皂角苷配基的組分；和(e)選自甘油、含有約10到約18個(gè)碳原子的脂肪酸的甘油二酯或甘油三酯和含有約10到約18個(gè)碳原子的脂族醇的組分；所述組分在混合物中以a∶b∶c∶d∶e的重量比為2-4∶0.5-1.5∶0.5-1.5∶0-1.5∶0-1.5存在，在此引入上述專利作為參考。
如上文所述，本發(fā)明的含有微氣泡的油質(zhì)液體作為油井和氣井的鉆探和維護(hù)流體是有用的。所述的OBWDAS流體還可選擇地含有作為分散相的水、各種乳化劑、濕潤劑、增量劑、流體流失控制劑、水溶性鹽等，這是本領(lǐng)域已知的。
下面的實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但是不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。對硅油的測定為具有1,000、10,000或100,000厘沲標(biāo)稱粘度的聚二甲基硅氧烷。在表或本說明書中使用的縮寫如下cp＝厘泊；g＝克；ml＝毫升；cm3＝立方厘米；v＝伏特；OS＝超出正常范圍，＞2000伏；sec＝秒；ppb＝磅/桶；min＝分鐘；rpm＝轉(zhuǎn)數(shù)/分；ctsk＝厘沲；ppg＝磅/加侖；LSRV＝在0.3-0.5rpm下在布氏粘度計(jì)上測量的低剪切速率粘度。在室溫(22℃)下使用美國石油學(xué)會公報(bào)(American PetroleumInstitute Bulletin)RP13-B所規(guī)定的程序測定Fann流變(FannRheology)。
通過在高剪切混合器將340ml Iso-Teq內(nèi)烯烴油、9.3g VEN-GEL420親有機(jī)物質(zhì)的綠坡縷石、4.3g Claytone II親有機(jī)物質(zhì)的膨潤土、1.4g碳酸丙烯酯、2.0g硬脂酸鋁、10ml水以及表I所示濃度的硅油混合在一起制備流體。在冷卻到室溫后，獲得Brookfield和Fann流變。此后在185°F熱軋流體16小時(shí)、冷卻，獲得Brookfield和Fann流變、乳液穩(wěn)定性和混合前和混合后的密度。按照下式計(jì)算密度降低的％，它是流體中的微氣泡濃度的度量。 表I所有流體均含有350ml Iso-Teq油、9.3g VEN-GEL 420親有機(jī)物質(zhì)的綠坡縷石、4.3g CLAYTONE II親有機(jī)物質(zhì)的膨潤土、1.4g碳酸丙烯酯、2.0g硬脂酸鋁、10ml水以及表中所示濃度的硅油流體I-1I-2I-3I-4I-5I-6I-7I-8硅油粘度，ctsk(×10-3) 1 1 1 10 100100100 100硅油，g 2 3 4 3 1 2 3 4初始流變Brookfield流變0.3rpm(×10-3)，cp 46 52 82.7 58 10382 44.7 70.70.5rpm(×10-3)，cp 30.8 36.4 59.6 32.4 47.6 47.6 28.8 52.8100rpm，cp 444310528234444496414 416Fann流變600rpm 55 42 58 39 50 61 56 60300rpm 44 32 48 29 40 51 43 49塑性粘度 11 10 10 10 10 10 13 11屈服點(diǎn) 33 22 38 19 30 41 30 38在185°F熱軋16小時(shí)Brookfield流變0.3rpm(×10-3)，cp 11596.7 10615312510814194.70.5rpm(×10-3)，cp 72.8 70 75.2 10368.8 87.2 72 69.2100rpm，cp 8181210 1218 962932686984956Fann流變600rpm 10099115 8691103 105 117300rpm 82 85987169809095塑性粘度 18 14171522231522屈服點(diǎn) 64 7181564757757310sec.膠凝強(qiáng)度 53 5276454353607310min.膠凝強(qiáng)度 56 48604352525750乳液穩(wěn)定性，VOS OSOSOSOSOSOSOS密度(混和前)，ppg6.66.8 6.7 6.8 6.7 6.7 6.7 6.7密度(混和后)，ppg5.85.5 5.7 5.9 5.7 5.9 5.7 5.8密度降低％ 12.1 19.1 14.9 13.2 14.9 11.9 14.9 13.權(quán)利要求
1.在油質(zhì)液體中產(chǎn)生氣泡的方法，所述的方法包括向油質(zhì)液體中加入硅油，然后在氣體存在下對油質(zhì)液體施加機(jī)械力。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中的硅油是在25℃下具有約0.65厘沲至約2,500,000厘沲標(biāo)稱粘度的聚二甲基硅氧烷。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中的油質(zhì)液體選自石油或其餾分、α-烯烴、內(nèi)烯烴、不飽和烴的低聚物、羧酸酯、磷酸酯、醚、聚亞烷基二醇、二甘醇二甲醚、乙縮醛及其混合物。
4.權(quán)利要求2所述的方法，其中的油質(zhì)液體選自石油或其餾分、α-烯烴、內(nèi)烯烴、不飽和烴的低聚物、羧酸酯、磷酸酯、醚、聚亞烷基二醇、二甘醇二甲醚、乙縮醛及其混合物。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中的油質(zhì)液體選自石油或其餾分、α-烯烴、內(nèi)烯烴、不飽和烴的低聚物及其混合物。
6.權(quán)利要求2所述的方法，其中的油質(zhì)液體選自石油或其餾分、α-烯烴、內(nèi)烯烴、不飽和烴的低聚物及其混合物。
7.權(quán)利要求1所述的方法，其中的氣體選自空氣、氮?dú)?、二氧化碳及其混合物?br> 8.權(quán)利要求2所述的方法，其中的氣體選自空氣、氮?dú)?、二氧化碳及其混合物?br> 9.權(quán)利要求5所述的方法，其中的氣體選自空氣、氮?dú)?、二氧化碳及其混合物?br> 10.權(quán)利要求6所述的方法，其中的氣體選自空氣、氮?dú)?、二氧化碳及其混合物?br> 11.權(quán)利要求1所述的方法，其中的機(jī)械力選自使含硅油的油質(zhì)液體形成渦流的混合、泵抽含硅油的油質(zhì)液體并使液體受到至少500psi的壓力降以及上述方式的組合。
12.權(quán)利要求2所述的方法，其中的機(jī)械力選自使含硅油的油質(zhì)液體形成渦流的混合、泵抽含硅油的油質(zhì)液體并使液體受到至少500psi的壓力降以及上述方式的組合。
13.權(quán)利要求4所述的方法，其中的機(jī)械力選自使含硅油的油質(zhì)液體形成渦流的混合、泵抽含硅油的油質(zhì)液體并使液體受到至少500psi的壓力降以及上述方式的組合。
14.權(quán)利要求6所述的方法，其中的機(jī)械力選自使含硅油的油質(zhì)液體形成渦流的混合、泵抽含硅油的油質(zhì)液體并使液體受到至少500psi的壓力降以及上述方式的組合。
15.權(quán)利要求8所述的方法，其中的機(jī)械力選自使含硅油的油質(zhì)液體形成渦流的混合、泵抽含硅油的油質(zhì)液體并使液體受到至少500psi的壓力降以及上述方式的組合。
16.油基的鉆井用鉆探和維護(hù)流體，所述的流體含有作為連續(xù)液相的油質(zhì)液體，在所述液相中已摻入了一種或多種增粘劑以使所述流體具有用布氏粘度計(jì)在0.5rpm下測量的至少約10,000厘泊的低剪切速率粘度；用于在油質(zhì)液體中產(chǎn)生微氣泡的硅油；和微氣泡；其中通過在氣體存在下對含硅油的油質(zhì)液體施加機(jī)械力產(chǎn)生微氣泡。
17.權(quán)利要求16所述流體，其中的微氣泡的濃度使流體具有需要的密度。
18.權(quán)利要求17所述的流體，其中的硅油是在25℃下具有約5厘沲至約100,000厘沲標(biāo)稱粘度的聚二甲基硅氧烷。
19.權(quán)利要求18所述的流體，其中的油質(zhì)液體選自石油或其餾分、α-烯烴、內(nèi)烯烴、不飽和烴的低聚物及其混合物。
20.權(quán)利要求19所述的流體，其中的氣體選自空氣、氮?dú)?、二氧化碳及其混合物?br> 21.權(quán)利要求20所述的流體，其中的機(jī)械力選自使含硅油的油質(zhì)液體形成渦流的混合、泵抽含硅油的油質(zhì)液體并使液體受到至少500psi的壓力降，以及上述方式的組合。
22.權(quán)利要求16、17、18、19、20或21任一項(xiàng)的流體，其中的低剪切速率粘度至少約40,000厘泊，并且其中的流體含有以體積計(jì)約5％至約25％的微氣泡。
23.一種鉆井的方法，其中在井筒內(nèi)循環(huán)權(quán)利要求16、17、18、19或20的流體。
24.一種鉆井的方法，其中在井筒內(nèi)循環(huán)權(quán)利要求22的流體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在油質(zhì)液體中產(chǎn)生微氣泡的方法，所述方法包括向油質(zhì)液體中加入硅油，然后在氣體存在下對液體施加機(jī)械力。本發(fā)明還公開了油基的鉆井用鉆探和維護(hù)流體，所述流體具有用布氏粘度計(jì)在0.5rpm測量的至少為10,000厘泊的低剪切速率粘度，該流體還含有摻入其中的通過本發(fā)明所公開的方法產(chǎn)生的微氣泡。本發(fā)明還公開了鉆井的方法，其中在鉆井的過程中，在井筒內(nèi)循環(huán)本發(fā)明所公開的含有微氣泡的流體。
文檔編號C09K8/02GK1422319SQ01807784
公開日2003年6月4日 申請日期2001年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月4日
發(fā)明者朱莉·B·M·A·摩根 申請人:Masi科技股份有限公司