在油质液体中产生微气泡的方法技术

本发明专利技术公开了一种在油质液体中产生微气泡的方法，所述方法包括向油质液体中加入硅油，然后在气体存在下对液体施加机械力。本发明专利技术还公开了油基的钻井用钻探和维护流体，所述流体具有用布氏粘度计在０．５ｒｐｍ测量的至少为１０，０００厘泊的低剪切速率粘度，该流体还含有掺入其中的通过本发明专利技术所公开的方法产生的微气泡。本发明专利技术还公开了钻井的方法，其中在钻井的过程中，在井筒内循环本发明专利技术所公开的含有微气泡的流体。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
在1999年2月9日提交的序列号为09/246,935的待审专利申请中公开了含有胶态气体细泡沫(微气泡)的油质基、可再循环的钻井和维护流体，在此引用并入该申请作为参考。此种流体含有一种油质的连续相，一种或多种使流体的低剪切速率粘度提高至至少10,000厘泊的增粘剂，一种或多种产生细泡沫的表面活性剂以及细泡沫。Felix Sebba的题为“Foams and Biliquid Foams-Aphrons”的书(John Wiley & Sons，1987)是关于在含水流体中制备细泡沫及其性质的良好资料，在此引入本文供参考。细泡沫由通常是球形内相的芯构成，内相通常是液体或气体并包封在连续相液体的薄液体壳内。所述的壳含有表面活性剂分子，因而决定了其能够产生针对与相邻细泡沫凝聚的有效阻隔层。因此，本专利技术的一个目的是提供一种向油质液体中引入微气泡的方法。本专利技术的另一个目的是提供其中含有微气泡的油基钻井和维护流体。本专利技术的再一个目的是提供一种钻井的方法，其中使用本专利技术的新型钻井液作为可再循环的钻井液。在阅读了本说明书及其权利要求书以后，上述和其他目的对本领域的普通技术人员是明白的。显然本专利技术可以有各种修改和改进的形式，但下文将详细描述并以实施例的方式说明本专利技术的具体实施方案。但是，应当理解的是，本专利技术并不限于所公开的具体形式，相反，本专利技术包括所有落入权利要求所表明的本专利技术的精神和范围之内的改进和变化。所述组合物含有指定的物质、基本由指定的物质组成，或由指定的物质组成。所述方法含有使用指定物质的指定步骤、基本由使用指定物质的指定步骤组成，或由使用指定物质的指定步骤组成。本专利技术的优选实施方案在其最广的方面，本专利技术涉及在油质液体中引入微气泡的方法，优选将所述的油质液体用作油质基钻井和维护流体(下文有时也称作“OBWDAS”流体)。该方法包括向油质液体中加入硅油，此后在气相的存在下，对含有硅油的油质液体施加机械力。所述的基底油质液体可以是任何可稠化至需要程度的有机、水不溶的液体。本领域已知的示例性的油质液体包括石油或其馏分、植物油以及各种合成的有机液体，如烯烃(α和内不饱和烯烃)、不饱和烃的低聚物、羧酸酯、磷酸酯、醚、聚亚烷基二醇、二甘醇二甲醚、乙缩醛等。通过向油质液体中加入硅油，然后在气相的存在下，对含有硅油的油质液体施加机械力以在油质液体中产生微气泡。可以通过本领域已知的方法产生微气泡。除由Felix Sebba在上文所引用的书中公开的方法以外，其他方法公开在Michelsen等人的U.S.专利No.5,314,644，Yoon等人的U.S.专利No.5,397,001，Kolaini的U.S.专利No.5,783,118，Wheatley等人的U.S.专利No.5,352,436和U.S.专利No.4,162,970；4,112,025；4,717,515；4,304,740和3,671,022中，它们均被引用并入本专利作为参考。在气体存在下，形成涡流的高剪切混合将在含硅油的油质液体中捕获气泡。在气体存在下混合工艺是将含硅油的油质液体泵抽通过喷嘴，使液体的压力降至少为500psi，如500至5000psi或更高，此混合将在油质液体中产生微气泡。当将含硅油的油质液体用作钻井和维护流体时，由于将流体泵抽通过钻头时的压力降以及空化作用也将产生微气泡。用于产生微气泡的气体可以是不明显溶于油质液体的任何气体。因此，气体可以是空气、氮气、二氧化碳等，包括在混合过程中包封在流体中的空气。用于本专利技术的硅油是本领域所熟知的，并可由诸如GE Silicones、HULS AMERICA，INC.、DOW CORNING和CK WITCO等公司购买到。硅油主要是具有Si-O键主链的硅氧烷聚合物。平均分子量为从约100至约500,00的二甲基硅氧烷流体，例如聚二甲基硅氧烷具有从约25℃的0.5厘沲至约2,500,000厘沲的各种等级的粘度，优选从5厘沲至约100,000厘沲。还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。所要求的硅油浓度通常从约0.5ppb(0.06g/cm3)至约20ppb(2.4g/cm3)，优选从约1ppb(0.12g/cm3)至约10ppg(1.2g/cm3)。通过确定由于在流体中产生微气泡所产生的流体密度的降低可以获得所产生的微气泡的体积的指示。如果硅油的浓度过量将产生不需要的流体泡沫。我们已经发现可以提高硅油的浓度，而不对流体产生任何负面影响，同时LSRV增大。因此，可以通过常规测试确定的硅油的浓度是产生足够的微气泡以获得所需要的密度降低所要求的量，但优选该浓度不足以在流体的表面上产生持久的泡沫。优选流体中细泡沫的浓度按体积计为从约5％至约25％，更优选为从约5％至约20％。根据需要，可以通过向流体中加入增量剂或可溶性盐调节流体的密度，这是本领域所熟知的。优选在向流体中引入或产生微气泡之前向其中加入填充剂，这样，通过流体中的微气泡的浓度将含有微气泡的流体的最终密度调节至所需要的密度。如上文所指出的，在大气压力下，微气泡在流体中的浓度以体积计应低于约25％。但是，当流体在钻孔中循环时，随着流体的静压增大，相信微气泡的体积会减小。事实上，根据钻孔的深度，微气泡可能被压缩至体积几乎为零。在压力下测量的密度应非常接近没有任何微气泡的流体的密度。但是，微气泡并没有消失。它们仍然存在并且由于压力降和空化作用，在钻头表面还将产生额外的微气泡。微气泡非常小，具有非常高的表面积并且是高度增能的。一旦流体流出钻头并沿着环形间隙(annulus)往回升，将开始产生压力降并且微气泡开始膨胀。随着流体沿钻孔上升并遇到地层的漏失区，该微气泡被滤进该孔喉、微裂纹或其它类型的漏失区。这些漏失区是产生压力降的区域。在这些漏失区中的微气泡然后膨胀和聚集并因此密封该漏失区。在这些微环境中的“以体积计％微气泡”是高度可变的，并取决于在该漏失区中的特定压力和压力降。因此相信该微环境的密度与钻孔内流体的密度完全不同。在本专利技术的流体中夹含以体积计高达25％的气体时，在大气压力下密度的降低足以提供在钻孔中所需要的微气泡的量，同时允许该流体再循环但不引起泵抽问题。另外，该流体可含有本领域中已知的其它功能性物质，如乳化剂、润湿剂等。不受此限制，相信在钻井或井维护作业过程中，在流体中存在的微气泡有效地密封地层，从而防止了流体在被钻或维护的地层中的过分漏失。本专利技术的流体能够用于常规钻井和井维护作业中，如在本领域中所实施的。因此在钻探油和/或天然气井时，该流体的循环路径是从地表沿钻管、盘管等向下，通过钻头，沿着在钻管和钻孔的侧边之间的环形间隙向上回到地表。流体中的微气泡密封该钻孔表面，防止流体在所钻探地层中的过量漏失。优选本专利技术含微气泡的流体用于钻井过程中，其中钻头是空化液体喷射协助型钻头(cavitating liquid jet assisted drill bit)。示例性的空化液体喷射协助钻头被描述在Johnson，Jr.等人的U.S.专利No.4,262,757和Johnson Jr.等人U.S.专利No.4,391,339，均本文档来自技高网...

【技术保护点】
在油质液体中产生气泡的方法，所述的方法包括向油质液体中加入硅油，然后在气体存在下对油质液体施加机械力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱莉BMA摩根，
申请(专利权)人：ACTI系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]