[发明专利]包含玻璃微球的流体组合物及其制备和使用方法

说明书

背景技术

在石油钻井操作中，钻井流体通常向下循环穿过钻柱以冷却和润滑钻柱，悬浮从井孔上移除的切屑，并将地层流体挡在外面。

水基和油基钻井流体体系两者是已知的。在一些情况下，较低成本的水基体系可以与油基体系合并以用于特定用途。这些用途包括这样的情况，需要在钻头上增加润滑性时或者在穿越可能受水基体系不利地影响的地层时。一种此类情况为在水溶性页岩地层中的用途。

水基钻井流体通常包含增粘剂，一般为粘土固相膨润土、绿坡缕石、或海泡石）和水流体载体。另外，可以向钻井流体的成分中添加盐或盐水以制备盐水钻井流体。常常还采用各种添加剂来控制粘度、屈服点、凝胶强度（触变特性）、pH值、流体损耗、污染物耐受性（如盐和碳酸钙）、润滑性、结块过滤特性、冷却和热传递特性和非活性固体耐受性，该非活性固体诸如砂石和制备粘土的淤泥或活性天然泥浆（如蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石，等等）。粘土通常不用作单独增粘剂，并且有机水溶性聚合物（如淀粉、羧甲基纤维素、天然树胶或合成树脂）通常结合粘土使用。这些有机水溶性聚合物也有助于钻井流体的粘土成分以用作助滤剂来防止或延迟钻井流体在地层中的损耗。

一些优秀操作员已使用中空微球体（也称为“泡”)来降低钻井流体（泥浆）的密度。水基钻井流体的某些组合（如包含多糖和溶解的盐（如溶解的NaCl和CaCl₂）的那些组合）和某些玻璃泡（如碱石灰-硅酸硼玻璃，例如由明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)以商品名“HGS18000”销售的那些）不期望地趋于形成凝胶，而是保持为液体。需要提供这样的流体，当其具有此类材料组合物时，不会胶凝（即，保持流体）。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种制备流体的方法，该方法包括(a)选择具有碱性表面的多个玻璃微球体；(b)用酸涂布该多个玻璃微球体的表面；和(c)将涂布的玻璃微球体与(i)包含至少两种可交联多糖的混合物和(ii)水合并。在一些方面中，本发明也提供一个额外步骤：混合(i)包含至少两种可交联的多糖的混合物和(ii)水，然后将它们在步骤(c)中与涂布的玻璃微球体合并。

在另一方面，本发明提供一种流体，该流体含有(a)包含至少两种可交联多糖的混合物；(b)水；和(c)具有平静化表面(pacified surface)的玻璃微球体。

本公开的上述发明内容并不旨在描述本发明的每一个实施例。本发明的一个和多个实施例的细节还在下面的描述中示出。本发明的其它特征、目标和优点根据描述和权利要求将显而易见。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例前，应当理解，本申请的公开内容并不限于下列描述中给出的组成和组分安排的细节。本发明可具有其它实施例，并且能够以多种方式实践或实施。另外还应理解，本文中所用的用语和术语的目的是为了进行说明，不应被认为是限制性的。与使用“组成”相反，使用“包括”、“包含”或“具有”及它们的变体意指广泛的范围并且意指涵盖后面列举的项目及其等同物，以及其它项目。词语“由组成”意指限制性的范围并意在仅涵盖后面列举的项目及其等同物而不涵盖任何其它项目。术语“基本上由组成”具有下面的描述中所定义的含义。

使用的“一个”意指涵盖“一个或多个”。本文列举的任何数值范围旨在包括从该范围的下限值到上限值的所有值。例如，从1%至50%的浓度范围意为缩写，并明确地包含在1%和50%之间所有的值，例如，2%、40%、10%、30%、1.5%、3.9%等等。

如本文所用，术语“可交联多糖”意思是在第一多糖的一个部分和第二多糖的一个部分之间的至少一个连接相互作用，其中该相互作用可以是氢键、共价键、离子键和范得瓦尔(van der Waals)力。交联也可以使用交联剂来进行，该交联剂可以结合或可以不结合到多糖上的反应基团之间。

如本文所用，术语“平静化表面”意思是玻璃微球体的表面从潜在反应表面至惰性表面的转化或用材料对具有潜在反应表面的玻璃微球体的封装，以提供惰性外表面。

可用于本发明的包含多糖的水基流体（如钻井流体）是本领域已知的，并且可商购自例如德克萨斯州休斯敦的贝克休斯公司(Baker Hughes,Houston,TX)；德克萨斯州休斯敦的M-I公司(M-I LLC,Houston,TX)；和德克萨斯州休斯敦的哈利伯顿公司(Haliburton,Houston,TX)。