[发明专利]粘弹性油基流体和相关方法

说明书

发明背景

本技术涉及可用于制备有机基粘弹性流体的胶凝剂。该技术还涉及在 能源和勘探应用中使用该胶凝剂和包含胶凝剂的粘弹性流体的方法。

改进流体流变的能力在许多工业中是重要的。例如，油基钻井应用中 的钻探泥浆是其中流体流变的控制有益的一个应用。钻井液的一个功能是 将钻屑从井眼中运出。钻井液的粘度提供运送除去钻屑所需动力的固体。 通常，亲有机物质粘土用于油基钻井液中以提供所需粘度。在有机钻探中 使用亲有机物质粘土建立粘度的一个缺点是粘度发展是缓慢的。粘度的缓 慢发展可能产生剂量过量问题。

改进流体流变的另一目的是改进由运输流体产生的阻力。

流体流变在产生稳定悬浮液中是重要的。例如，在水力压裂应用中， 通常需要形成稳定的瓜尔胶淤浆。目前市售的涉及亲有机物质粘土作为悬 浮助剂的瓜尔胶淤浆在储存时不经一些类型的搅拌或循环而相分离方面通 常不是稳定的。然而，瓜尔胶可能由于搅拌或再循环的不断剪切而受损。

本领域中的改进是提供粘弹性增稠流体和该流体的使用方法，其能够 将许多不同应用中使用的流体增稠，在特定应用中通常遭遇的温度和环境 条件下将流体增稠并且提供对现有增稠剂的替选物。

发明概述

所公开的技术提供可充当增粘剂和悬浮剂，可用于流变控制、作为分 散体的稳定剂、作为分散剂、作为润滑剂、作为促进剂等的胶凝剂。

在一个实施方案中，提供粘弹性流体。粘弹性流体可包含I)有机介质 和II)胶凝剂。

胶凝剂又可包含：a)能够与路易斯酸形成螯合物的有机化合物，b)路 易斯酸，和c)碱性化合物，和/或a)、b)和c)混合物的反应产物。

在一个实施方案中，有机化合物可选自以下至少一种：i)有机羟基酸 及其烃基取代衍生物，或者ii)芳族多元醇，例如苯二醇及其烃基取代衍生 物，或者iii)i)和ii)的组合。有机羟基酸可包含2个或更多个氧原子及其烃 基取代衍生物。有机羟基酸能够与路易斯酸形成螯合物。示例的羟基酸包 括水杨酸、酒石酸及其烃基取代衍生物。

路易斯酸可具有式MX_n，其中M为铬(Cr)、硼(B)、铝(Al)、钛(Ti)、 硅(Si)、锆(Zr)或锌(Zn)，X为烷氧基、羟基、卤素或烃基卤基团，且n为 完成路易斯酸的化合价所需的整数，通常约1-10。典型的路易斯酸可包括 但不限于三烷基硼酸酯；硼酸、三卤化硼；和卤化铝。

可选择碱性化合物以使胶凝剂在与有机介质接触胶凝。碱性化合物的 实例可以为有机胺，例如多胺，包括烃基取代胺和羟胺，或者烷基醚胺。

有机化合物(例如有机羟基酸或芳族多元醇)、路易斯酸和碱性化合物 可以以约0.1-10:约1:约0.1-10的摩尔比一起包含在胶凝剂中。胶凝剂本身 可以以基于粘弹性流体的总重量约0.01至约25重量％存在于有机介质中。

粘弹性流体还可包含III)其它添加剂，例如粘度促进填料，例如亲有机 物质粘土，或者可水合聚合物。

粘弹性流体可例如用于使地下岩层压裂的方法中。粘弹性流体可在足 够的压力下提供和泵送通过井眼并送入地下岩层中以将岩层压裂。

粘弹性流体也可例如用于钻探井眼的方法中。粘弹性流体可在足够的 压力下提供和泵送通过井眼以将钻屑从井眼中运出。

粘弹性流体也可用于控制有机介质的流变和/或防止包含有机介质和 悬浮的添加剂的非均相组合物中的絮凝。

发明详述

下面通过非限定性阐述描述各个优选特征和实施方案。

提供粘弹性流体。该粘弹性流体包含有机介质和胶凝剂。

粘弹性流体中的有机介质可以为任何有机介质，并且通常为具有主要 烃性质的流体，但非烃有机介质也是预期的有机介质。有机介质可以人工 分类为例如油、有机溶剂、燃料和燃料油及其组合，尽管应当理解类别之 间存在实质性重叠。

虽然如此，适于制备粘弹性流体的油可包括例如天然和合成油、衍生 自加氢裂化、氢化和加氢精制的油、未精炼、精炼和再精炼油及其混合物。