[发明专利]纳米粘土钻井液的原位生成

说明书

一种方法，所述方法包括向水中加入粘土以形成粘土在水中的悬浮液，该粘土包括平均直径为至少2μm的粘土块；向粘土在水中的悬浮液中加入分散剂以形成钻井液；并且将钻井液注入井中。在钻井液中，分散剂与粘土相互作用以形成平均直径小于500nm的纳米级粘土颗粒。

优先权声明

本申请要求2016年3月22日提交的美国专利申请号15/077,656的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

背景技术

钻井液用于油气钻井，以帮助润滑钻头，确保井安全，形成滤饼以使得向钻井地层的滤失最小化，以及将岩屑运输到井表面。常常将粘土(如膨润土)加入钻井液中以增加钻井液的粘度，从而进一步减少向钻井地层的滤失。在一些情况下，可以将纳米级粘土颗粒加入钻井液中以进一步改善钻井液的性能。

发明概述

在一般方面，一种方法包括向水中加入粘土以形成粘土在水中的悬浮液，所述粘土包括平均直径为至少2微米(μm)的粘土块；向粘土在水中的悬浮液中加入分散剂以形成钻井液；并且将钻井液注入井中。在钻井液中，分散剂与粘土相互作用以形成平均直径小于500纳米(nm)的纳米级粘土颗粒。

实施方案可以具有以下特征中的一个或多个。

所述方法包括将粘土浸泡在水中至少约2小时。

粘土包括膨润土。

分散剂包含阴离子型聚合物。分散剂包含木质素磺酸铬、无铬木质素磺酸盐或聚丙烯酰胺。分散剂包含以下各项中的一项或多项：阴离子型聚丙烯酸盐，烯丙氧基苯磺酸盐单体的聚合物，磺化异丁烯马来酸酐共聚物，含马来酸酐的聚合物，铝与柠檬酸的复合物，磺化萘酚化合物，偶氮木质素磺酸盐，酸式焦磷酸钠，和四价锆与有机酸的配体的复合物。

钻井液的pH在约8至约12.5之间。

所述方法包括混合钻井液，其中分散剂与粘土相互作用以在所述混合期间形成纳米级粘土颗粒。混合在井中进行。混合在将钻井液注入井中之前进行。

加入分散剂包括加入使得钻井液中粘土与分散剂的重量比在0.25至1之间的量的分散剂。

加入分散剂包括加入在水中的重量浓度为1％至10％的分散剂。

向水中加入粘土包括加入在水中的重量浓度为0.1％至10％的粘土。

所述方法包括向钻井液中加入淀粉。

所述方法包括向钻井液中加入以下各项中的一项或多项：黄原胶生物聚合物(XC-聚合物)、氯化钾、氢氧化钾、石灰、增重剂、页岩抑制剂、亚硫酸钠、聚阴离子型纤维素、苛性钠和氯化钙。

包含纳米级粘土颗粒的钻井液具有小于约60厘泊(cP)的塑性粘度。

包含纳米级粘土颗粒的钻井液具有至少10lb/100ft²(磅/100平方英尺)的屈服点。

在井中，包含纳米级粘土颗粒的钻井液形成厚度小于6毫米(mm)的滤饼。

在一个方面，通过以下方法制备钻井液：所述方法包括向水中加入粘土以形成粘土在水中的悬浮液，所述粘土包括平均直径为至少2μm的粘土块；向粘土在水中的悬浮液中加入分散剂以形成钻井液；并且将钻井液注入井中。在钻井液中，分散剂与粘土相互作用以形成平均直径小于500nm的纳米级粘土颗粒。

实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。

所述方法包括将粘土浸泡在水中至少8小时。

粘土包含膨润土。