[发明专利]反相乳化钻井液

说明书

本发明公开的组合物包含：油相；乳化在所述油相中的水相；包含碳链和沿所述碳链设置的极性基团的增粘剂；和平均粒度小于约1μm的疏水性纳米材料。所述疏水性纳米材料包含在其表面上设置有非极性链的硅烷或硅氧烷分子。

优先权要求

本申请要求2016年4月6日提交的美国专利申请号62/319,112的优先权，其完整内容通过引用并入本文。

背景

钻井液用于油气钻探以帮助润滑钻头，确保井安全，形成滤饼以使得到钻探地层中的流体损失最小化，和将岩屑输送到井表面。作为水在油相或合成基体相中的乳液的反相乳化钻井液用于一些钻井环境，比如用于具有可能对水基钻井液起反应的特征的井，或用于高温或高压环境。有时将粘土加入到反相乳化流体中以作为增粘剂并且使钻井液的油包水型乳液稳定。在一些情况下，将低比重固体(比如小碳酸钙颗粒或粘土型材料)代替粘土加入到反相乳化钻井液中以提供改善的热稳定性、耐高压性和耐污染性。

概述

在一个方面，组合物包含：油相；在油相中乳化的水相；包括碳链和沿碳链设置的极性基团的增粘剂；和平均粒度小于1μm的疏水性纳米材料。疏水性纳米材料包括在其表面上设置有非极性链的硅烷或硅氧烷分子。

实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。

疏水性材料形成网络。网络在组合物的至少一部分上是连续的。组合物包含掺入到由疏水性纳米材料形成的网络中的增重材料。

组合物的下沉因子(sag factor)小于0.53，比如介于0.50至0.53之间。

组合物基本上不含粘土。

组合物基本上不含平均粒度大于5μm的低比重固体。

增粘剂包括脂肪酸、脂肪胺和脂肪酯中的一种或多种。

所述硅烷或硅氧烷分子包括十六烷基硅烷。

疏水性纳米材料包括疏水性纳米二氧化硅。疏水性纳米二氧化硅包括具有疏水性外表面的二氧化硅的纳米颗粒。

疏水性纳米材料的平均粒度小于500nm，比如小于100nm，比如为10nm至20nm。

组合物的屈服点大于10lb/100ft²，比如15lb/100ft²。

组合物的塑性粘度小于或等于60CP。

组合物包含至少1ppb的增粘剂，比如1ppb至10ppb的增粘剂。

组合物包含至少6ppb的疏水性纳米材料，比如6ppb至20ppb的疏水性纳米材料。

组合物包含乳化剂。

组合物包含碱度剂。

组合物包含滤失控制剂。

组合物包含水溶性盐度剂。

组合物包含增重剂，比如重晶石、赤铁矿和四氧化三锰中的一种或多种。

在一个方面，方法包括：将增粘剂和疏水性纳米材料在油相中合并，增粘剂包含碳链和沿碳链设置的极性基团，疏水性纳米材料的平均粒度小于1μm。疏水性材料包括在其表面上设置有非极性链的硅烷或硅氧烷分子。方法包括形成包含水在油相中的乳液的组合物，所述油相具有所述增粘剂和所述疏水性纳米材料。

实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。

形成组合物包括在组合物中形成疏水性纳米材料的网络。

组合物的下沉因子小于0.53，比如为0.50至0.53。