[发明专利]包含纳米纤维素的流体和方法

说明书

背景技术

油气(油、天然气等)可以通过穿透含油气地层的钻井而从地下地质地层(“储层”)获得。井处理方法通常通过使用化学组合物或者流体(例如处理流体)而用于增加油气产量。

由于大多数不被认为是环境友好的或者“绿色”的化学组合物可能对人和/或环境两者均具有潜在的有害影响，希望在油田工业中使用包含环境友好材料的处理流体。为了解决这个问题，经常需要“绿色”化学替代物。

纤维素纤维和它们的衍生物构成了地球上可获得的最丰富的可再生聚合物来源之一。最近，针对一种形式的纳米纤维素(NC)(被称为纳米结晶纤维素(NCC)，但也可以称为纤维素纳米晶体或纳米纤维素晶须)的研究已经变得逐渐更加流行，尤其是由于它的可再生性和可持续性。NCC可以从本身源自各种不同的纤维素源(例如，木纸浆、棉制品、软木、硬木)的纤维素微纤维中通过对非晶区域的加酸水解而提取。最终得到的结晶纳米颗粒是特别刚性的、具有高表面积的棒状体。水解处理对所生产出的NCC的尺寸、稳定性和产率具有直接影响。尤其地，使用硫酸相对于使用盐酸而言会增加NCC上的表面电荷(硫酸盐基团)，这将导致在水中稳定得多的胶状悬浮体。除了在源自水解处理的NCC的表面处存在的带电荷的基团，NCC还具有可获得的羟基基团，其中可对所述羟基基团进一步官能化，以形成与特定基质(例如，纳米复合材料)更相容的材料，或使得所述NCC具有需要的特性以可用于特定油田应用。在NCC表面上丰富的羟基基团允许实施各种不同的化学改性，这允许定制这些材料以在各种不同油田应用中实施需要的功能和/或需要的目的。

发明内容

提供本发明内容部分以介绍在下面的具体实施方式部分中进一步描述的一系列概念。本发明内容部分既不意欲用于确定所要求保护的主题的关键或必要特征，也不意欲用于帮助限制所要求保护的主题的范围。在一些实施方案中，本发明公开涉及一种用于处理地下地层的流体，其包含溶剂和含纳米结晶纤维素的组合物。在一些实施方案中，本发明公开涉及一种用于处理地下地层的方法，该方法包括制备一种处理流体，其包含溶剂和纳米结晶纤维素；以及将该处理流体引导到井筒中。

附图说明

对可以获得本发明公开的目的以及其它希望的特征的方式在以下描述和附图中阐明，其中：

图1是用纳米纤维素样品实施的各种单一颗粒静态砂粒沉降实验的结果图例；

图2示出了含有瓜尔胶和NCC的混合物的样品的作为剪切速率的函数的粘度图表；

图3是瓜尔胶和NCC的混合物的流变特性的温度稳定性图例；

图4示出了含有CMC和/或NCC的样品的作为剪切速率的函数测量的粘度曲线；

图5示出了含有与NCC混合的粘弹性表面活性剂的样品的作为温度的函数测量的粘度曲线；并且

图6示出了含有与NCC混合的粘弹性表面活性剂的样品的作为剪切速率的函数测量的粘度图表。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了大量的细节以便理解本发明公开。但是，本领域技术人员应理解本发明公开的方法可以不需要这些细节实施，并且来自所描述的实施方案中的众多变化或修改是可能的。