[发明专利]隔热封隔液用纳米二氧化硅分散体

说明书

一种控制限定空间中的热传递情况的方法，该方法包括以下步骤：将隔热封隔液引入限定空间中，使得隔热封隔液形成胶凝固体，并且与引入隔热封隔液之前通过限定空间的先前热传递速率相比，降低通过限定空间的热传递速率，其中隔热封隔液包含酸性纳米二氧化硅分散体和多胺。

技术领域

本公开主要涉及控制井眼内或含烃地层内的热耗散和热损失。更具体地，本公开的实施方案涉及隔热封隔液的组成以及使用隔热封隔液以原位放置隔热固体胶体的方法。

背景技术

在油气井的钻井和生产作业期间会遇到各种挑战。例如，在生产期间，随着油气朝向地表上升并冷却，石油可能变稠并且更具粘性，从而降低产量。类似地，随着天然气朝向地表上升并冷却，水和气体冷凝物会聚集在井眼或含烃地层中，并降低产量。存在各种加热方法以向井眼和地层施加热量，从而提高产量并防止水和其他冷凝物的增粘和积聚。

在地下作业中使用隔离用封隔液，并且通常将流体置于第一管道和第二管道之间的环空中，或井眼的壁之间的环空中。隔离用封隔液用于使可位于第一管道内的烃流体与第一管道或第二管道周围的环境隔离，从而能够最佳地采收烃流体。例如，如果周围环境非常冷，则隔离用封隔液保护第一管道中的第一流体不受环境影响，使得第一流体可以有效地流过生产管道而不会冷却至阻碍生产的水平。防止冷却是所期望的，因为热传递会引起一些问题，诸如较重烃的沉淀、流量的严重减少以及在一些情况中套管挤毁。

这样的流体还可用于类似的应用，包括用于类似目的管道，或者换句话说，保护位于管道内的流体免受周围环境条件的影响，从而使得流体可有效地流过管道。隔离液也可用于其他期望控制热传递的隔离应用中。

发明内容

本公开包括具有低热导率的水基隔热封隔液，该隔热封隔液可以用于需要隔离液的应用，如管道应用和地下应用，包括例如井眼和含烃地层。新开发的隔热封隔液包括环保和环境可接受的化学，其结合了酸性纳米二氧化硅分散体和一种或以上活化剂。二氧化硅被认为是环境友好的。本公开的实施方案中使用的活化剂包括多胺，例如多亚乙基多胺。本公开中使用的多亚乙基多胺包括(例如)二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺、六亚乙基七胺以及它们的组合。

本公开的有益隔离液表现出低的固有热导率，并且可以保持胶凝或固化以防止尤其是可能将热量从井眼带走的对流。此外，在一些实施方案中，隔离液是水基的，并且易于处理和使用。此外，在某些实施方案中，流体可以在较长的一段时间承受较高的温度(例如，约240°F或更高的温度)并表现出最佳性能。为了制备纳米二氧化硅分散体或胶体二氧化硅溶胶，一种方法是通过阳离子交换从硅酸钠中除去钠。在没有钠时，发生聚合并且颗粒开始生长。生长后，将溶胶稳定化并浓缩至所需含量。

因此，本文公开了一种用于在井眼或地层中进行隔热的方法，该方法包括以下步骤：将隔热封隔液引入限定空间中，使得隔热封隔液形成胶凝固体，并且与引入隔热封隔液之前通过限定空间的热传递速率相比，降低通过限定空间的热传递速率，其中隔热封隔液包含酸性纳米二氧化硅分散体和多胺。在该方法的一些实施方案中，多胺包括多亚乙基多胺。在某些实施方案中，将隔热封隔液引入限定空间的步骤包括分别引入酸性纳米二氧化硅分散体和引入多胺的步骤。仍在其他实施方案中，将隔热封隔液引入限定空间的步骤包括将酸性纳米二氧化硅分散体和多胺一起引入。

在该方法的某些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体包含在酸性纳米二氧化硅分散体的总重量的约5重量％(w/w％)至酸性纳米二氧化硅分散体的总重量的约50w/w％范围内的无定形二氧化硅。在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体包含在酸性纳米二氧化硅分散体的总重量的约50w/w％至95w/w％范围内水。还在其他的实施方案中，还包括使酸性纳米二氧化硅分散体在限定空间中保持约0.5小时至约24小时的一段时间的步骤。在其他实施方案中，限定空间的温度等于或大于约100°F。在某些实施方案中，限定空间选自由下列组成的组：井眼中的限定空间、含烃地层中的限定空间、邻近管道的限定空间、环空以及它们的组合。