[发明专利]使增重剂悬浮在钻井液中的方法

权利要求书

1.一种使至少一种增重剂悬浮在钻井液中的方法，所述方法包括：

向所述钻井液中添加一定量的前体纳米颗粒，所述前体纳米颗粒包括由金属氧化物催化剂纳米颗粒负载的碳纳米管；以及

在添加所述前体纳米颗粒之后，向所述钻井液中添加至少一种增重剂，其中：

选择所述金属氧化物催化剂纳米颗粒和所述钻井液，使得所述金属氧化物催化剂纳米颗粒可溶于所述钻井液，

所述金属氧化物催化剂纳米颗粒能够溶解在所述钻井液中，使得一定量的碳纳米管分散在所述钻井液内，

与没有所述碳纳米管的等效钻井液相比，在存在分散的碳纳米管的情况下，所述钻井液的牛顿粘度、屈服点、塑性粘度和密度值中的至少一个更大，

与没有所述碳纳米管的等效钻井液相比，在存在分散的碳纳米管的情况下，所述钻井液中悬浮的增重剂的量增加，并且

所述增重剂选自由以下组成的组：重晶石、赤铁矿、石灰、碳酸钙、膨润土、蒙脱石粘土、菱铁矿、钛铁矿、黑锰矿、硅铁、氧化锰、莫来石、高岭石、氧化铝、碳化硅、碳化钨以及这些的组合。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属氧化物催化剂纳米颗粒的单个纳米颗粒包括金属氧化物和过渡金属。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述过渡金属安置在所述金属氧化物上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述碳纳米管被吸附到所述金属氧化物催化剂纳米颗粒上。

5.根据权利要求2到4中任一项所述的方法，其中按所述金属氧化物的重量计算，所述金属氧化物催化剂纳米颗粒的单个纳米颗粒包括10wt.％或更少的过渡金属。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括在向所述钻井液中添加所述一定量的前体纳米颗粒之后，用羧酸盐、铵衍生物、磺化单体、低聚物或聚合物中的至少一种使所述碳纳米管的表面官能化。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括：

通过化学气相沉积在金属氧化物催化剂纳米颗粒上合成碳纳米管以形成所述一定量的前体纳米颗粒，其中通过化学气相沉积在金属氧化物催化剂纳米颗粒上合成碳纳米管包括使碳原子通过所述碳纳米管扩散；或者

通过化学气相沉积在金属氧化物催化剂纳米颗粒上合成碳纳米管以形成所述一定量的前体纳米颗粒，其中通过化学气相沉积在金属氧化物催化剂纳米颗粒上合成碳纳米管包括使碳原子沿着所述金属氧化物催化剂纳米颗粒的单个纳米颗粒的表面扩散。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

所述钻井液包括极性非质子溶剂，所述极性非质子溶剂包括正烷基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或二甲亚砜中的至少一种；并且

所述钻井液包括选自由以下组成的组的一种或多种添加剂：补充增重剂、流体损失控制剂、循环液漏失控制剂、表面活性剂、消泡剂以及这些的组合，其中所述表面活性剂包括磺化聚合物、磺化烷烃、聚羧化醚、三甲基烷基铵盐、烷基苄基铵盐、蛋白质、聚乙二醇衍生物、寡糖或胆固醇衍生物中的至少一种。

9.根据权利要求2到8中任一项所述的方法，其中所述过渡金属包括Fe、Co或Ni，并且所述金属氧化物包括MgO或CaO。