[发明专利]使增重剂悬浮在钻井液中的方法

说明书

本公开涉及使至少一种增重剂悬浮在钻井液中的方法。实施例包含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含由金属氧化物催化剂纳米颗粒负载的碳纳米管。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溶解在所述钻井液中，从而导致一定量的碳纳米管分散在所述钻井液内。与没有碳纳米管分散的类似或等效水力压裂液相比，碳纳米管分散增加了具有分散的碳纳米管的钻井液的牛顿粘度、屈服点、塑性粘度和密度中的至少一个的值。所述方法可以进一步包含添加至少一种将悬浮在所述钻井液中的增重剂。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年4月17日提交的美国临时申请序列号62/835,138的优先权权益，所述美国临时申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及钻井液、其制造和其用途。

背景技术

油气行业的钻井液执行无数的任务，包含清理井、使钻屑保持悬浮、降低摩擦、润滑钻孔工具、保持井筒的稳定性以及防止流体流失，仅举几例。增重剂可以悬浮在钻井液中以增加钻井液的密度。

发明内容

然而，由于钻井液的牛顿粘度、屈服点、塑性粘度和密度的降低以及钻井液的热稀释性，常规钻井液有效悬浮和携带钻屑和增重剂的能力随着钻井液温度的升高而降低。

悬浮如钻屑和增重剂等固体材料的常规钻井液遇到了困难，因为固体与液体分离并沉淀在井筒中。这种现象通常被称为“下陷”。当钻井液通过井筒的流动停止一段时间时，通常会发生下陷，在此期间钻井液是静止的。钻井液的流量或环隙流速降低也可能引起下陷的发生。牛顿粘度、屈服点、塑性粘度和密度的降低或钻井液凝胶强度的降低、剪切速率条件的降低以及更高的井下温度也可能导致下陷加剧。固体材料的沉降可能导致整个井筒中钻井液密度的变化。例如，由于重力使固体朝井筒底部沉降，因此井筒底部的钻井液的密度可能更大。同样，靠近地面的钻井液的密度可能较小。下陷状况可能导致管道卡住状况、钻井液的孔清洁能力降低或这些的组合。钻井液的孔清洁能力是指钻井液从钻井区捕获岩屑并将其输送到井筒地面的能力。

因此，通常期望使用牛顿粘度、屈服点、塑性粘度或密度增加并且因此悬浮固体材料的能力增加的钻井液。此外，与牛顿粘度、屈服点、塑性粘度或密度降低的钻井液相比，牛顿粘度、屈服点、塑性粘度或密度增加的钻井液随着温度升高的热稀释程度可能较小。常规地，已经将碳纳米管添加到钻井液中以增加钻井液的牛顿粘度、屈服点、塑性粘度和密度中的至少一个。然而，将碳纳米管添加到钻井液中的当前方法导致钻井液内出现团块，因为碳纳米管通常批量添加到钻井液中。具有成团的碳纳米管组的钻井液不像具有分散的碳纳米管的钻井液那样有效地悬浮增重剂。尽管已经使用了各种技术来尝试分散成团的碳纳米管，如超声处理或将表面活性剂或聚合物添加到钻井液中，但没有一种技术导致碳纳米管分散。

因此，持续需要具有增加的牛顿粘度、屈服点、塑性粘度或密度和降低的热稀释性以悬浮至少一种增重剂的钻井液。本实施例通过提供使至少一种增重剂悬浮在包含分散的碳纳米管的钻井液中的方法来解决这些需求。本公开的钻井液可以通过为钻井液提供改善的流变特性来满足这些需求，如与没有碳纳米管分散的类似或等效钻井液相比，具有分散的碳纳米管的钻井液的牛顿粘度、屈服点、塑性粘度或密度增加并且热稀释性降低。