CN111094504A - 具有酸性纳米颗粒基分散体和多胺的堵漏材料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种包含酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂的堵漏材料(LCM)。酸性纳米二氧化硅分散体和聚酯活化剂在经过一段接触时间相互作用后可形成胶凝固体。本发明还提供了使用该LCM进行井漏控制的方法。本发明还提供了包含酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂的井用处理液。酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂在经过一段时间相互作用后可形成胶凝固体。本发明还提供了使用井用处理液来减少产水的方法。
Description
技术领域
本公开主要涉及在用钻井液进行钻井期间控制井中的井漏以及在生产期间减少从井中产水。更具体地，本公开的实施方案涉及堵漏材料(LCM)和井用处理液。
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，在钻井、完井或井眼维修中使用的流体可能在使该流体在井眼中循环时漏失到地下地层中。特别地，该流体可能经由枯竭区域、相对低压的区域、具有天然存在的裂缝的井漏区域、钻井液的静水压力超过压裂梯度的薄弱区域等进入地下地层。进入地层的漏失量的程度可从较小的损失(例如，小于10桶/小时(bbl/hr)，也称为渗漏损失)到严重的损失(例如，大于100bbl/hr)或更大(也称为完全漏失)。作为结果，由这种流体提供的服务更困难或实现成本更高。
这种井漏可能在作业的任何阶段遇到，并且当泵送至井中的钻井液(或钻井泥浆)部分返回地表时或不返回地表时发生。尽管较低程度的漏失是意料之中的，但是从安全、经济或环境的角度来看，不希望有过多的漏失。井漏与井控、井眼不稳定、卡钻、不成功的试采、完井后差的烃产量以及由泥浆颗粒堵塞孔隙和孔喉造成的地层损害的问题有关。井漏问题还会带来钻井作业的非生产时间(NPT)。在极端情况下，井漏问题可能会迫使井报废。
在另一个实例中，在井经历完井并且成为生产井之后，从井中产水可造成显著的经济缺点。高的产水量可能会造成井产能降低、运营支出增加，并且可能完全阻断井的生产。因此，控制和消除不需要的水侵入油井或气井是生产者关心的主要问题。在井中产生的水可能是由于通过裂缝、高渗透性裂痕、裂纹、孔洞等使产水区域与产油或产气区域连通所致。产水也可能是由于井眼处出现诸如水锥进、水脊进、底水和窜流等所引起的。此类产水通常以油气采收为代价，并且在严重的情况下，水侵量可能很大，以至于石油或天然气生产完全停滞。
发明内容
堵漏材料(LCM)用于通过阻塞钻井泥浆进入地层的路径来减轻井漏。在井漏情况中使用的LCM的类型取决于井漏的程度和地层的类型。可将堵漏材料分为不同的种类，如纤维状材料、片状材料、粒状材料、凝胶型材料、交联聚合物和滤失控制浆料。这样的材料经常单独使用或组合使用以控制循环液漏失。井漏情况中产生的成本可能是由于损失时间、钻井液损失以及生产损失所致。现有的LCM在减轻和防止中度井漏和渗漏型井漏方面可能表现不佳，并且可能不适合于控制严重的循环液漏失。井漏情况中产生的成本可能是由于钻井液损失、生产损失以及LCM的成本所致。
在诸如水驱替之类的强化开采技术中，在压力下将含水驱替液或顶替液通过一个或以上注入井注入含油地下地层中。含水液流穿过地层置换油或气，并将油或气驱至一个或以上生产井。然而，含水顶替液倾向于流经地下地层中最具渗透性的区域，以至于含有油气的渗透性较差的区域会被绕过。含水顶替液穿过地层的这种不均匀的流动降低了来自地层的烃的总产量。已经通过降低地下地层流动路径的渗透性对由地下地层中的渗透性变化所引起的强化开采问题进行了校正。用于实现这种降低高渗透性区域的渗透性的技术可被称为“一致性控制技术”。减少过量的产水会提高采出水/油比(“WOR”)，从而降低水处理成本。随着石油产量增加和产水减少，一致性控制技术可以延长井的经济寿命并提高投资回报率(ROI)。用于控制地下地层中的产水的现有技术包括使用形成明胶的聚合物、混凝土树脂屏障和亲水性聚合物。然而，在高温时或在某些化学品(例如，酸和盐水)存在时，现有技术的产品可能不稳定，导致分解或降解并降低或消除其有效性。此外，一些用于控制产水的聚合物可能对环境有害。
在一个实施方案中，提供了一种控制井眼中的井漏区域中的井漏的方法。该方法包括将堵漏材料(LCM)引入井眼中，使得LCM接触井漏区域，并且与引入LCM之前的时间段相比，降低进入井漏区域的漏失率，使得LCM包含酸性纳米二氧化硅分散体和多亚乙基多胺。在一些实施方案中，LCM由酸性纳米二氧化硅分散体和多亚乙基多胺组成。在一些实施方案中，多亚乙基多胺包括二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺(triethylentetramine)、五亚乙基六胺(PEHA)和六亚乙基七胺(HEHA)中的至少一种。在一些实施方案中，多亚乙基多胺的量在总体积的0.1体积％(v/v％)至20v/v％的范围内。在一些实施方案中，该方法包括使酸性纳米二氧化硅分散体和多亚乙基多胺与井漏区域保持接触一段接触时间，从而使得酸性纳米二氧化硅分散体形成胶凝固体。在一些实施方案中，接触时间在0.5小时至24小时的范围内。在一些实施方案中，井漏区域的温度为至少100°F。在一些实施方案中，该方法包括在将LCM引入井眼中之前，将酸性纳米二氧化硅分散体和多亚乙基多胺混合以在地表形成LCM。在一些实施方案中，LCM包括碳酸钙颗粒、纤维、云母和石墨中的至少一种。在一些实施方案中，纤维包括多亚乙基多胺纤维、聚丙烯纤维、淀粉纤维、聚酮纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维和尼龙纤维中的至少一种。在一些实施方案中，通过阳离子聚合物来稳定酸性纳米二氧化硅分散体。在一些实施方案中，通过羧酸来稳定酸性纳米二氧化硅分散体。在一些实施方案中，通过乙酸来稳定酸性纳米二氧化硅分散体。
在另一个实施方案中，提供了一种堵漏材料(LCM)组合物，其包含酸性纳米二氧化硅分散体和多亚乙基多胺，所选择的多亚乙基多胺在高温下经过一段时间后与酸性纳米二氧化硅分散体形成胶凝固体。在一些实施方案中，该一段时间在0.5小时至24小时的范围内。在一些实施方案中，多亚乙基多胺的量在总体积的0.1体积％(v/v％)至20v/v％的范围内。在一些实施方案中，多亚乙基多胺包括二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺(PEHA)、六亚乙基七胺(HEHA)中的至少一种。在一些实施方案中，通过阳离子聚合物来稳定酸性纳米二氧化硅分散体。在一些实施方案中，通过羧酸来稳定酸性纳米二氧化硅分散体。在一些实施方案中，通过乙酸来稳定酸性纳米二氧化硅分散体。
在另一个实施方案中，提供了一种用于减轻井漏的固体胶凝材料。该固体胶凝材料是通过将酸性纳米二氧化硅分散体和多亚乙基多胺引入井漏区域而形成的。纳米二氧化硅分散体包含无定形二氧化硅和水，使得纳米二氧化硅分散体和多亚乙基多胺与具有高温的井漏区域接触一段时间，从而形成固体胶凝材料。在一些实施方案中，多亚乙基多胺的量在总体积的0.1体积％(v/v％)至20v/v％的范围内。在一些实施方案中，多亚乙基多胺包括二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺(PEHA)、六亚乙基七胺(HEHA)中的至少一种。在一些实施方案中，将多亚乙基多胺和酸性纳米二氧化硅分散体分别引入井漏区域。在一些实施方案中，将多亚乙基多胺和酸性纳米二氧化硅分散体同时引入井漏区域。在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体具有酸性pH，使得在与多亚乙基多胺接触之后，pH值增大。
附图说明
图1为根据本公开的实施方案的由乙酸稳定的酸性纳米二氧化硅分散体和亚乙基胺E-100(ETHYLENEAMINE E-100)的多胺活化剂的混合物形成的胶凝固体的照片；
图2为根据本公开的实施方案的由乙酸稳定的酸性纳米二氧化硅分散体和四亚乙基五胺的多胺活化剂的混合物形成的胶凝固体的照片；以及
图3为根据本公开的实施方案的由阳离子聚合物稳定的酸性纳米二氧化硅分散体和亚乙基胺E-100的多胺活化剂的混合物形成的胶凝固体的照片。
具体实施方式
将参照示出本公开的实施方案的附图来更全面地描述本公开。然而，可以许多不同的形式实施本公开，并且不应被解释为受限于所示出的实施方案。相反地，提供这些实施方案使得本公开将是全面且完整的，并将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。
本公开的实施方案包括由酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂形成的堵漏材料(LCM)。LCM可减轻或防止井中的井漏，以及提供渗漏控制并最小化或防止流体漏失。酸性纳米二氧化硅分散体可包含无定形二氧化硅和诸如水之类的水性介质。在一些实施方案中，通过乙酸或阳离子聚合物来稳定酸性纳米二氧化硅分散体。在其他实施方案中，通过羧酸来稳定酸性纳米二氧化硅分散体。在一些实施方案中，多胺活化剂可为多亚乙基多胺，并且可包括二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺(PEHA)、六亚乙基七胺(HEHA)或它们的任意组合。例如，在一些实施方案中，多胺活化剂可为四亚乙基五胺、五亚乙基六胺和六亚乙基七胺的混合物。在这样的实施方案中，混合物可包含其他组分。在与多胺活化剂相互作用之前，酸性纳米二氧化硅分散体的pH可小于7。可将纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM引入井眼中的井漏区域，使得纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM改变井漏区域。可使纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM与井漏区域相互作用一段时间，从而能够由于酸性纳米二氧化硅分散体与多胺活化剂之间的相互作用而原位形成胶凝固体。
本公开的实施方案还包括由酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂形成的处理液。处理液可减少或阻塞由(例如)生产井的水驱作业所造成的产水。酸性纳米二氧化硅分散体可包含无定形二氧化硅和水。在一些实施方案中，通过乙酸或阳离子聚合物来稳定酸性纳米二氧化硅分散体。在其他实施方案中，通过羧酸来稳定酸性纳米二氧化硅分散体。在一些实施方案中，多胺活化剂可为多亚乙基多胺，并且可包括二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺(PEHA)、六亚乙基七胺(HEHA)或它们的任意组合。例如，在一些实施方案中，多胺活化剂可为四亚乙基五胺、五亚乙基六胺和六亚乙基七胺的混合物。在这样的实施方案中，混合物可包含其他组分。在一些实施方案中，在与活化剂相互作用之前，酸性纳米二氧化硅分散体的pH可小于7。在一些实施方案中，可将处理液引入井的处理区域，如使用足以将处理液定位在处理区域的泵速通过井口进行泵送。可使处理液与处理区域相互作用一段时间，从而能够由于纳米二氧化硅分散体与多胺活化剂之间的相互作用而原位形成胶凝固体。
酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM
在一些实施方案中，LCM包含酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂。酸性纳米二氧化硅分散体可包含无定形二氧化硅和水性介质。例如，在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含约5w/w％至约50w/w％的范围内的无定形二氧化硅、约3w/w％至约5w/w％的范围内的甘油以及约50w/w％至约95w/w％的范围内的水。纳米二氧化硅分散体包含稳定剂，该稳定剂使纳米二氧化硅分散体稳定在流体状态并且确保纳米二氧化硅分散体不会变粘或硬化成固体。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含稳定剂乙酸。在其他实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体可包含稳定剂阳离子聚合物或羧酸。在一些实施方案中，在与多胺活化剂相互作用之前，酸性纳米二氧化硅分散体的pH小于7。在一些实施方案中，例如，由乙酸稳定的酸性纳米二氧化硅分散体在25℃时的pH在2至4的范围内，比重为1.21，并且在25℃时的粘度小于30厘泊(cP)。在一些实施方案中，例如，由阳离子聚合物稳定的酸性纳米二氧化硅分散体在25℃时的pH在2.5至4的范围内，密度为1.21(g/ml)，在25℃时的粘度小于1000cP。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可得自美国新泽西州帕西波尼(Parsippany)的赢创公司(Evonik Corporation)。
多胺活化剂可为多亚乙基多胺，并且可包括二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺(PEHA)、六亚乙基七胺(HEHA)或它们的任意组合。例如，在一些实施方案中，多胺活化剂可为四亚乙基五胺、五亚乙基六胺和六亚乙基七胺的混合物。在其他实施方案中，可使用能够使酸性纳米二氧化硅分散体去稳定以形成胶凝固体的其他多胺。在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体与多胺活化剂的体积比可在约100:1至约140:1的范围内。例如，在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体与多胺活化剂的体积比可为约120:1。在一些实施方案中，多胺活化剂的量可在总体积的约0.1体积％(v/v％)至约20v/v％的范围内。
在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM可包括其他材料。例如，在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM可包括碳酸钙颗粒、纤维(如聚酯纤维、聚丙烯纤维、淀粉纤维、聚酮纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维或尼龙纤维)、云母、石墨或它们的组合。
可将酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM引入(例如，通过泵送)井眼中的井漏区域中以控制井漏。在一些实施方案中，可使酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM与井漏区域相互作用一段接触时间。接触时间可为这样的接触时间，该接触时间能够使得由于酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂之间的相互作用而形成固体。所形成的固体可改变井漏区域(例如，通过进入和阻塞井漏区域中的地层中的多孔且可渗透的路径、裂纹和裂缝，如在裂口中或裂缝内形成结构)。在一些实施方案中，可将多胺和酸性纳米二氧化硅分散体同时引入井漏区域中。在其他实施方案中，可将多胺活化剂和酸性纳米二氧化硅分散体分别引入井漏区域中。
在一些实施方案中，接触时间可在约0.5小时至约24小时的范围内。例如，在一些实施方案中，接触时间可为大约16小时。在一些实施方案中，可基于井漏区域的地层类型来选择该时间。
如下文所示，酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂可在接触时间后形成胶凝固体LCM。与单独使用纳米二氧化硅分散体作为LCM相比，多胺活化剂可提高纳米二氧化硅分散体的胶凝速率。在一些实施方案中，可通过改变多胺活化剂的浓度来控制纳米二氧化硅分散体的胶凝，并且可通过改变LCM的pH来控制胶凝。例如，提高多胺活化剂的浓度可增大LCM的pH并提高LCM的胶凝速率。此外，在高温下，多胺活化剂与纳米二氧化硅分散体不会表现出沉淀，因此使得能够将LCM组合物用作单一流体段塞(即，无需分阶段地混合各组分)。因此，纳米二氧化硅分散体LCM的延迟和受控胶凝可提供更易于泵送的LCM。酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM可在井眼中、在高温下使用，例如100°F或更高，如300°F。在一些实施方案中，碱性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM可在温度低于100°F的井漏区域中使用，但是与具有更高温度的井漏区域相比，这样的实施方案用于形成胶凝固体的时间段可能更长。此外，酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM的环境友好性质可最小化或防止任何环境影响以及对使用酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM的钻井现场处或周围的生态系统、栖息地、种群、作物和植物的影响。
酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂井用处理液
在一些实施方案中，用于阻塞生产井中过量产水的井用处理液包含酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂。酸性纳米二氧化硅分散体可包含无定形二氧化硅和水性介质。在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体可使用水或其他合适的水性介质(例如，水和甘油)来形成。例如，在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含约5w/w％至约50w/w％的范围内的无定形二氧化硅、约3w/w％至约5w/w％的范围内的甘油以及约50w/w％至约95w/w％的范围内的水。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含稳定剂乙酸。在其他实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体可包含稳定剂阳离子聚合物或羧酸。在一些实施方案中，在与多胺活化剂相互作用之前，酸性纳米二氧化硅分散体的pH可小于7。在一些实施方案中，例如，由乙酸稳定的酸性纳米二氧化硅分散体在25℃时的pH在2至4的范围内，比重为1.21(g/ml)，在25℃时的粘度小于30cP。在一些实施方案中，例如，由阳离子聚合物稳定的酸性纳米二氧化硅分散体在25℃时的pH在2.5至4的范围内，密度为1.21(g/ml)，在25℃时的粘度小于1000cP。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可得自美国新泽西州帕西波尼的赢创公司。
多胺活化剂可为多亚乙基多胺，并且可包括二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺(PEHA)、六亚乙基七胺(HEHA)或它们的任意组合。例如，在一些实施方案中，多胺活化剂可为四亚乙基五胺、五亚乙基六胺和六亚乙基七胺的混合物。在其他实施方案中，可使用能够使酸性纳米二氧化硅分散体去稳定以形成胶凝固体的其他多胺。在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体与多胺活化剂的体积比可在约100:1至约140:1的范围内。例如，在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体与多胺活化剂的体积比可为约120:1。在一些实施方案中，多胺活化剂的量可在总体积的约0.1体积％(v/v％)至约20v/v％的范围内
在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液可包括其他材料。例如，在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液可包括碳酸钙颗粒、纤维(如聚酯纤维、聚丙烯纤维、淀粉纤维、聚酮纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维或尼龙纤维)、云母、石墨或它们的组合。
在一些实施方案中，在用于井之前，可将纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂混合以形成处理液。可将所得的处理液引入井中的处理区域，如在井处理作业期间进行引入。例如，可通过井口以足以将井用处理液定位在处理区域的泵送速率来泵送纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液。在一些实施方案中，可使用连续油管引入纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液。在将纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液引入处理区域之后，可使纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂与处理区域相互作用一段接触时间。例如，接触时间可为这样的持续时间，该持续时间能够使得由于纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂之间的相互作用而原位形成胶凝固体。纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液可通过降低地层中的流动路径的渗透性(如通过在可渗透路径中或在可渗透路径的开口处形成胶凝固体)来改变处理区域以减少或阻塞产水。
在一些实施方案中，接触时间可在约0.5小时至约24小时的范围内。例如，在一些实施方案中，接触时间可为大约16小时。在一些实施方案中，可基于处理区域的地层类型来选择接触时间。
在一些实施方案中，可在井场处制备处理液，如通过混合纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂来形成处理液。纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液可用于生产井或注入井。例如，处理区域可为生产井中的区域。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液可与二次驱替作业和三次驱替作业(如水驱替)组合使用。例如，在二次驱替作业和三次驱替作业期间，纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液可用于减少或阻塞水或其他流体的流动。
在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅和多胺活化剂分散体处理液可与一种或以上其他处理液一起使用。例如，在一些实施方案中，在引入纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液以及经过处理液的纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂之间相互作用一段时间之后，可将其他处理液引入处理区域。
如上文所示，纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂可在足够的一段时间后形成胶凝固体。与单独使用纳米二氧化硅分散体作为井用处理剂相比，多胺活化剂可提高纳米二氧化硅分散体的胶凝速率。在一些实施方案中，可通过改变多胺活化剂的浓度来控制纳米二氧化硅分散体的胶凝，并且可通过改变处理液的pH来控制胶凝。例如，提高多胺活化剂的浓度可增大处理液的pH并提高处理液的胶凝速率。此外，在高温下，多胺活化剂与纳米二氧化硅分散体不会表现出沉淀，因此使得能够将处理液作为单一流体使用，而无需分阶段地混合各组分。因此，在地表处混合后以及在引入处理区域之前，纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液的延迟和受控胶凝可提供更易于泵送的处理液。纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液可在井眼中、在高温下使用，例如100°F或更高，如300°F。在一些实施方案中，碱性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂LCM可在温度低于100°F的处理区域中使用，但是与具有更高温度的处理区域相比，这样的实施方案用于形成胶凝固体的时间段可能更长。此外，纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液的环境友好性质可最小化或防止任何环境影响以及对使用纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂处理液的钻井现场处或周围的生态系统、栖息地、种群、作物和植物的影响。
实施例
本公开包括以下示例以说明本公开的实施方案。本领域技术人员应理解，以下示例中公开的技术和组合物表示被发现在本公开的实践中能够很好地起作用的技术和组合物，因此可以被认为是用于本公开实践的构成模式。然而，本领域技术人员应当理解，鉴于本公开内容，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对所公开的具体实施方案进行许多改变并且仍然获得相同或相似的结果。
对酸性纳米二氧化硅分散体和多胺活化剂的以下非限制性实例进行制备和测试。实例包括1)由乙酸稳定的酸性纳米二氧化硅分散体和作为活化剂的市售可得的多亚乙基多胺混合物、2)由乙酸稳定的酸性纳米二氧化硅分散体和作为活化剂的四亚乙基五胺、以及3)由阳离子聚合物稳定的酸性纳米二氧化硅分散体和作为活化剂的市售可得的多胺混合物。
在下文所述的第一实验和第二实验中使用的酸性纳米二氧化硅分散体是由美国新泽西州帕西波尼的赢创公司制造的
LPH35。表1中描述了纳米二氧化硅分散体的性质。
表1：由乙酸稳定的纳米二氧化硅分散体的性质
酸性纳米二氧化硅分散体为乳状液体，该乳状液体可在水中完全混溶并且蒸发速率与水相同。
多亚乙基多胺活化剂是由美国得克萨斯州伍德兰兹(The Woodlands)的亨斯迈公司(Huntsman Corporation)制造的亚乙基胺E-100。亚乙基胺E-100由四亚乙基五胺(TEPA)、五亚乙基六胺(PEHA)、六亚乙基七胺(HEHA)和更大分子量产物的混合物形成，并且包括数均分子量为约250克/摩尔(g/mol)至约350g/mol的直链、环状和支链产物的混合物。亚乙基胺E-100的通用结构可表示为H2NCH2CH2(NHCH2CH2)xNH2，其中x等于3、4、5和更大的数。
在第一实验中，将120毫升(ml)由乙酸稳定的酸性纳米二氧化硅分散体添加到空烧杯中。测得酸性纳米二氧化硅分散体的初始pH为3.7。接下来，在连续搅拌下，将1ml亚乙基胺E-100缓慢添加到酸性纳米二氧化硅分散体中。在添加1ml亚乙基胺E-100之后，测得所得纳米二氧化硅分散体的pH为9.7。
接下来，将纳米二氧化硅分散体与亚乙基胺E-100的混合物覆于高温高压(HTHP)老化池中。将该池置于烘箱中并在300°F进行静态老化16小时以模拟井下条件。
在300°F进行静态老化16小时后，纳米二氧化硅分散体与亚乙基胺E-100的混合物转化为胶凝固体。图1为由纳米二氧化硅分散体与亚乙基胺E-100的混合物在静态老化后形成的胶凝固体的照片100。
在第二实验中，将120毫升(ml)由乙酸稳定的酸性纳米二氧化硅分散体添加到空烧杯中。接下来，将1ml四亚乙基五胺添加到酸性纳米二氧化硅分散体中。将纳米二氧化硅分散体与四亚乙基五胺的混合物置于HTHP老化池中。将该池置于烘箱中并在300°F进行静态老化16小时以模拟井下条件。
在300°F进行静态老化16小时后，纳米二氧化硅分散体与四亚乙基五胺的混合物转化为胶凝固体。图2为由纳米二氧化硅分散体与四亚乙基五胺的混合物形成的胶凝固体的照片200。
如图1和图2所示，在300°F的高温进行静态老化后形成胶凝固体表明，当与诸如亚乙基胺E-100或四亚乙基五胺之类的多亚乙基多胺活化剂一起引入时，酸性纳米二氧化硅分散体可以起到LCM的作用。
在下文所述的第三实验中使用的第二酸性纳米二氧化硅分散体是由阳离子聚合物稳定的。由阳离子聚合物稳定的酸性纳米二氧化硅分散体是由新泽西州帕西波尼的赢创公司制造的
wk 341。表2中描述了第二酸性纳米二氧化硅分散体的性质：
表2：由阳离子聚合物稳定的纳米二氧化硅分散体的性质
在第三实验中，将120mL由阳离子聚合物稳定的第二酸性纳米二氧化硅分散体添加到空烧杯中。接下来，将1ml亚乙基胺E-100添加到酸性纳米二氧化硅分散体中。将第二酸性纳米二氧化硅分散体与亚乙基胺E-100的混合物置于HTHP老化池中。将该池置于烘箱中并在300°F进行静态老化16小时以模拟井下条件。
在300°F进行静态老化16小时后，第二酸性纳米二氧化硅分散体与亚乙基胺E-100的混合物转化为胶凝固体。图3为纳米二氧化硅分散体与亚乙基胺E-100的混合物形成的胶凝固体的照片300。在300°F的高温进行静态老化后形成胶凝固体表明，当与诸如亚乙基胺E-100之类的多胺活化剂一起引入时，由阳离子聚合物稳定的酸性纳米二氧化硅分散体可以起到LCM的作用。
在本公开中，范围可以表示为从约某个特定值，或至约另一个特定值，并包括这两者。当表示这样的范围时，应当理解，另一实施方案是从一个特定值到其他特定值，或包括这两者，以及所述范围内的所有组合。
基于本说明书，本公开的各个方面的进一步修改和替代实施方案对本领域技术人员是明显的。因此，本说明书仅被解释为说明性的，并且是为了教导本领域技术人员实现本公开中描述的实施方案的一般方式。应理解，本公开中示出和描述的形式将被视为实施方案的实例。本公开中示出和描述的元件和材料可被替代，部件和步骤可被颠倒或省略，并且某些特征可被独立地采用，所有这些对受益于本说明书的本领域技术人员而言是显而易见的。在不脱离所附权利要求中描述的公开内容的精神和范围的情况下，可以对本公开中描述的元素进行改变。本公开中所述使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用于限制说明书的范围。
Claims (26)
1.一种控制井眼中的井漏区域中的井漏的方法，包括：
将堵漏材料(LCM)引入所述井眼中，使得所述LCM接触所述井漏区域，并且与引入所述LCM之前的时间段相比，降低进入所述井漏区域的漏失率，其中所述LCM包含酸性纳米二氧化硅分散体和多亚乙基多胺。
2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述LCM由所述酸性纳米二氧化硅分散体和所述多亚乙基多胺组成。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多亚乙基多胺包括二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺(PEHA)和六亚乙基七胺(HEHA)中的至少一种。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多亚乙基多胺的含量在总体积的0.1体积％(v/v％)至20v/v％的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括使所述酸性纳米二氧化硅分散体和多亚乙基多胺与所述井漏区域保持接触一段接触时间，从而使得所述酸性纳米二氧化硅分散体形成胶凝固体。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述接触时间在0.5小时至24小时的范围内。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述井漏区域的温度为至少100°F。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在将所述LCM引入所述井眼中之前，将所述酸性纳米二氧化硅分散体和所述多亚乙基多胺混合以在地表形成所述LCM。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述LCM包括碳酸钙颗粒、纤维、云母和石墨中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述纤维包括多亚乙基多胺纤维、聚丙烯纤维、淀粉纤维、聚酮纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维和尼龙纤维中的至少一种。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过阳离子聚合物来稳定所述酸性纳米二氧化硅分散体。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过羧酸来稳定所述酸性纳米二氧化硅分散体。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过乙酸来稳定所述酸性纳米二氧化硅分散体。
14.一种堵漏材料(LCM)组合物，包含：
酸性纳米二氧化硅分散体；以及
多亚乙基多胺，所选择的多亚乙基多胺在高温下经过一段时间后与所述酸性纳米二氧化硅分散体形成胶凝固体。
15.根据权利要求14所述的LCM组合物，其中所述一段时间在0.5小时至24小时的范围内。
16.根据权利要求14或15所述的LCM组合物，其中所述多亚乙基多胺包括二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺(PEHA)、六亚乙基七胺(HEHA)中的至少一种。
17.根据权利要求14、15或16所述的LCM组合物，其中所述多亚乙基多胺的量在总体积的0.1体积％(v/v％)至20v/v％的范围内。
18.根据权利要求14、15、16或17所述的LCM组合物，其中通过阳离子聚合物来稳定所述酸性纳米二氧化硅分散体。
19.根据权利要求14、15、16、17或18所述的LCM组合物，其中通过羧酸来稳定所述酸性纳米二氧化硅分散体。
20.根据权利要求14、15、16、17、18或19所述的LCM组合物，其中通过乙酸来稳定所述酸性纳米二氧化硅分散体。
21.一种用于减轻井漏的固体胶凝材料，其中所述固体胶凝材料是通过将酸性纳米二氧化硅分散体和多亚乙基多胺引入井漏区域而形成的，所述纳米二氧化硅分散体包含无定形二氧化硅和水，使得所述纳米二氧化硅分散体和所述多亚乙基多胺与具有高温的所述井漏区域接触一段时间，从而形成所述固体胶凝材料。
22.根据权利要求21所述的固体胶凝材料，其中所述多亚乙基多胺包括二亚乙基三胺、乙二胺、四亚乙基五胺(TEPA)、三亚乙基四胺、五亚乙基六胺(PEHA)、六亚乙基七胺(HEHA)中的至少一种。
23.根据权利要求21或22所述的固体胶凝材料，其中所述多亚乙基多胺的量在总体积的0.1体积％(v/v％)至20v/v％的范围内。
24.根据权利要求21、22或23所述的固体胶凝材料，其中将所述多亚乙基多胺和所述酸性纳米二氧化硅分散体分别引入所述井漏区域。
25.根据权利要求21、22、23或24所述的固体胶凝材料，其中将所述多亚乙基多胺和所述酸性纳米二氧化硅分散体同时引入所述井漏区域。
26.根据权利要求21、22、23、24或25所述的固体胶凝材料，其中所述酸性纳米二氧化硅分散体具有酸性pH，其中与所述多亚乙基多胺接触之后，所述pH值增大。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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