EA027312B1

EA027312B1 - Флюид, включающий стеклянные микросферы, и способ его получения и использования

Info

Publication number: EA027312B1
Application number: EA201300431A
Authority: EA
Inventors: Стивен Е. Амос; Эндрю С. Д'Суза; Клара Е. Мата
Original assignee: 3М Инновейтив Пропертиз Компани
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2017-07-31
Also published as: MX2013004957A; WO2012061241A3; EP2635650A4; WO2012061241A2; MX340203B; EP2635650B1; US20130225455A1; US9725636B2; BR112013010849A2; EA201300431A1; CN103189467A; EP2635650A2

Abstract

Предлагается флюид на водной основе, включающий смесь как минимум двух полисахаридов, воды и стеклянных микросфер, обладающих смягченными поверхностями. Также предлагается способ получения флюида посредством (а) отбора множества стеклянных микросфер, обладающих щелочными поверхностями; (б) нанесения кислоты на поверхности множества микросфер и (в) соединения покрытых стеклянных микросфер со (i) смесью, включающей как минимум два сшиваемых полисахарида, и (ii) воды. Данные флюиды могут быть полезны при применении, например, в качестве буровых растворов.

Description

При проведении операций по добыче нефти буровой раствор, как правило, прокачивается в направлении вниз по бурильной колонне для охлаждения и смазки последней, а также для суспендирования шлама, извлекаемого из скважины, и предотвращения образования пластовых флюидов.

Известны системы буровых растворов как на водной, так и масляной основе. В некоторых случаях менее дорогостоящие системы на водной основе могут быть объединены с системами на масляной основе для особых целей применения. Такие цели могут включать задачи, когда, например, необходимо обеспечить усиленную смазку бурового наконечника, или для применения в подвижных образованиях, на которые отрицательно воздействует система на водной основе. Одной из таких ситуаций является применение раствора в водорастворяемых пластах глиновых сланцев.

Буровые растворы на водной основе, как правило, включают увеличитель вязкости, обычно глину, (например, твердофазный бентонит, аттапульгит или сепиолит), а также связующий флюид на водной основе. Помимо этого, соль или соленая вода могут быть добавлены к компонентам бурового раствора для получения бурового раствора на основе соленой воды. Различные добавки обычно используют для контроля вязкости, предельного напряжения сдвига, прочности геля бурового раствора (тиксотропные свойства), рН, поглощения флюида, стойкости к загрязняющим веществам (например, соли и карбонату кальция), смазывающих способностей, свойств фильтрационных осадков, свойств передачи охлаждения и тепла, а также стойкости к неактивным абсорбентам, таким как песок, алеврит или активные естественные глины, образующиеся в процессе бурения. Глины обычно не применяют в качестве единственного увеличителя вязкости и, как правило, органические водорастворимые полимеры (например, крахмал, карбоксиметилцеллюлоза, растительные клеи или искуственные смолы) используются совместно с ними. Данные органические водорастворимые полимеры также помогают глиняному компоненту бурового раствора выступать в качестве средства фильтрации для предотвращения или уменьшения поглощения пластами бурового раствора.

Некоторые буровые операторы применяют полые микросферы (также именуемые пузырями) для уменьшения плотности бурового раствора (бурового агента). Отдельные сочетания буровых растворов на водной основе (например, растворов, включающих полисахариды и растворенную соль (например, растворенный ЫаС1 и СаС1₂) и отдельные пузырчатые стекла (например, пузыри из боросиликатов и натриевой извести, поставляемые на рынок компанией 3М, Сейнт Пол, Эм Эн (3М, δΐ. Раи1, ΜΝ) под торговым наименованием ΗΟδ 18000, в большей мере обладают нежелательной тенденцией к образованию геля, а не к сохранению своей жидкой формы. Возникает потребность в обеспечении флюидами, которые при использовании в таких сочетаниях материалов не вызывают формирование геля (т.е. остаются в жидкой форме).

Сущность изобретения

В одном аспекте изобретения настоящее открытие предлагает способ получения флюида, включающий: (а) отбор множества стеклянных микросфер, обладающих щелочными поверхностями; (б) нанесение кислоты на поверхности множества стеклянных микросфер; (в) соединение покрытых стеклянных микросфер со (ί) смесью, включающей как минимум два сшиваемых полисахарида, и (ίί) водой. В некоторых аспектах изобретения настоящее открытие также предлагает дополнительный этап смешивания (ί) смеси, включающей как минимум два сшиваемых полисахарида, и (ίί) воды перед их соединением с покрытыми стеклянными микросферами на этапе (в).

Еще в одном аспекте изобретения настоящее открытие предлагает флюид, в состав которого входят (а) смесь, включающая как минимум два сшиваемых полисахарида; (б) вода и (в) стеклянные микросферы, обладающие смягченными поверхностями.

Вышеизложенная сущность настоящего открытия не предназначена для описания каждого воплощения изобретения. Подробные данные одного или более воплощений изобретения также представлены в описании, приведенном ниже. Другие свойства, цели и преимущества станут очевидны при изучении описания и пунктов патентной заявки.

Подробное описание

Перед приведением подробного объяснения любых воплощений настоящего открытия необходимо понять, что оно не ограничивается в своем применении составляющими рецептур и расположением компонентов, приводимыми в следующем описании. Открытие делает возможным применение и реализацию других воплощений изобретения различными способами. Также следует понимать, что фразеология и терминология настоящего документа представлены с целью описания и не должны рассматриваться как ограничивающие. В противоположность слову состоящий употребление слов и сочетаний включающий в себя, содержащий, имеющий в своем составе или обладающий и их различные варианты имеют более широкое значение и предназначены для обозначения элементов, представленных далее, их эквивалентов и других возможных элементов. Слово состоящий имеет ограниченное значение и предназначено только для обозначения элементов, представленных далее и их эквивалентов, но исключая любые дополнительные элементы. Термин по существу, состоящий имеет значение в соответствии с описанием, приведенным ниже.

Использование слов каждый или любой означает один или более. Любой числовой интервал в

- 1 027312 настоящем документе включает все значения, начиная с наименьшего и заканчивая наибольшим значением данного интервала. Например, интервал концентрации от 1 до 50% используется как сокращение и четко выражает значения от 1 до 50%, например, такие как 2, 40, 10, 30, 1,5, 3,9 и т.д.

Для целей настоящего документа термин сшиваемые полисахариды означает как минимум одно связующее взаимодействие между одной частью первого полисахарида и одной частью второго полисахарида, где данное взаимодействие может быть представлено в виде образования водородной связи, ковалентной связи, ионической связи и Ван-Дер-Ваальсовых сил. Перекрестное сшивание также может получиться при использовании сшивающего агента, который может или не может находиться между реакционноспособными группами на полисахаридах.

Для целей настоящего документа термин смягченная поверхность означает преобразование поверхности стеклянных микросфер из потенциально реакционноспособного состояния в инертное или капсулирование стеклянных микросфер, обладающих потенциально реакционноспособной поверхностью, материалом с целью получения инертной внешней поверхности.

Флюиды на водной основе (например, буровые растворы), имеющие в своем составе полисахариды, полезные для настоящего изобретения, известны в данной области техники и коммерчески доступны, например, продукция Бейкер Хьюгз, Хьюстон, ТХ, Эм-Ай Эл Эл Си, Хьюстон, ТХ ( Вакег Нидкек, Ноик!оп, ТХ, М-Ι ЬЬС, Ноик!оп, ТХ) и Халибертон, Хьюстон, ТХ (Наккоийои, Ноик!оп, ТХ).

Типичные полисахариды, присутствующие во флюидах на водной основе, включают как минимум один из следующих компонентов: ксантовая смола, гуаровая смола, крахмал или целлюлоза (например, полианионная целлюлоза). Типичные растворенные соли, которые могут присутствовать во флюидах, включают хлорид натрия (ЫаС1) и хлорид кальция (СаС1₂).

В некоторых воплощениях изобретения флюиды на водной основе (например, обычно для бурового раствора) включают в себя компонент, увеличивающий вязкость, в количестве, достаточном для увеличения вязкости состава. Типичные компоненты, увеличивающие вязкость, включают бентонит, асбест, сепиолит, аттапульгит, производные целлюлозы и их сочетания.

Полые микросферы, применимые в настоящем изобретении, включают в себя стеклянные пузыри. Стеклянные пузыри, применимые в настоящем изобретении, не должны быть обязательно сферическими и, например, могут быть воронкообразными или эллипсоидальными. Соответствующие стеклянные пузыри могут быть получены посредством применения технологий, известных в данной отрасли техники и/или коммерчески доступных. Например, технологии для получения стеклянных пузырей заявлены в американских патентах: υ.δ. Рак Ыок. 2978340 (Уеа!еск е! а1.), 3030215 (Уеа!еск е! а1.), 3129086 (Уеа!еск е! а1.), 3230064 (Уеа!еск е! а1.), 3365315 (Веск), 4279632 (Но^е11), 4391646 (Но^е11) и 4767727 (Магкка11), а также в европейском патенте № 0091555 (δηηάκ).

Многообразие формул стеклянных пузырей известно в данной области техники, включая различные стекла из боросиликатов и натриевой извести. Например, одна типичная формула стеклянного пузыря из боросиликатов и натриевой извести состоит как минимум из 90, 94 или даже 97% стекла, которое в свою очередь состоит как минимум из 67% δίθ₂ (например, δίθ₂ в интервале от 70 до 80%), СаО в интервале от 8 до 15%, Ыа₂О в интервале от 3 до 8%, В₂О₃ в интервале от 2 до 6% и 8О₃ в интервале от 0,125 до 1,5%.

Стеклянные пузыри коммерчески доступны, например продукция 3М Компани, Сейнт Пол, Эм Эн (3М, δΐ. Раи1, ΜΝ) под торговыми наименованиями 3М НОЬЬО^ ΟΕΆδδ ΜΙΟΚΟδΡΕΚΕδ, НΟδ δΕΚΙΕδ (например, НΟδ 18000) и 3М ΟΕΆδδ ΒυΒΒΕΕδ (например, марки НΟδ 10000, НΟδ10000Нδ, НО88000Х, ίΜ30Κ, К1, К15, δ15, δ22, К20, К25, δ32, К37, δ38, 838Н8, 838ХН8, 842ХН8, Κ46 (Α16/500, Α20/1000, Ό32/4500 и Н50/10000), продукция компании Потерз Индастриз, Вэли Фордж, Пи Эй (Ройетк, кбикйтек, Уа11еу Ротде, ΡΑ) (дочерняя структура Пи Кью Корпорэйшн (РО Сотротайои) под торговым наименованиями δΡНΕΚIСΕ^ НОЬЬО^ ΟΕΑδδ δΡНΕΚΕδ (например, марки 110Р8 и 60Р18) и БсобтШ, а также продукция Силбирко Корп., Ходжкин, Ай Эл ^йкисо Согр., Нобдкшк, 1Ь) под торговым наименованием δΙΡΕ-ίΈΡΕ (например, марки δΙΕ 35/34, δΙΕ-32, δΙΕ-42 и δΙΕ-43).

Стеклянные микросферы могут быть получены из упомянутого выше стекла, не растворимого в воде, или стекла, растворимого в воде, как, например, силикат натрия. При использовании флюидов на водной основе предпочтительно, чтобы стеклянные микросферы состояли из стекла, не растворимого в воде.

Обычно стеклянные микросферы имеют диаметр в интервале от приблизительно 5 до около 500 мкм (в некоторых воплощениях изобретения в интервале от около 50 до около 300 мкм или даже от приблизительно 75 до приблизительно 200 мкм), хотя размеры, выходящие за границы данных интервалов, также могут быть полезны. Обычно полые стеклянные микросферы имеют диаметр в интервале от около 5 до около 250 мкм (в некоторых воплощениях изобретения в интервале от около 10 до около 110 мкм или даже от приблизительно 10 до 110 мкм), хотя размеры, выходящие за границы данных интервалов, также могут быть полезны. В некоторых воплощениях изобретения полые стеклянные микросферы имеют срединный диаметр в интервале от 20 до приблизительно 40 мкм.

Для флюидов, состоящих из полых стеклянных микросфер, обычно количество присутствующих полых стеклянных микросфер является достаточным для того, чтобы уменьшить плотность флюида как

- 2 027312 минимум на 5 или даже на 30%. В некоторых воплощениях изобретения количество присутствующих полых стеклянных микросфер является достаточным, чтобы уменьшить плотность флюида как минимум на 5, 10, 15, 20, 25 или даже на 30%. В некоторых воплощениях изобретения объем флюида в полых стеклянных микросферах составляет от 25 до 50%. В некоторых воплощениях изобретения уменьшение плотности флюида является предпочтительным, например посредством существенного уменьшения давлений, требуемых для поднятия бурового раствора на поверхность, что также приводит к уменьшению соответствующей стоимости насосной эксплуатации.

Устойчивость к сжимающим нагрузкам, требуемая от полых стеклянных микросфер и полезная в настоящем изобретении, зависит от конкретного целевого использования флюида. Например, при проведении бурильных операций устойчивость к сжимающим нагрузкам, требуемая от полых стеклянных микросфер, обычно продиктована давлением пластовых флюидов у забоя скважины, в которой она будет востребована. На небольших глубинах устойчивость полых стеклянных микросфер к сжимающим нагрузкам может быть невысокой, но в очень глубоких скважинах и/или на очень больших глубинах под дном моря гидростатическое давление, воздействующее на полые стеклянные микросферы, становится огромным, и полые стеклянные микросферы должны обладать очень высокой прочностью на смятие (высокой устойчивостью к сжимающим нагрузкам). Полые стеклянные микросферы в силу своей, как правило, сферической формы обеспечивают сопротивление сжатию равномерно со всех сторон (изотропная устойчивость к сжимающим нагрузкам) и идеально подходят для данного применения. Обычно компонент полых стеклянных микросфер обладает расчетной прочностью как минимум в 200 фунт./кв.дюйм (13,8 МПа), 3000 фунт./кв.дюйм (20,7МПа), 4000 фунт/кв.дюйм (27,6 МПа), 5500 фунт/кв.дюйм (37,9 МПа), 6000 фунт./кв.дюйм (41,1 МПа), 10000 фунт/кв.дюйм (68,9 МПа) или даже 18000 фунт/кв.дюйм (124,1 МПа).

В группу других добавок, которые могут быть включены во флюиды, описываемые в настоящем документе, входят добавки контроля щелочности и рН, бактерициды, уменьшители кальция, ингибиторы коррозии, пеноудаляющие агенты, эмульгаторы, добавки для снижения фильтрации, флоккулирующие агенты, вспенивающие агенты, ингибиторы гидрата, химические реагенты для ликвидации поглощений, агенты для смазки и очистки труб, ингибиторы гидратации сланцев, поверхностно-активные вещества, агенты теплоустойчивости, понизители вязкости, диспергаторы, увеличители вязкости и утяжелители. В некоторых вариантах воплощения изобретения ввод добавки (добавок) осуществляется непосредственно во флюид до или после добавления стеклянных микросфер. В некоторых вариантах воплощения изобретения добавка вводится в стеклянные микросферы перед их добавлением к другим компонентам флюида, например, таким как два сшиваемых полисахарида и вода.

По выбору пузыри смешивающего газа (например, азота, углекислоты или воздуха) могут быть реализованы во флюидах для образования пены посредством одного из нескольких способов, известных в данной отрасли техники. Эти способы включают технологии, описанные, например, в американских патентах и.8. Ра!. N08. 3463231 (Ни1с1и8оп е! а1.) и 3819519 (8Ьаттап е! а1.).

Флюиды, рассматриваемые в настоящем документе, могут быть получены посредством проведения множества различных процессов. В некоторых воплощениях изобретения процесс приготовления флюида включает этапы отбора множества стеклянных микросфер, обладающих щелочными поверхностями; нанесения кислоты на поверхности множества стеклянных микросфер; соединения покрытых стеклянных микросфер с (ί) составом, состоящим как минимум из двух сшиваемых полисахаридов, и (ίί) воды. В некоторых воплощениях изобретения способ приготовления флюида также включает этап смешивания состава, состоящего как минимум из двух сшиваемых полисахаридов, и воды перед их соединением с покрытыми стеклянными микросферами. В некоторых воплощениях изобретения стеклянные микросферы покрывают неорганическими и органическими кислотами посредством размещения соответствующего количества материала в смешивающем устройстве, флюидизации, обогрева (по выбору) стеклянных микросфер с последующим распылением соответствующего количества кислоты в жидкой форме на протяжении определенного периода времени. После распыления материал держат при температуре, которая может высушить образец посредством испарительного удаления растворителя или воды. В настоящем открытии может быть использована любая кислота, например фосфорная кислота, борная кислота, уксусная кислота, стеариновая кислота и другие подобные. В некоторых воплощениях изобретения предусмотрено разбавление кислоты во вспомогательном растворителе перед смешиванием со стеклянными микросферами. В некоторых воплощениях изобретения предусмотрено разбавление фосфорной кислоты в изопропиловом спирте в концентрации 1:1 до смешивания со стеклянными микросферами.

Чистые полые стеклянные микросферы (с небольшими или не имеющими нанесенных покрытий, агентов для увеличения текучести или иных местно добавленных материалов) подаются в смешивающее устройство подходящей конструкции. К смешивающим устройствам, подходящим для приготовления поверхностей полых стеклянных микросфер, относятся смесители псевдожидкого слоя, смесители вихревого перемешивания, наливные смесители, ленточные смесители или смешивающие устройства Ко88 (например, горизонтальный смеситель псевдожидкого слоя компании Литлфорд Дэй Инк. ов Флоренс Кентукки (ЬйДеГотй Эау 1пс. оГ Иотепсе, КеШиску). смеситель вихревого перемешивания компании Зеппелин-Раймельт Джи эм би аш Касел Германия (2еррейп-Ке1те11 ОтЬН Ка88е1, Оетшапу), ленточные

- 3 027312 смесители компании Континентал Миксер, Оссео, Висконсин (СопИпеп1а1 М1\сг. Оккео, νίκοοηκίη), ленточные смесители и смесители КО88 от Чарльз Росс энд Сан Компани, Хауппауг, Нью-Йорк (СНаг1ек Рокк апб δοη Сотрапу, Наирраиде, Ые^ Уотк). Для полых стеклянных микросфер, обладающих малой плотностью, предпочтительно использование крытого или герметичного смесителя для предотвращения потери материала при наклоне. Также повсеместно рекомендуется использование смесителя с подогревом, который может достигать температур, достаточно высоких для испарения воды или других растворителей.

В некоторых воплощениях изобретения для подготовки к нанесению покрытия методом распыления полые стеклянные микросферы перемешиваются и по выбору нагреваются. Когда смеситель достигнет оптимальной флюидизации полых стеклянных микросфер и желаемой температуры, жидкое покрытие станет наноситься методом распыления на перемешиваемые стеклянные микросферы через воздушное (или азотное) распыляющее сопло, которое было разработано для нанесения покрытия методом распыления на частицы на протяжении определенного периода времени (обычно от 2 до 10 мин в зависимости от количества распространяемой жидкости). Полые стеклянные микросферы подвергаются продолжительному смешиванию во время и после нанесения покрытия методом распыления. После нанесения покрытия летучий растворитель, вода и/или реакционные продукты испаряются из смесителя, обычно ускоряемые обогревом. Покрытые полые стеклянные микросферы затем охлаждаются во время перемешивания.

Типичные варианты воплощения настоящего открытия включают, но не ограничиваются следующим:

1) способ получения флюида одним по одной из следующих технологий:

(а) отбор множества стеклянных микросфер, обладающих щелочными поверхностями;

(б) нанесение кислоты на поверхности множества стеклянных микросфер и (в) соединение покрытых стеклянных микросфер с (ί) составом, состоящим как минимум из двух сшиваемых полисахаридов, и (и) водой;

2) способ в соответствии с воплощением изобретения 1, в котором флюид не образует гель только после 66 дней в условиях окружающего воздуха;

3) способ в соответствии с любым предшествующим воплощением изобретения, в котором состав сшиваемых полисахаридов включает в себя как минимум два элемента из следующих: ксантановая смола, гуаровая смола, крахмал, зерно тамаринда, аравийская камедь, модифицированная аравийская камедь, гликоген, хитин и целлюлоза;

4) способ в соответствии с любым предшествующим воплощением изобретения, в котором вода в дальнейшем включает растворенную соль;

5) способ в соответствии с любым предшествующим воплощением изобретения, в котором предусмотрено растворение кислоты, используемой на этапе (б), во вспомогательном растворителе до их нанесения в качестве покрытия на поверхность множества стеклянных микросфер;

6) способ в соответствии с воплощением изобретения 5, в котором пропорция кислоты и вспомогательного растворителя составляет 1:1;

7) способ в соответствии с воплощением изобретения 6, в котором изопропиловый спирт является вспомогательным растворителем;

8) способ в соответствии с любым предшествующим воплощением изобретения, в котором стеклянные микросферы состоят из стекла, не растворимого в воде;

9) способ в соответствии с любым предшествующим воплощением изобретения, в котором уровень рН во флюиде находится в интервале от 6 до 8;

10) способ в соответствии с любым предшествующим воплощением изобретения, в дальнейшем предполагающий смешивание (ί) состава, состоящего как минимум из двух сшиваемых полисахаридов, и (ίί) воды до их соединения с покрытыми стеклянными микросферами на этапе (в);

11) способ в соответствии с любым предшествующим воплощением изобретения, в котором стеклянные микросферы полые;

12) способ в соответствии с любым предшествующим воплощением изобретения, в котором стеклянные микросферы твердые;

13) способ в соответствии с любым предшествующим воплощением изобретения, в котором в дальнейшем предполагается ввод как минимум одной добавки в состав флюида;

14) способ в соответствии с воплощением изобретения 13, в котором добавка включает в себя как минимум один из следующих элементов: добавки контроля щелочности и рН, бактерициды, уменьшители кальция, ингибиторы коррозии, пеноудаляющие агенты, эмульгаторы, добавки для снижения фильтрации, флоккулирующие агенты, вспенивающие агенты, ингибиторы гидрата, химические реагенты для ликвидации поглощений, агенты для смазки и очистки труб, ингибиторы гидратации сланцев, поверхностно-активные вещества, агенты теплоустойчивости, понизители вязкости, диспергаторы, увеличители вязкости и утяжелители;

15) флюид, включающий в себя следующее:

(а) состав, состоящий как минимум из двух сшиваемых полисахаридов;

- 4 027312 (б) вода и (в) стеклянные микросферы, обладающие смягченными поверхностями;

16) флюид в соответствии с воплощением изобретения 15, в дальнейшем включающий в себя уровень рН в интервале от 6 до 8;

17) флюид в соответствии с воплощениями изобретения 15 или 16, в дальнейшем включающий в себя растворенную соль;

18) флюид в соответствии с любым из воплощений изобретения 15, 16 или 17, в которых стеклянные микросферы включают в себя стекло, не растворимое в воде;

19) флюид в соответствии с любым из воплощений изобретения 15, 16, 17 или 18, в которых стеклянные микросферы полые;

20) флюид в соответствии с любым из воплощений изобретения 15, 16, 17 или 18, в которых стеклянные микросферы твердые;

21) флюид в соответствии с любым из воплощений изобретения 15, 16, 17, 18, 19 или 20, в которых составы сшиваемых полисахаридов включают в себя как минимум два из следующих компонентов: ксантановая смола, гуаровая смола, крахмал, зерно тамаринда, аравийская камедь, модифицированная аравийская камедь, гликоген, хитин и целлюлоза;

22) флюид в соответствии с любым из воплощений изобретения 15, 16, 17, 18, 19, 20 или 21, в дальнейшем включающий в себя как минимум одну добавку;

23) флюид в соответствии с воплощением изобретения 22, в котором добавка включает в себя как минимум один из следующих компонентов: добавки контроля щелочности и рН, бактерициды, уменьшители кальция, ингибиторы коррозии, пеноудаляющие агенты, эмульгаторы, добавки для снижения фильтрации, флоккулирующие агенты, вспенивающие агенты, ингибиторы гидрата, химические реагенты для ликвидации поглощений, агенты для смазки и очистки труб, ингибиторы гидратации сланцев, поверхностно-активные вещества, агенты теплоустойчивости, понизители вязкости, диспергаторы, увеличители вязкости и утяжелители.

Следующие примеры представлены для оказания помощи в понимании предмета настоящего изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие его объем. Если не указано иное, все составляющие и проценты приведены по массе.

Примеры

Материалы.

Полые стеклянные микросферы были приобретены в 3М Компани, Сейнт Пол, Эм Эн (3М Сотрапу, δΐ. Раи1, ΜΝ) под торговым наименованием 3М СЬЛ88 ВиВВЬЕ8 НС88000Х и 3М СЬЛ88 ВИВВЬЕ8 НС8 10000.

Ксантановая смола была приобретена в Эр Ти Вандербильт Компани, Норуолк, Коннектикут (К.Т. УапбетЪШ Сотрапу, ΝοηναΙΚ. Соппеейеи!) под торговым наименованием νΑΝΖΑΝ ΝΡ-ΕΌ.

Хлорид калия был приобретен в Малинкрот Бейкер, Филипсбург, Нью-Джерси (МаШпсктоФ Вакег, РЫШрзЪитд, ΝΤ).

Синтетические буровые агенты были приобретены под торговым наименованием ΚΕν ΌυδΤ и являются коммерчески доступными, например, в компании Дайверситиз Текнолоджис, Эдмонтон, Канада фкегеШеБ ТесЬпо1од1е8, Ебтойоп, Сапаба).

85% Фосфорная кислота была приобретена в Малинкрот Бейкер, Филипсбург, Нью-Джерси (Ма1БпсктоФ Вакег, РЫШрзЪитд, ΝΤ).

Эпоксидный силан был приобретен в Дау Корнинг, Мидланд, Мичиган (Эо\у Согптд, М1б1апб, МюЫдап) под торговым наименованием Ζ6040.

Аминосилан был приобретен в компании Дау Корнинг (Эо\у Сопипд) под торговым наименованием Ζ6020 и Ζ-6011.

Сравниваемый состав А.

Флюид был приготовлен в соответствии с процедурой, описываемой в стандарте ΑΡΙ 131 Рекомендованная практика для лабораторного испытания буровых растворов. Сначала был подготовлен 10% раствор хлорида калия посредством добавления 111 г хлорида калия в контейнер, содержащий 1 л воды. Затем 1 г νΑΝΖΑΝ ΝΡ-ΕΌ медленно отсыпали в 360 г раствора хлорида калия при одновременном перемешивании в смесителе (может быть приобретен в компании Ви Эм Эй -Гетцман, Райхшоф, Германия (VΜΑ-Сеΐζтаηи, КеШМюГ Сеттапу) под торговым наименованием ΌΙδΡΕΚδΑΜΑΤ) на большой скорости сдвига на протяжении 15 мин. После этого в состав добавили около 30 г ΚΕν ΌυδΤ, продолжая перемешивание на большой скорости сдвига при помощи смесителя на протяжении 15 мин.

Сравниваемые покрытые стеклянные микросферы А были получены в соответствии со следующей процедурой: 3М СБ-Αδδ ВиВВБ-Εδ НСδ8000X поместили в смеситель периодического действия (модель ЕМ 1300 может быть приобретена в компании Литлфорд Дэй, Флоренс, Кентукки (ТпОеГогб Оау, Иотеисе, ΚΥ) и перемешивали до флюидизации стеклянных микросфер. Затем стеклянные микросферы были покрыты аминосиланом (Ζ6020) при 10% покрытии по массе (т.е. на 100 г микросфер было использовано 10 г раствора для покрытия). Раствор для покрытия был нанесен методом распыления на перемешиваемые стеклянные микросферы через воздушное распылительное сопло в течение 3-5 мин. Не пре- 5 027312 кращая перемешивание, покрытые стеклянные микросферы были нагреты до температуры 130°С в течение 20-30 мин с последующим охлаждением до комнатной температуры.

Сравниваемый состав А был получен посредством смешивания 108,8 г флюида с 10 г сравниваемых покрытых стеклянных микросфер А в лабораторном стеклянном сосуде емкостью 500 мл. Сосуд накрыли крышкой и встряхнули перед помещением в вибрационное сито на 40 мин с целью завершения процесса смешивания. Затем измерили рН и поместили стакан на стенд на 15 дней для установления образования геля посредством визуального контроля.

Сравниваемый состав Б.

Сравниваемые покрытые стеклянные микросферы Б были получены в соответствии с процедурой, описанной в сравниваемом составе А, за исключением того факта, что стеклянные микросферы были покрыты эпоксидным силаном (Ζ6040). Сравниваемый состав Б подготовили посредством смешивания 83,75 г флюида, полученного в соответствии со сравнительным примером А, и 7,7 г сравниваемых покрытых стеклянных микросфер Б.

Сравниваемый состав В.

Сравниваемый состав В был получен посредством смешивания 108,8 г флюида, полученного в соответствии со сравнительным примером А, и 10 г непокрытых 3М ОБАЗЗ ВЦВВБЕЗ НОЗ8000Х.

Состав 1.

Покрытые стеклянные микросферы 1 были получены в соответствии с процедурой, описанной в сравниваемом составе А, за исключением того факта, что 3М ОБАЗЗ ВЦВВБЕЗ ΗΘ310000 были покрыты при 3% начальной массе покрытия раствором фосфорной кислоты 85% по массовой доле разбавленным в изопропиловом спирте в пропорции 1:1. Состав 1 был получен посредством смешивания 100 г флюида, полученного в соответствии со сравниваемым составом А, и 10 г покрытых стеклянных микросфер 1.

Было проведено измерение рН каждого состава с использованием базового настольного рН метра, коммерчески доступного под торговым наименованием РегНесТ, модель Οτίοη 320 может быть приобретена в компании Термо Сайнтифик, Валсам, Массачусетс (Тйегто Зшепййс, ХУаННат, Маззасйизейз). Образцы составов были помещены на стенд на 15 дней с целью установления образования геля посредством визуального осмотра. Итоговые данные сравниваемых составов А, Б и В, а также значений рН и образования геля (зафиксированного в качестве функции времени) указаны в таблице, представленной ниже.

Состав, рН и образование геля

Примеры	Стеклянные микросферы	Покрытие	Масса покрытия (%)	Флюид (гр.)	Стеклянные микросферы (гр.)	рН	Образование геля (дни)
Сравниваемый раствор А	ЗМ ОЬАЗЗ ВиВВЬЕ8 НС358ОООХ	Аминосилан Ζ6020	10	108,8	10	8,84	4
Сравниваемый раствор Б	ЗМ СБА85 виввьЕЗ Η088000Χ	Эпоксидный силан Ζ6040	10	83,75	7,7	9,62	4
Сравниваемый раствор В	ЗМ ОЬА88 виввьЕЗ НС38000Х	н/д	0	108,8	10	8,49	4
Раствор 1	ЗМ СБА38 виввьЕЗ НОЗ10000	85% фосфорная кислота	3	100	10	6,23	н/д

Различные модификации и изменения данного изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники без отклонения от объема и сущности изобретения; также необходимо понимать, что данное изобретение не ограничивается воплощениями, представленными в настоящем документе.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения сохраняющего жидкую форму бурового раствора, включающий:

(а) отбор множества стеклянных микросфер, обладающих щелочными поверхностями;

(б) нанесение кислоты на поверхности множества стеклянных микросфер и (в) соединение покрытых стеклянных микросфер с (ί) составом, состоящим как минимум из двух сшиваемых полисахаридов, и (ίί) водой.
2. Способ в соответствии с п.1, в котором раствор не образует гель только после 66 дней в условиях окружающего воздуха.
3. Способ в соответствии с п.1, в котором состав сшиваемых полисахаридов включает в себя как минимум два элемента из следующих: ксантановая смола, гуаровая смола, крахмал, зерно тамаринда, аравийская камедь, модифицированная аравийская камедь, гликоген, хитин и целлюлоза.
4. Способ в соответствии с п.1, в котором вода в дальнейшем включает растворенную соль.
5. Способ в соответствии с п.1, в дальнейшем включающий растворение кислоты, используемой на этапе (б) во вспомогательном растворителе до их нанесения в качестве покрытия на поверхность множества стеклянных микросфер.
6. Способ в соответствии с п.5, в котором пропорция кислоты и вспомогательного растворителя составляет 1:1.
7. Способ в соответствии с п.6, в котором изопропиловый спирт является вспомогательным растворителем.
8. Способ в соответствии с п.1, в котором стеклянные микросферы состоят из стекла, не растворимого в воде.
9. Способ в соответствии с п.1, в котором уровень рН в растворе находится в интервале от 6 до 8.
10. Способ в соответствии с п.1, в дальнейшем включающий смешивание (ί) состава, состоящего как минимум из двух сшиваемых полисахаридов, и (ίί) воды до их соединения с покрытыми стеклянными микросферами на этапе (в).
11. Способ в соответствии с п.1, в котором стеклянные микросферы полые.
12. Способ в соответствии с п.1, в котором стеклянные микросферы твердые.
13. Способ в соответствии с п.1, в котором в дальнейшем предполагается ввод как минимум одной добавки в состав раствора.
14. Способ в соответствии с п.13, в котором добавка включает в себя как минимум один из следующих элементов: добавки контроля щелочности и рН, бактерициды, уменьшители кальция, ингибиторы коррозии, пеноудаляющие агенты, эмульгаторы, добавки для снижения фильтрации, флоккулирующие агенты, вспенивающие агенты, ингибиторы гидрата, химические реагенты для ликвидации поглощений, агенты для смазки и очистки труб, ингибиторы гидратации сланцев, поверхностно-активные вещества, агенты теплоустойчивости, понизители вязкости, диспергаторы, увеличители вязкости и утяжелители.
15. Буровой раствор, полученный способом по п.1, включающий в себя:

(а) состав, состоящий как минимум из двух сшиваемых полисахаридов;

(б) воду и (в) стеклянные микросферы, имеющие нейтральные поверхности, полученные путем нанесения кислоты.
16. Флюид в соответствии с п.15, в дальнейшем включающий в себя уровень рН в интервале от 6 до 8.
17. Раствор в соответствии с п.15 или 16, в дальнейшем включающий в себя растворенную соль.
18. Раствор в соответствии с п.15, в котором стеклянные микросферы включают в себя стекло, не растворимое в воде.
19. Раствор в соответствии с п.15, в котором стеклянные микросферы полые.
20. Раствор в соответствии с п.15, в котором стеклянные микросферы твердые.
21. Раствор в соответствии с п.15, в котором составы сшиваемых полисахаридов включают в себя как минимум два из следующих компонентов: ксантановая смола, гуаровая смола, крахмал, зерно тамаринда, аравийская камедь, модифицированная аравийская камедь, гликоген, хитин и целлюлоза.
22. Раствор в соответствии с п.15, в дальнейшем включающий в себя как минимум одну добавку.
23. Раствор в соответствии с п.22, в котором добавка включает в себя как минимум один из следующих компонентов: добавки контроля щелочности и рН, бактерициды, уменьшители кальция, ингибиторы коррозии, пеноудаляющие агенты, эмульгаторы, добавки для снижения фильтрации, флоккулирующие агенты, вспенивающие агенты, ингибиторы гидрата, химические реагенты для ликвидации поглощений, агенты для смазки и очистки труб, ингибиторы гидратации сланцев, поверхностно-активные вещества, агенты теплоустойчивости, понизители вязкости, диспергаторы, увеличители вязкости и утяжелители.