改良的水基隔熱流體及相關方法

2023-05-16 18:47:41 2

專利名稱：改良的水基隔熱流體及相關方法
改良的水基隔熱流體及相關方法
對相關申請的交叉引用
本申請是2007年3月14日提交的名為「改良的水基隔熱流體及相關方法 (Improved Aqueous-Based Isulating Fluids and Related Methods) 」 的美國專利 申請11/685,909的部分延續，所述申請的全部內容通過引用結合在此，並且根據35U. S. C. § 120要求其優先權。
背景
本發明涉及隔熱流體，並且更具體地，涉及在高溫下具有較高穩定性的具有較低 導熱性的水基隔熱流體，所述水基隔熱流體可以用於，例如，需要隔熱流體的應用中，比如 管道和地下應用(例如，使石油生產導管隔熱的應用)。
隔熱流體經常被用於其中將流體置於介於第一管道系統(tubing)和第二管道系 統或者井眼的牆壁之間的環狀空間內的地下操作中。隔熱流體起著使可能處於第一管道系 統內的第一流體(例如，烴流體)隔絕包圍第一管道系統或第二管道系統的環境隔熱的作 用以使得能夠最佳地回收烴流體。例如，如果周圍環狀空間境非常冷，則認為隔熱流體保護 第一管道系統中的第一流體不受環境的影響以使其能夠有效地流過生產管道系統例如第 一管道系統到其它設備。這是令人想要的，因為傳熱能夠導致以下問題比如較重烴的沉 澱、流量的嚴重降低，以及在一些情況下，套管擠毀。另外，當被用於封隔器應用中時，需要 適宜量的靜水頭壓力。因而，為了這個原因以及為了提供必需的靜水力，經常使用較高密度 的隔熱流體。
這樣的流體也可以被用於涉及用於類似目的的管道的類似的應用，例如，保護處 於管道內的流體不受周圍環境條件的影響以使該流體能夠有效地流過管道。隔熱流體也可 以被用於其它其中需要控制傳熱的隔熱應用中。這些應用可能涉及或可能不涉及烴。
有益的隔熱流體優選具有低的固有導熱性，並且也應該保持膠狀以防止尤其是能 夠帶走熱量的對流。另外，優選的隔熱流體應該是水基的，並且易於處理和使用。此外，對 於最佳性能而言，優選的流體應該長時間耐受超高的溫度(例如，400° F以上的溫度)。
傳統的水基隔熱流體一直受限於許多缺點。首選，許多缺點與溫度限制有關。典型 地，大多數水基隔熱流體僅在不超過對0° F穩定相對短的時間。這是有問題的，因為其可 以導致流體的提前退化，所述提前退化可以使流體起不到它隔熱第一流體的所需作用。許 多傳統水基隔熱流體的第二個普遍限制是它們的密度範圍。典型地，這些流體具有12. 5ppg 的密度上限。常常，較高的密度對於所選應用保持足夠的壓力是適宜的。另外，大多數水 基隔熱流體具有過度的導熱性，其意味著這些流體對於控制傳導性熱傳遞是不夠高效或有 效的。此外，當需要稠化的流體來消除對流時，常常為了在目前水性基液(aqueous base fluid)中獲得所需的粘度，而使得流體可能變得太稠而不能被泵入到位。一些水性基液還 可以具有可能與各種使用的鹽水不相容的不同的耐鹽性，其限制了操作者對於在某些情況 下使用何種流體的選擇。
在一些情況下，隔熱流體可以是油基的。某些油基流體可以提供優勢因為它們可 以具有比它們的水性相應物(counterpart)更低的導熱性。然而，許多不利條件也與這些流體相關。首先，油基隔熱流體難以「增重」，意味著可能難以獲得應用所需的必要的密度。 其次，油基流體可能存在必須被控制的毒性和其它環境問題，特別是當這樣的流體被用於 深海應用時。另外，如果使用水性完井流體則可能有界面問題。使用油基隔熱流體時存在 的另一個難題是對於它們與可能存在於第一管道系統管線中的任何彈性密封件的相容性 的憂慮。
另一個可以用於使第一管道系統隔熱的方法包括使用真空隔熱管道系統。然而， 此方法也可能存在不利條件。首先，當將真空管道系統設置在完井柱(completion string) 上時，真空管道系統的零件可能失靈。這可能成為涉及大量停機時間的高成本的問題。在 嚴重的情況下，第一管道系統可能擠毀。其次，真空隔熱管道系統可能是非常昂貴的並且難 於安置。此外，在許多情況下，在真空管道系統中的接頭和連接接頭處的傳熱可能是成問題 的。這些可能導致管道系統中的「熱點」。
概述
本發明涉及隔熱流體，並且更具體地，涉及在高溫下具有較高穩定性的具有較低 導熱性的水基隔熱流體，所述水基隔熱流體可以用於，例如，需要隔熱流體的應用中，比如 管道和地下應用(例如，使石油生產管道隔熱的應用)。
在一個實施方案中，本發明提供一種方法，所述方法包括在第一管道系統和第二 管道系統之間設置環狀空間；提供包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸鹽的水基 隔熱流體，並將所述水基隔熱流體置於所述環狀空間中。在一些實施方案中，所述水基隔熱 流體還包含聚合物。
在一個實施方案中，本發明提供一種方法，所述方法包括提供設置在井眼中的容 納有第一流體的管道系統，使得在管道系統和井眼的表面之間形成環狀空間；提供包含水 性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸鹽的水基隔熱流體，並將所述水基隔熱流體置於所 述環狀空間中。在一些實施方案中，所述水基隔熱流體還包含聚合物。
在一個實施方案中，本發明提供一種方法，所述方法包括提供第一管道系統，所 述第一管道系統包含容納有第一流體的管道的至少一部分；提供基本上包圍所述第一管道 系統的第二管道系統，從而在所述第一管道系統和所述第二管道系統之間產生環狀空間； 提供包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸鹽的水基隔熱流體，並將所述水基隔熱 流體置於所述環狀空間中。在一些實施方案中，所述水基隔熱流體還包含聚合物。
在一個實施方案中，本發明提供一種包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽 酸鹽的水基隔熱流體。在一些實施方案中，所述水基隔熱流體還包含聚合物。
在另一個實施方案中，本發明提供形成水基隔熱流體的方法，所述方法包括混合 水性基液和水混溶性有機液體以形成混合物；將至少一種層狀矽酸鹽添加到所述混合物 中；使所述矽酸鹽進行水合；將包含所述層狀矽酸鹽的混合物置於選定的位置；使所述包 含層狀矽酸鹽的混合物活化以在其中形成凝膠。在一些實施方案中，可以將聚合物添加到 所述混合物中並使其水合。任選地，可以將交聯劑加添到包含所述聚合物的混合物中以使 所述聚合物交聯。
本發明的特徵和優點對於本領域技術人員將是顯而易見的。儘管本領域技術人員 可以做出許多變化，但是這樣的變化也是在本發明的精神內的。
附圖簡述
這些附圖示例了本發明的一些實施方案的某些方面，但是不應當被用於限制或限 定本發明。


圖1列出了在實施例部分中實施例1所述的用於配方中的材料以及它們的用量。
圖2示例了來自於被加熱至約190° F達5000分鐘以活化交聯劑並使粘度增加的 的流體的數據。
圖3列出了可以用於如實施例部分中實施例2中所描述的配方中的材料以及它們 的大致的用量。
圖4示例了來自於在約10，OOOpsi、約45，000秒內從約100 ° F被加熱至約 600° F的流體的數據。
優選實施方案的描述
本發明涉及隔熱流體，並且更具體地，涉及在高溫下具有較高穩定性的具有較低 導熱性的水基隔熱流體，所述水基隔熱流體可以用於，例如，需要隔熱流體的應用中，比如 管道和地下應用(例如，使石油生產導管隔熱的應用)。本發明的水基隔熱流體可以被用於 任何需要隔熱流體的應用中。優選地，它們可以在管道和地下應用中使用。
本發明的改良的水基隔熱流體和方法具有許多潛在的優勢，本文中提及了僅其中 的一些。所述許多優勢之一是流體可以具有被提高的熱穩定性，其使得它們能夠有利地用 於許多應用中。其次，在一些實施方案中，本發明的水基隔熱流體可以具有比傳統水基隔熱 流體更高的密度，並因此，在該方面表現出獨特的優勢。另外，本發明的水基隔熱流體具有 相對低的導熱性，這被認為在某些應用中是特別有利的。在一些實施方案中，這些流體被認 為是非常耐用的。此外，在一些實施方案中，本發明的流體提供具有以下特徵的水基粘性 隔熱流體寬的流體密度範圍，降低的導熱性，以及在溫度超過當前工業標準的溫度時(例 如，甚至在約600° F以上的溫度時，這取決於包含的有機液體)穩定的凝膠特性。另一個 潛在的優勢是這些流體可以防止在隔熱流體本身或者被隔熱的流體內形成水合物。得益於 此公開內容，本發明的其它優勢和目標對於本領域技術人員可以是明顯的。
在某些實施方案中，本發明的水基隔熱流體包含水性基液、水混溶性有機液體和 層狀矽酸鹽。在某些實施方案中，本發明的水基隔熱流體包含水性基液、水混溶性有機液 體、層狀矽酸鹽和任選的合成聚合物。在一些情況下，可以通過使用適當的交聯劑或向流體 中加入適當的交聯劑而將所述聚合物交聯。因此，在本文中使用的術語「聚合物」是指可能 交聯或可能沒有交聯的低聚物、共聚物、三元共聚物等。任選地，本發明的水基隔熱流體可 以包含其它添加劑，比如緩蝕劑、PH調節劑、殺生物劑、玻璃珠、空心球(例如，空心微球)、 流變改進劑、緩衝劑、水合抑制劑、破壞劑、示蹤劑、輔助增重劑(additional weighting agent)、增粘劑(viscosifier)、表面活性劑以及它們中的任何添加劑的組合。受益於此公 開內容的本領域技術人員可以意識到的，其它添加劑也可以適當地並有利地與本發明的水 基隔熱流體一起使用。
可以用於本發明的水基隔熱流體的水性基液包括任何適用於隔熱、地下或管道應 用中的水性流體。在一些情況下，可以使用鹽水，例如當需要相對較稠的水基隔熱流體時 (例如，密度為10.5ppg以上)；然而，可以觀察到的是，本發明的流體可能比其它流體(比 如包含如本文中所述的聚合物但沒有包含如酸鈉、甲酸鈉、甲酸鉀、甲酸銫，以及這些鹽水的組合和衍生物。其它鹽水也可能是適宜的。 所用的具體的鹽水可以根據所得水基隔熱流體的所需密度或者與其它可能存在的完井流 體鹽水的相容性而確定。可以在一些情況下使用較濃的鹽水。適合於所討論應用的密度應 該按受益於此公開內容的本領域技術人員的判斷使用。當決定將要包含多少水性流體時， 所遵從的一般原則是水性流體組分應包含在考慮高溫水基隔熱流體中存在的其它組分的 量後的餘量。
本發明的水基隔熱流體中可以包含的水混溶性有機液體包括具有相對低的導熱 性(例如，導熱性為水的約一半以下)的水混溶性材料。關於「水混溶性」，其表示約5g以 上的有機液體分散在IOOg的水中。適合的水混溶性有機液體包括但不限於酯、胺、醇、多元 醇、二醇醚，或者它們的組合以及衍生物。合適的酯的實例包括低分子量酯；具體實例包括 但不限於甲酸甲酯、乙酸甲酯和乙酸乙酯。組合及衍生物也是適合的。適合的胺的實例包 括低分子量胺；具體實例包括但不限於二乙胺、2-氨基乙醇和2-( 二甲基氨基)乙醇。組 合及衍生物也是適合的。適合的醇的實例包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等。組合及衍生物 也是適合的。二醇醚的實例包括乙二醇丁醚、二甘醇甲醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚等。 組合及衍生物也是適合的。這些中，在大多數情況下多元醇通常比其它液體優選，因為通常 認為它們表現出更高的熱穩定性和化學穩定性、更高的閃點值，並且更有利於彈性體材料。
適合的多元醇是那些含有兩個以上羥基的脂族醇。優選多元醇是至少部分水混溶 性的。可以用於本發明的水基隔熱流體的適合的多元醇的實例包括但不限於水溶性的二 醇，比如乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、二甘醇、三甘醇、二丙二醇和三丙二醇，這些 多元醇的組合，它們的衍生物，以及通過使環氧乙烷和環氧丙烷(ethylene and propylene oxide)或聚乙二醇和聚丙二醇與活性氫類化合物(例如，多元醇、多元羧酸、多元胺或多 酚)反應形成的反應產物。乙烯的聚二醇(polyglycols of ethylene)通常被認為在分子 量至少在20，000那麼高時是水混溶性的。丙烯的聚二醇(polyglycols of propylene), 雖然表現出比乙二醇稍好的研磨效率，但是被認為在分子量至多僅約1，000時是水混溶性 的。其它可以預期的二醇包括新戊二醇、戊二醇、丁二醇以及如丁炔二醇和丁烯二醇這樣的 不飽和二醇。除二醇以外，可以使用三醇、甘油以及如環氧乙烷或環氧丙烷這樣的衍生物。 其它更高的多元醇可以包括季戊四醇。另一種預期的多羥基醇是糖醇。糖醇是通過碳水化 合物的還原獲得的，並且與上述多元醇非常地不同。這些醇的組合及衍生物也是適合的。
對於使用的多元醇的選擇很大地取決於所需的流體密度。考慮的其它因素包括導 熱性。對於較高密度流體(例如，10.5ppg以上)而言，較高密度多元醇可能是優選的，例 如，在一些情況下三甘醇或甘油可能是適宜的。對於較低密度應用，可以使用乙二醇或丙二 醇。在一些情況下，可能需要更多的鹽以將流體充分地增重至適宜的密度。在某些實施方 案中，應使用的多元醇的量可以取決於流體的導熱性上限和流體的適宜密度。如果導熱性 上限為0. 17BTU/hft° F，則多元醇的濃度可以為本發明的高溫水基隔熱流體的約40%至 約99%。更優選的範圍可以為約70%至約99%。
可以適合於在本發明中使用的層狀矽酸鹽的實例包括但不限於綠土、蛭石、膨脹 性氟化雲母(swellable fluoromica)、蒙脫石、貝得石、鋰蒙脫石和滑石粉。高溫、電解質 穩定的合成鋰蒙脫石在一些實施方案中可能是特別有用的。根據本發明使用的合成鋰蒙 脫石粘土的一個實例為可商購自英國的Laporte Absorbents Company of Cheshire的7"LAPONITE RD」。這些矽酸鹽中任意的混合物也可以是適合的。在優選的實施方案中，矽 酸鹽可以是至少部分水溶性的。在一些實施方案中，層狀矽酸鹽可以是天然的層狀矽酸鹽 或者合成的層狀矽酸鹽。在某些實施方案中，矽酸鹽應佔流體容重的約0. 至約15%，並 且更優選地，佔流體容重的約0. 5%至約4%。
合成聚合物的夾雜物可用於尤其是製備表現凝膠性質的流體。任選地可以適用於 本發明的合成聚合物的實例包括但不限於丙烯酸類聚合物、丙烯酸酯聚合物、丙烯酸衍生 物聚合物、丙烯酸類均聚物、丙烯酸酯均聚物(比如聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸丁酯)和 聚(丙烯酸2-乙基己基酯))、丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸衍生物聚合物、甲基丙烯酸類 均聚物、甲基丙烯酸酯均聚物(比如聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯醯胺均聚物、η-乙烯基 吡咯烷酮和聚丙烯醯胺類共聚物、聚(甲基丙烯酸丁酯)、和聚(甲基丙烯酸2-乙基己基 酯))、η-乙烯基吡咯烷酮、丙烯醯氨-甲基-丙烷磺酸酯聚合物、丙烯醯氨-甲基-丙烷磺 酸酯衍生物聚合物、丙烯醯氨-甲基-丙烷磺酸酯共聚物、和丙烯酸/丙烯醯氨-甲基-丙 烷磺酸酯共聚物，以及它們的組合。共聚物和三元共聚物也可以是適合的。這些聚合物中 的任意的混合物也可以是適合的。在優選的實施方案中，聚合物應該是至少部分水溶性的。 適合的聚合物可以是陽離子的、陰離子的、非離子的或兩性離子的。在某些實施方案中，聚 合物應該佔流體容重的約0. 至約15%，並且更優選地，約0. 5%至約4%。
為了獲得對於本發明的水基隔熱流體的適宜的凝膠特性和熱穩定性，可以通過適 當的交聯劑使流體中包含的聚合物交聯。在本發明的那些需要使聚合物交聯的實施方案 中，任選地並優選地，可以將一種或多種交聯劑添加到流體中以使聚合物交聯。
一類適合的交聯劑是酚組分(或酚前體)和甲醛(或甲醛前體)的組合。適合 的酚組分或酚前體包括但不限於苯酚、氫醌、水楊酸、水楊醯胺、阿司匹林、對羥基苯甲酸甲 酯、乙酸苯酯、水楊酸苯酯、鄰氨基苯甲酸、對氨基苯甲酸、間氨基苯酚、糠醇和苯甲酸。適合 的甲醛前體可以包括但不限於六亞甲基四胺、乙二醛和1，3，5_三噁烷。這種交聯劑體系需 要約250° F來熱活化以使聚合物交聯。另一類適合的交聯劑是聚烷基亞胺。這種交聯劑 需要約90° F來活化以使聚合物交聯。這種交聯劑可以單獨使用或與本文中所討論的其它 交聯劑中的任何一種一起使用。
另一類可以使用的交聯劑包括無毒的不含金屬離子的有機交聯劑。這樣的有機交 聯劑的實例是聚烯化亞胺(例如，聚乙烯亞胺)、聚烯化多胺和它們的混合物。另外，可以使 用水溶性多官能脂族胺、芳基烷基胺和雜芳基烷基胺。
當本發明的流體包含適合的交聯劑時，該交聯劑可以以足以提供尤其是適宜的交 聯度的量存在於本發明的流體中。在某些實施方案中，在本發明的流體中一種或多種交聯 劑可以存在的量的範圍為流體容重的約0. 0005%至約10%。在某些實施方案中，在本發明 的流體中一種或多種交聯劑可以存在的量的範圍為流體容重的約0.001%至約5%。受益 於此公開內容，本領域技術人員將基於尤其是具體應用的溫度條件、使用的聚合物的種類、 聚合物的分子量、所需的粘度等級和/或流體的PH確認本發明的流體中包含的交聯劑的適 宜的量。
儘管可以使用任何適合的用於形成本發明的隔熱流體的方法，但是在一些實施方 案中，本發明的水基隔熱流體可以在環境溫度和壓力條件下通過將水和所選擇的水混溶性 有機液體混合來配製。水和水混溶性有機液體優選可以被混合，使得水混溶性有機液體混溶於水中。隨後可以加入選擇的矽酸鹽並且將其混合至水和水混溶性有機液體混合物中， 直至矽酸鹽被水合。隨時可以添加選擇的添加劑，包括聚合物。優選地，任何添加劑都被分 散在混合物中。如果需要，可以加入交聯劑。如果使用，則應將其分散在混合物中。然而， 交聯通常在熱活化之前不發生，在地下應用中，其優選在井下發生；這可以減輕任何可能作 為在置入前活化的結果而發生的泵送困難。活化導致流體形成凝膠。如在本文中使用，術 語「凝膠」及其派生詞是指呈現為一些膠體分散體的半固體、膠狀的狀態。一經活化，凝膠 應留在原地並且在可忽略的脫水收縮的情況下是耐久的。
在一些實施方案中，通過將矽酸鹽水合而形成的凝膠可以具有約100，000釐泊的 零剪切粘度，所述零剪切粘度是用Anton Paar ControlledStress !Geometer在標準條件 下使用標準的操作程序測量的。
當膠凝時，如果流體含有聚合物，則移除凝膠的一種方法可以包括使用適當的方 法和/或組合物稀釋或破壞凝膠內的交聯和/或聚合物結構以允許回收或移除凝膠。另一 種方法可以包括通過例如空氣或液體將凝膠物理移除。
在一些實施方案中，可以在井現場或管道位置的運行中(on-the-fly)製備本發 明的水基隔熱流體。在其它實施方案中，可以在現場外(off-site)製備本發明的水基隔熱 流體並將其輸送至使用現場。在輸送流體過程中，技術人員應該注意流體的活化溫度。
在一個實施方案中，本發明提供一種方法，所述方法包括提供第一管道系統；提 供基本上包圍第一管道系統的第二管道系統，從而在第一管道系統和第二管道系統之間形 成環狀空間；提供包含水性基液、多元醇和層狀矽酸鹽的水基隔熱流體；以及將水基隔熱 流體置於所述環狀空間中。在一些實施方案中，水基隔熱流體也包含聚合物。管道系統可 以具有任何適合於所選應用的形狀。在一些情況下，第二管道系統的長度可以不與第一管 道系統的長度相同。在一些情況下，管道系統可以包括大裝置的一部分。在一些情況下，水 基隔熱流體可以與整個的第一管道系統從這端到那端接觸，但是在其它情況下，水基隔熱 流體可以僅被置於環狀空間的一部分中並從而僅接觸第一管道系統的一部分。在一些情況 下，第一管道系統可以是設置在井眼中的生產管道系統。在一些情況下，管道系統可以被設 置在地熱井眼中。生產管道系統可以被設置在近海區域。在其它情況下，生產管道系統可 以被設置在寒冷的氣候中。在其它情況下，第一管道系統可以為能夠將流體從一個區域傳 送到第二個區域的管道。
在一個實施方案中，本發明提供一種方法，所述方法包括提供第一管道系統；提 供基本上包圍第一管道系統的第二管道系統，從而在第一管道系統和第二管道系統之間產 生環狀空間；提供包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸鹽的水基隔熱流體；以及 將水基隔熱流體置於環狀空間中。在一些實施方案中，水基隔熱流體還包含聚合物。
在一個實施方案中，本發明提供一種方法，所述方法包括提供容納第一流體的管 道系統，所述管道系統被設置在井眼中以使得在管道系統和井眼的表面形成環狀空間；提 供包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸鹽的水基隔熱流體；已經將水基隔熱流體 置於環狀空間中。在一些實施方案中，水基隔熱流體還包含聚合物。
在一個實施方案中，本發明提供一種方法，所述方法包括提供第一管道系統，所 述第一管道系統包括容納第一流體的管道的至少一部分；提供基本上包圍第一管道系統的 第二管道系統，從而在第一管道系統和第二管道系統之間形成環狀空間；提供包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸鹽的水基隔熱流體；以及將水基隔熱流體置於環狀空間 中。在一些實施方案中，水基隔熱流體還包含聚合物。
在一個實施方案中，本發明提供包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸鹽 的水基隔熱流體。在一些實施方案中，水基隔熱流體還包含聚合物。
在另一個實施方案中，本發明提供形成水基隔熱流體的方法，所述方法包括混合 水性基液和水混溶性有機液體以形成混合物；向所述混合物中加入至少一種層狀矽酸鹽； 使層狀矽酸鹽水合；將包含層狀矽酸鹽的混合物置於選擇的位置；使包含層狀矽酸鹽的混 合物活化以在其中形成凝膠。在一些實施方案中，可以將聚合物添加到混合物中並使其水 合。任選地，可以將交聯劑添加到包含聚合物的混合物中以使聚合物交聯。
為了便於更好地理解本發明，給出一些實施方案的某些方面的下列實施例。下列 實施例決不應被解讀為限制或限定本發明的整個範圍。實施例
[ [ [Ryan-證實這些實施例是完全如以下所寫進行的。]]]
實施例1
我們研究了在用於使流體隔熱的水性基液中作為增粘劑/膠凝劑使用的無機、有 機、粘土和聚合材料的各種組合的配方和測試。我們進行了一系列的測試，其中評價並比較 了各種流體的溶解性、導熱性、熱穩定性、PH、凝膠化性質、流變行為和毒性。或許最重要地， 評價了從37° 至觀0° F及以上的範圍內的熱穩定性。經過短的和長的時間進行這些測 試。圖1列出了配方中使用的材料和測試的量。這決不應被理解為關於本發明的窮舉的實 施例或者作為對於本發明在任何方面的限定。
熱穩定性和靜態老化將流體的所有配方在溫度>約觀0° F的條件下靜態老化2 個月。所測試流體的配方和性質顯示在下表1和2中。大部分流體在交聯體系顯示出粘度 增加並且這看來是完全的膠凝化行為的情況下看來保持完整。我們認為，這些體系看來表 現出比包括大量生物高分子(例如，黃原膠、汶萊膠(welan gum)和迪優坦膠(diutan gum) 和無機粘土並且通常在250° F三天後就被破壞的其它流體更理想的穩定性質。另外，關於 這些所測試配方的熱穩定性，對任何樣品都觀察到小於1 %的脫水收縮。
除靜態試驗以外，還使用高溫粘度計對樣品4進行評價以檢測交聯劑的熱活化 (圖幻。使流體在190° F經受低剪切速率，同時粘度測量顯示隨時間的增長，在約5000分 鍾時達到最大的可記錄水平。
表1. IPF配方和靜態老化前的性質
權利要求
1.一種方法，所述方法包括提供在第一管道系統和第二管道系統之間的環狀空間；提供水基隔熱流體，所述水基隔熱流體包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸 鹽；和將所述水基隔熱流體置於所述環狀空間中。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述水基隔熱流體還包含聚合物。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述水基隔熱流體還包含至少一種選自由以下各 項組成的組中的添加劑緩蝕劑、PH調節劑、殺生物劑、玻璃珠、空心球、空心微球、流變改 進齊IJ、緩衝劑、水合抑制劑、破壞劑、示蹤劑、輔助增重劑、增粘劑和表面活性劑。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述水基流體包括至少一種選自由下列各項組成 的組中的鹽水NaCl、NaBr、KCl、CaCl2、CaBr2、ZrBr2、碳酸鈉、甲酸鈉、甲酸鉀和甲酸銫，以及 它們的衍生物。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述水混溶性有機液體包括至少一種選自由下列 各項組成的組中的液體酯，胺，醇，多元醇，二醇醚，以及它們的衍生物。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述多元醇包括至少一種選自由以下各項組成的 組中的多元醇水溶性的二醇；乙二醇；丙二醇；聚乙二醇；聚丙二醇；二甘醇；三甘醇；二 丙二醇；三丙二醇；通過使環氧乙烷和環氧丙烷與活性氫類化合物反應形成的反應產物； 通過使聚乙二醇和聚丙二醇與活性氫類化合物反應形成的反應產物；新戊二醇；戊二醇； 丁二醇；不飽和二醇；丁炔二醇；丁烯二醇；三醇；甘油；乙烯加合物；環氧丙烷加合物；季 戊四醇；糖醇；以及它們的衍生物。
7.根據權利要求1所述方法，其中所述層狀矽酸鹽包括至少一種選自由下列各項組成 的組中的層狀矽酸鹽綠土、蛭石、膨脹性氟化雲母、蒙脫石、貝得石、鋰蒙脫石和滑石粉。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述層狀矽酸鹽是合成的層狀矽酸鹽。
9.根據權利要求7所述的方法，其中所述層狀矽酸鹽在所述流體中存在的量在所述流 體重量的約0. 至約15%的範圍內。
10.根據權利要求7所述的方法，其中所述水混溶性有機液體在所述流體中存在的量 在所述流體重量的約40%至約99%的範圍內。
11.一種方法，所述方法包括提供包括包含第一流體的管道系統的裝置，所述管道系統被設置在井眼內，使得在所 述管道系統和所述井眼的表面之間形成環狀空間；提供水基隔熱流體，所述水基隔熱流體包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸 鹽；以及將所述水基隔熱流體置於所述環狀空間中。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述水基隔熱流體還包含聚合物。
13.根據權利要求11所述的方法，其中所述水基流體包括至少一種選自由下列各項組 成的組中的鹽水NaCl、NaBr、KCl、CaCl2、CaBr2、ZrBr2、碳酸鈉、甲酸鈉、甲酸鉀和甲酸銫，以 及它們的衍生物。
14.根據權利要求11所述的方法，其中所述水混溶性有機液體包括至少一種選自由下 列各項組成的組中的液體酯，胺，醇，多元醇，二醇醚，以及它們的衍生物。
15.根據權利要求14所述的方法，其中所述多元醇包括至少一種選自由以下各項組成 的組中的多元醇水溶性的二醇；乙二醇；丙二醇；聚乙二醇；聚丙二醇；二甘醇；三甘醇； 二丙二醇；三丙二醇；通過使環氧乙烷和環氧丙烷與活性氫類化合物反應形成的反應產 物；通過使聚乙二醇和聚丙二醇與活性氫類化合物反應形成的反應產物；新戊二醇；戊二 醇；丁二醇；不飽和二醇；丁炔二醇；丁烯二醇；三醇；甘油；環氧乙烷加合物；環氧丙烷加 合物；季戊四醇；糖醇；以及它們的衍生物。
16.根據權利要求11所述方法，其中所述層狀矽酸鹽包括至少一種選自由下列各項組 成的組中的層狀矽酸鹽綠土、蛭石、膨脹性氟化雲母、蒙脫石、貝得石、鋰蒙脫石和滑石粉。
17.根據權利要求12所述的方法，其中所述層狀矽酸鹽是合成的層狀矽酸鹽。
18.一種方法，所述方法包括提供第一管道系統，所第一管道系統包括容納第一流體的管道的至少一部分；提供第二管道系統，所述第二管道系統基本上包圍所述第一管道系統，從而在所述第 一管道系統和所述第二管道系統之間形成環狀空間；提供水基隔熱流體，所述水基隔熱流體包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸 鹽；以及將所述水基隔熱流體置於所述環狀空間中。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述水基隔熱流體還包含聚合物。
20.根據權利要求18所述方法，其中所述層狀矽酸鹽包括至少一種選自由下列各項組 成的組中的層狀矽酸鹽綠土、蛭石、膨脹性氟化雲母、蒙脫石、貝得石、鋰蒙脫石和滑石粉。
21.根據權利要求18所述的方法，其中所述水混溶性有機液體包括至少一種選自由下 列各項組成的組中的液體酯，胺，醇，多元醇，二醇醚，以及它們的衍生物。
22.根據權利要求21所述的方法，其中所述多元醇包括至少一種選自由以下各項組成 的組中的多元醇水溶性的二醇；乙二醇；丙二醇；聚乙二醇；聚丙二醇；二甘醇；三甘醇； 二丙二醇；三丙二醇；通過使環氧乙烷和環氧丙烷與活性氫類化合物反應形成的反應產 物；通過使聚乙二醇和聚丙二醇與活性氫類化合物反應形成的反應產物；新戊二醇；戊二 醇；丁二醇；不飽和二醇；丁炔二醇；丁烯二醇；三醇；甘油；環氧乙烷加合物；環氧丙烷加 合物；季戊四醇；糖醇；以及它們的衍生物。
23.根據權利要求18所述的方法，其中所述層狀矽酸鹽在所述流體中存在的量在所述 流體重量的約0. 至約15%的範圍內，並且所述水混溶性有機液體在所述流體中存在的 量在所述流體重量的約40%至約99%的範圍內。
24.一種水基隔熱流體，所述水基隔熱流體包含水性基液，水混溶性有機液體，和層狀矽酸鹽。
全文摘要
本發明提供了包括以下方法的多種方法和組合物，所述以下方法包括提供在第一管道系統和第二管道系統之間的環狀空間；提供包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸鹽的水基隔熱流體；以及將水基隔熱流體置於環狀空間中。提供的組合物包括包含水性基液、水混溶性有機液體和層狀矽酸鹽的水基隔熱流體。
文檔編號E21B36/00GK102037110SQ200980108293
公開日2011年4月27日 申請日期2009年3月5日 優先權日2008年3月11日
發明者萊恩·G·埃策爾, 道格拉斯·J·哈裡森 申請人:哈利伯頓能源服務公司