用于油田維護(hù)操作的高密度加重材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本揭示內(nèi)容涉及維護(hù)一種油田。更具體而言，本揭示內(nèi)容涉及維護(hù)流體以及其制 備和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然資源（例如汽油、水和原油）的地下礦藏一般通過鉆井以挖掘含有所述礦藏 的地下地層或區(qū)域來回收。在鉆井和準(zhǔn)備所述井以及用于自其回收材料的相鄰地下地層 中，采用各種流體。舉例來說，鉆井流體或"泥漿"通常通過正鉆制的井筒進(jìn)行循環(huán)，以冷卻 鉆頭，在鉆井過程中將礦藏約束于其相應(yīng)地層，平衡地層壓力，以及將鉆肩輸送到表面。
[0003] 經(jīng)設(shè)計(jì)以回收天然資源的良好生產(chǎn)操作采用許多對(duì)于每一個(gè)別應(yīng)用具有極特定 性質(zhì)的維護(hù)流體。存在這樣的持續(xù)需要，即可用于調(diào)整維護(hù)流體的性質(zhì)以滿足一些用戶和 /或工藝需求的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本文揭示一種井筒處理流體，其包含一種或多種選自由含鎢材料、含鉍材料和含 錫材料組成的群組的高密度加重材料。
[0005] 前文已相當(dāng)廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可更好地理解本發(fā)明的 以下詳細(xì)描述。下文中將描述本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其形成本發(fā)明的權(quán)利要求書的主 題。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，可容易地利用所揭示的概念和具體實(shí)施例作為基礎(chǔ)來 修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的的其他結(jié)構(gòu)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這 樣的等效構(gòu)造并不背離在所附權(quán)利要求書中所闡明的本發(fā)明的精神和范圍。
【附圖說明】
[0006] 為更全面地理解本揭示內(nèi)容和其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖和詳細(xì)描述來參考以下簡要 描述：
[0007] 圖1、2和3是來自實(shí)例4的樣品的漿液粘度作為時(shí)間的函數(shù)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 本文揭示井筒維護(hù)流體，其包含高密度加重材料（HDWM)。如本文所用，"井筒處理 流體"（WTF)是指經(jīng)設(shè)計(jì)和制備以解決具體井筒或儲(chǔ)層條件的流體。井筒處理流體用于各 種井筒操作，其包括例如分離或控制儲(chǔ)層氣體或水、準(zhǔn)備井筒或被井筒穿透的地下地層，以 從地層回收材料、用于將材料沉積于地層中、或其組合。應(yīng)了解，"地下地層"涵蓋裸露土地 以下的區(qū)域或由水（例如海水或大洋水）覆蓋的土地以下的區(qū)域二者。
[0009] WTF可包含水泥漿、鉆井流體、完井流體、修井流體、壓裂流體、清掃流體或任何其 他適宜的井筒處理流體。在一實(shí)施例中，含有本文所揭示類型的HDWM的WTF可具有一些用 戶和/或工藝的所要密度，同時(shí)與其他方面類似但缺少本文所揭示類型的HDWM的WTF相比 含有降低量的加重材料。HDWM、其在WTF中的用途和優(yōu)點(diǎn)更詳細(xì)的描述于本文中。
[0010] 在一實(shí)施例中，HDWM包含比重（SG)值大于約5. 0、另一選擇大于約5. 2或另一選 擇大于約5. 5的任何材料。SG是無量綱量，且定義為材料的密度與水的密度之間的比率， 其中兩個(gè)密度均在相同的壓力和溫度的條件下測(cè)量。除非另有說明，SG值是以在大氣壓力 (1.013X10 5Pa)和20°C的溫度下獲得的測(cè)量值給出，且可根據(jù)API 13A 7. 3中所示的李氏 比重瓶法（Le Chatelier flask method)測(cè)定。
[0011] 在一實(shí)施例中，HDWM包含天然存在的材料。另一選擇，HDWM包含合成材料。另一 選擇，HDWM包含天然存在的材料與合成材料的混合物。
[0012] 在一實(shí)施例中，HDWM包含含鎢材料。適用于本揭示內(nèi)容的含鎢材料的非限制性 實(shí)例包括白鎢礦、鎢錳鐵礦、鎢金屬粉末和其他鎢金屬氧化物（例如，銅白鎢礦Cu 2 (WO4) (OH)2)、或其組合。在一實(shí)施例中，HDWM包含含鉍材料。適用于本揭示內(nèi)容的含鉍材料的非 限制性實(shí)例包括輝鉍礦、鉍華、鉍金屬粉末和其他鉍金屬氧化物或硫化物、或其組合。在一 實(shí)施例中，HDWM包含含錫材料。適用于本揭示內(nèi)容的含錫材料的非限制性實(shí)例包括錫礦、 黑錫礦、錫金屬、錫金屬氧化物或硫化物、或其組合。
[0013] 在一實(shí)施例中，HDWM不包括或?qū)嵸|(zhì)上沒有含方鉛礦和/或含鉛的礦物。另一選擇， 方鉛礦和/或鉛可以小于HDWM重量的約1 %的量存在于HDWM中。
[0014] 在一實(shí)施例中，HDWM包含白鎢礦（scheelite)，其也稱為白鎢礦（scheelerz)。在 本揭示內(nèi)容中適宜用作HDWM的白鎢礦可為天然存在的鎢酸鹽礦物、合成白鎢礦、或其組 合。純白鎢礦具有化學(xué)式CaWO 4且稱為鎢酸鈣。白鎢礦具有在約5. 9到約6. 1范圍內(nèi)的SG， 以及在莫氏標(biāo)度（Mohs scale)上具有約4. 5到約5范圍內(nèi)的硬度。硬度在本文中是指劃 痕硬度，其定義為材料當(dāng)與尖銳物體接觸時(shí)耐受永久塑性變形的能力。奠氏標(biāo)度是數(shù)值在 1到10范圍內(nèi)的相對(duì)劃痕硬度標(biāo)度，其中滑石定義為值為1的最不硬的材料（即，最軟）， 且金剛石定義為值為10的最硬材料。
[0015] 在一實(shí)施例中，HDWM包含銅白鎢礦，其是天然存在的鎢酸鹽礦物且可單獨(dú)或與白 鎢礦組合發(fā)現(xiàn)。銅白鎢礦具有化學(xué)式Cu 2(WO4) (OH)2，且也稱為銅鎢華。銅白鎢礦具有在約 5. 4到約7范圍內(nèi)的SG，以及在莫氏標(biāo)度上具有約4到約5范圍內(nèi)的硬度。
[0016] 在一實(shí)施例中，HDWM包含鎢錳鐵礦，其為天然存在的鎢酸鹽礦物。鎢錳鐵礦具有 化學(xué)式（Fe，Mn)WO 4，且是鎢鐵礦（Fe2+)WOjP鎢錳礦（Mn2+)WO4的組合的鐵錳鎢酸鹽。鎢錳 鐵礦具有在約7. 0到約7. 5范圍內(nèi)的SG，以及在莫氏標(biāo)度上具有約4到約4. 5范圍內(nèi)的硬 度。
[0017] 在一實(shí)施例中，HDWM包含呈粉末形式的鎢金屬，其利用化學(xué)符號(hào)W和原子數(shù)74來 描述且與其他元素組合天然存在。舉例來說，鎢金屬可在例如白鎢礦和鎢錳鐵礦的礦物中 發(fā)現(xiàn)，其可使用適宜方法分離并純化。鎢金屬粉末具有約19. 25的SG，以及在奠氏標(biāo)度上具 有約7. 5的硬度。
[0018] 含鎢材料的典型雜質(zhì)包括錫石、托帕石（topaz)、氟石、磷灰石、電氣石、石英、鈣鐵 榴石、透輝石、符山石、透閃石、鉍、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、砷黃鐵礦、鉬、以及包含鐠、釹等 的稀土元素。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可了解，HDWM的總體SG并不由包含含鎢材料的HDWM中 存在的雜質(zhì)決定。另一選擇，雜質(zhì)不以足以為HDWM的總體SG負(fù)責(zé)的量存在。在一實(shí)施例 中，含鎢材料經(jīng)處理以減少和/或消除這些雜質(zhì)中的一種或多種。
[0019] 在一實(shí)施例中，HDWM包含輝鉍礦，其為天然存在的鉍礦物。純輝鉍礦具有化學(xué)式 Bi2S3且也稱為硫化鉍。輝鉍礦具有在約6. 8到約7. 25范圍內(nèi)的SG，以及在奠氏標(biāo)度上具 有約2到約2. 5范圍內(nèi)的硬度。
[0020] 在一實(shí)施例中，HDWM包含鉍華，其為天然存在的鉍礦物。純鉍華具有化學(xué)式Bi2O 3 且也稱為三氧化二鉍。鉍華具有在約8. 5到約9. 5范圍內(nèi)的SG，以及在奠氏標(biāo)度上具有約 4到約5范圍內(nèi)的硬度。
[0021] 在一實(shí)施例中，HDWM包含呈粉末形式的鉍金屬，其利益化學(xué)符號(hào)Bi和原子數(shù)73來 描述且是天然存在的礦物。鉍金屬粉末具有約9. 78的SG，以及在奠氏標(biāo)度上具有約2到 約2. 5范圍內(nèi)的硬度。市售鉍金屬粉末通常并不是從自然鉍提取，而是開采和提煉其他金 屬（例如鉛、銅、錫、銀和金）的副產(chǎn)物。
[0022] 含鉍材料的典型雜質(zhì)包括針硫鉍鉛礦、砷黃鐵礦、黃錫礦、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅 礦、電氣石、鎢錳鐵礦、錫石、石英和銻。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可了解，HDWM的總體SG并不 由包含含鉍材料的HDWM中存在的雜質(zhì)決定。另一選擇，雜質(zhì)不以足以為HDWM的總體SG負(fù) 責(zé)的量存在。在一實(shí)施例中，含祕(mì)材料經(jīng)處理以減少和/或消除這些雜質(zhì)中的一種或多種。
[0023] 在一實(shí)施例中，HDWM包含錫礦，其為天然存在的錫礦物。純錫礦具有化學(xué)式SnO2 且也稱為氧化錫（IV)。錫礦具有在約6. 8到約7. 1范圍內(nèi)的SG，以及在奠氏標(biāo)度上具有約 6到約7范圍內(nèi)的硬度。
[0024] 在一實(shí)施例中，HDWM包含黑錫礦，其為天然存在的錫礦物。純黑錫礦具有化學(xué)式 SnO且也稱為氧化錫（II)。黑錫礦具有約6. 4的SG，以及在奠氏標(biāo)度上具有約2到約2. 5 范圍內(nèi)的硬度。
[0025] 在一實(shí)施例中，HDWM包含錫金屬，其利用化學(xué)符號(hào)Sn和原子數(shù)50描述且是天然存 在的礦物。錫常見兩種同素異形體α-錫和β-錫中。如本文所用，術(shù)語"錫"是指β-錫 金屬同素異形體。錫金屬具有約7. 3的SG，以及在奠氏標(biāo)度上具有約2的硬度。市售錫金 屬通常并不是從自然錫提取，而是提煉其他礦物（例如錫礦）的產(chǎn)物。
[0026] 含錫材料的典型雜質(zhì)包括石英、偉晶巖、花崗石、電氣石、托帕石、氟石、方解石、磷 灰石、鎢錳鐵礦、輝鉬礦、硫錫礦、砷黃鐵礦、鉍、銻和銀。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可了解，HDWM 的總體SG并不由包含含錫材料的HDWM中存在的雜質(zhì)決定。另一選擇，雜質(zhì)不以足以為HDWM 的總體SG負(fù)責(zé)的量存在。在一實(shí)施例中，含錫材料經(jīng)處理以減少和/或消除這些雜質(zhì)中的 一種或多種。
[0027] 在一實(shí)施例中，本文先前所述類型的HWDM是以固體和/或粉末形式出售，且其特 征可在于穿過200網(wǎng)目（75微米）篩的粒徑分布。網(wǎng)目大小是指粒子穿過的每線性英寸的 開口數(shù)量（