m Carbon Nanotubesand Composit1ns, Thin Composites and Devices Derived Therefrom) ”。還參見(jiàn)考斯金(Kosynkin)等，“使用鉀蒸汽縱向分裂碳納米管形成的高度導(dǎo)電的氧化石墨稀(HighlyConductive Graphene Oxides by Longitudinal Splitting of Carbon Nanotubes UsingPotassium Vapor),，，ACS Nano 2011,5,968-974。還參見(jiàn) WO 2010/14786A1。
[0053]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的碳材料可包括碳黑。在一些實(shí)施方式中，碳黑可包括但不限于功能化碳黑，未功能化碳黑，導(dǎo)電碳黑，氧化碳黑，及其組合。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的碳材料可包括導(dǎo)電碳黑。
[0054]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的碳材料還可包括碳納米管。在一些實(shí)施方式中，碳納米管可包括但不限于單壁碳納米管，多壁碳納米管，雙壁碳納米管，三壁碳納米管，少壁碳納米管，超短碳納米管，及其組合。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的碳材料可包括多壁碳納米管。
[0055]在其他實(shí)施方式中，本發(fā)明的碳材料可包括石墨烯基或石墨基碳材料。在一些實(shí)施方式中，石墨烯基或石墨基碳材料可包括但不限于石墨烯納米帶，化學(xué)轉(zhuǎn)化的石墨烯，通過(guò)還原氧化石墨制備的化學(xué)轉(zhuǎn)化的石墨烯，用多個(gè)芳基功能化的化學(xué)轉(zhuǎn)化的石墨烯，用多個(gè)芳基功能化的石墨烯，功能化氧化石墨，通過(guò)羧酸基的酯化或酰胺化功能化的氧化石墨，包含烷基化芳基氧基的氧化石墨，包含打開(kāi)的環(huán)氧化物的氧化石墨，包含用烷基打開(kāi)的環(huán)氧化物的氧化石墨，包含用胺打開(kāi)的環(huán)氧化物的氧化石墨，包含酯化羧基的還原的氧化石墨，包含胺化羧基的還原的氧化石墨，及其組合。其它合適的石墨烯基或石墨基碳材料參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)8，183，180,其題目為“石墨烯組合物和由其衍生的鉆井流體(Graphenecomposit1ns and drilling fluids derived therefrom)”。
[0056]井目艮(Wellbore)流體
[0057]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及井眼流體。在一些實(shí)施方式中，井眼流體包括一種或更多種本發(fā)明的碳材料，如本申請(qǐng)的上文所述。
[0058]碳材料
[0059]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體包括用酸預(yù)處理的一種或更多種碳材料。在一些實(shí)施方式中，酸包括下述的至少一種:次磷酸，鹽酸，磷酸，硫酸，發(fā)煙硫酸，氯磺酸，及其組合。在一些實(shí)施方式中，酸是次磷酸。
[0060]在一些實(shí)施方式中，用一種或更多種功能化試劑功能化本發(fā)明的井眼流體中的碳材料。在一些實(shí)施方式中，功能化試劑可包括下述的至少一種:苯基，苯胺基，烷，烷基，芳基，叔丁基，烯基，炔基，酯基，羧基，鹵素，金屬，金屬氧化物，金屬硫化物，硫酸酯基，硝基苯基及其組合。
[0061]在一些實(shí)施方式中，用一種或更多種插層試劑插層本發(fā)明的井眼流體中的碳材料。在一些實(shí)施方式中，插層試劑包括下述的至少一種:小分子，金屬，官能團(tuán)，及其組入口 ο
[0062]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體中的碳材料包括剝離的碳材料，如上所述。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體中的碳材料包括下述的至少一種:石墨烯，石墨，氧化石墨，氧化石墨稀，石墨稀納米帶，氧化石墨稀納米帶，碳黑，碳納米管，無(wú)定形碳，納米金剛石，石墨烯量子點(diǎn)，石墨薄片，石墨納米薄片，剝離石墨納米薄片，熱膨脹的石墨，及其組合。
[0063]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體中的碳材料包括石墨。在一些實(shí)施方式中，用次磷酸預(yù)處理石墨。在一些實(shí)施方式中，用一種或更多種插層試劑插層石墨以形成石墨插層復(fù)合物。在一些實(shí)施方式中，石墨包括剝離的石墨。在一些實(shí)施方式中，用多個(gè)官能團(tuán)功能化石墨，例如苯基，苯胺基，烷，烷基，芳基，叔丁基，烯基，炔基，酯基，羧基，鹵素，金屬，金屬氧化物，金屬硫化物，硫酸酯基，硝基苯基，及其組合。在一些實(shí)施方式中，用多個(gè)苯胺基功能化石墨，例如苯胺，氟代苯胺，溴代苯胺，氯代苯胺，硝基苯胺，烷基苯胺，甲基苯胺，及其組合。
[0064]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體中的碳材料包括石墨烯納米帶。在一些實(shí)施方式中，石墨稀納米帶包括下述的至少一種:功能化石墨稀納米帶，原始石墨稀納米帶，摻雜的石墨烯納米帶，功能化氧化石墨烯納米帶，原始氧化石墨烯納米帶，摻雜的氧化石墨烯納米帶，還原的氧化石墨烯納米帶，堆疊的石墨烯納米帶，及其組合。
[0065]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體中的碳材料包括碳黑。在一些實(shí)施方式中，碳黑包括至少一種功能化碳黑，未功能化碳黑，導(dǎo)電碳黑，氧化碳黑，及其組合。
[0066]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體中的碳材料包括碳納米管。在一些實(shí)施方式中，碳納米管包括至少一種單壁碳納米管，多壁碳納米管，雙壁碳納米管，三壁碳納米管，少壁碳納米管，超短碳納米管，及其組合。
[0067]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體中的碳材料包括石墨烯基或石墨基碳材料。在一些實(shí)施方式中，石墨稀基或石墨基碳材料包括下述的至少一種:石墨稀納米帶，化學(xué)轉(zhuǎn)化的石墨烯，通過(guò)還原氧化石墨制備的化學(xué)轉(zhuǎn)化的石墨烯，用多個(gè)芳基功能化的化學(xué)轉(zhuǎn)化的石墨烯，用多個(gè)芳基功能化的石墨烯，功能化氧化石墨，通過(guò)羧酸基的酯化或酰胺化功能化的氧化石墨，包含烷基化芳基氧基的氧化石墨，包含打開(kāi)的環(huán)氧化物的氧化石墨，包含用烷基打開(kāi)的環(huán)氧化物的氧化石墨，包含用胺打開(kāi)的環(huán)氧化物的氧化石墨，包含酯化羧基的還原的氧化石墨，包含胺化羧基的還原的氧化石墨，及其組合。
[0068]可將本發(fā)明的碳材料添加到井眼流體以形成不同的最終濃度。例如，在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的碳材料可占井眼流體的約0.0001體積％ -約10體積％。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的碳材料可占井眼流體的約0.01體積％ -約5體積％。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的碳材料占井眼流體的約I體積％-約5體積％。在一些實(shí)施方式中，碳材料可占井眼流體的約I體積％。
[0069]井眼流體
[0070]本發(fā)明的碳材料可添加到各種井眼流體。井眼流體總體指可用于促進(jìn)石油和天然氣勘探的流體，例如鉆孔的鉆井，完成油井和準(zhǔn)備油井用于生產(chǎn)。在一些實(shí)施方式中，可將井眼流體稱為測(cè)井介質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，井眼流體可包括任意類型的油流體。在各種實(shí)施方式中，井眼流體可包括但不限于油包水乳液，水包油乳液，油脂性基鉆井流體，非油脂性基鉆井流體，乳液基鉆井流體，反相乳液基鉆井流體，導(dǎo)電鉆井流體，磁性鉆井流體，油基井眼流體，油基泥漿(OBM)，油包水反相乳液，水包油正向(direct)乳液，和這種流體的組合。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體包括油基泥漿。
[0071]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體包括作為連續(xù)相反相乳液的油脂性流體。合適的油基或油脂性流體可為天然或合成油。在一些實(shí)施方式中，油脂性流體可包括柴油；礦物油；合成油，例如氫化和非氫化烯烴，包括聚α烯烴，線型烯烴，支化稀徑，線型支鏈支化石錯(cuò)(linear brand branched paraffins),聚二有機(jī)娃氧燒(polyd1rganosiloxanes)，娃氧燒，有機(jī)娃氧燒，脂肪酸醋例如脂肪酸的直鏈、支鏈和環(huán)燒基酯；及其組合。
[0072]在其他實(shí)施方式中，井眼流體可為反相乳液，其包括在其它物質(zhì)和添加劑中的連續(xù)的油脂性相和不連續(xù)的水性(或非油脂性液體)相。在一些實(shí)施方式中，井眼流體可為沒(méi)有內(nèi)部相的連續(xù)的油脂性流體。在一些實(shí)施方式中，非油脂性液體可包括下述的至少一種:淡水，海水，鹵水，水和水溶性有機(jī)化合物的混合物，及其混合物。在各種實(shí)施方式中，非油脂性流體可為鹵水，其可包括海水，其中鹽濃度小于海水的水性溶液，或其中鹽濃度大于海水的水性溶液?？赡軙?huì)在海水中發(fā)現(xiàn)的鹽包括，但不限于，鈉、鈣、鋁、鎂、鉀、鍶、鋰鹽的氯化物、溴化物、碳酸鹽、碘化物、氯酸鹽、溴酸鹽、甲酸鹽、硝酸鹽、氧化物、硫酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽和氟化物?？山Y(jié)合進(jìn)入鹵水的鹽包括天然海水中存在的那些的任意一種或更多種或任意其它溶解的有機(jī)或無(wú)機(jī)鹽。此外，可用于本文所述的鉆井流體的鹵水可為天然的或合成的，且合成鹵水的構(gòu)成趨于簡(jiǎn)單得多。在一種實(shí)施方式中，鉆井流體的密度可通過(guò)增加鹵水中的鹽濃度(最高達(dá)飽和)來(lái)控制。在【具體實(shí)施方式】中，鹵水可包括一價(jià)或二價(jià)金屬陽(yáng)離子(如銫、鉀、鈣、鋅、和/或鈉)的鹵化物或羧酸鹽。
[0073]反相乳液流體中的油脂性液體的量可取決于所用的特定油脂性流體、所用的特定非油脂性流體和將使用反相乳液流體的特定應(yīng)用而變化。但是，在一些實(shí)施方式中，油脂性液體的量可足以在用作連續(xù)的相時(shí)形成穩(wěn)定的乳液。在一些實(shí)施方式中，油脂性液體的量可為總流體的至少約30，或至少約40，或至少約50體積百分?jǐn)?shù)。反相乳液流體中非油脂性液體的量可取決于所用的特定非油脂性流體和將使用反相乳液流體的特定應(yīng)用而變化。在一些實(shí)施方式中，非油脂性液體的量可為總流體的至少約1，或至少約3，或至少約5體積百分?jǐn)?shù)。在一些實(shí)施方式中，非油脂性液體的量可沒(méi)有大到不能把非油脂性液體分散于油脂性相中。因此，在一些實(shí)施方式中，非油脂性液體的量可為總流體的小于約90，或小于約80，或小于約70體積百分?jǐn)?shù)。
[0074]反相乳液流體還可具有在外部油脂性相之內(nèi)的穩(wěn)定的內(nèi)部非油脂性相。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)向反相乳液流體施加電場(chǎng)時(shí)，具有電荷的乳化非油脂性相可迀移到用來(lái)產(chǎn)生電場(chǎng)的電極之一。在一些實(shí)施方式中，在反相乳液流體中結(jié)合乳化劑可穩(wěn)定乳液和導(dǎo)致減緩迀移速率和/或增加用于破碎乳液的電壓。因此，在一些實(shí)施方式中，可使用電穩(wěn)定性(ES)測(cè)試(由美國(guó)石油學(xué)院(American Petroleum Institute)在API推薦實(shí)施規(guī)程13B-2,第三版(1998年2月)所規(guī)定)，來(lái)測(cè)定乳液的穩(wěn)定性。
[0075]在一些實(shí)施方式中，通過(guò)穿過(guò)浸沒(méi)在泥漿的探針(由一對(duì)平行的平板電極組成)施加電壓升高的、正弦電信號(hào)來(lái)測(cè)定ES。所得電流保持較低，直到達(dá)到閾值電壓，此時(shí)電流快速增加。將該閾值電壓稱為泥漿的ES ( “APIES”)，并定義為當(dāng)電流到達(dá)61 μ A時(shí)所測(cè)量的最大伏特電壓。通過(guò)將ES探針插入一杯120° F[48.9°C]泥漿，并穿過(guò)探針中的電極間隙施加增加的電壓(從O到2000伏特)來(lái)執(zhí)行該測(cè)試。所測(cè)的用于流體的ES電壓越高，破裂使用井眼流體構(gòu)建的乳液越強(qiáng)和越難，以及乳液越穩(wěn)定。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的碳材料可影響用于井眼流體的ES讀數(shù)。因此，在一些實(shí)施方式中，為了根據(jù)如上所述的實(shí)施操作取得精確的ES讀數(shù)，可在將碳材料添加到井眼流體之前獲得ES讀數(shù)。
[0076]在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的井眼流體具有高的內(nèi)部相比例，其中與常規(guī)乳液液滴相比，乳液液滴尺寸較小。例如，在一種實(shí)施方式中，分散在油脂性相中的非油脂性相的平均直徑可為0.5-5微米，