用于油田应用的剂和组合物.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102803431 A (43)申请公布日 2012.11.28 CN 102803431 A *CN102803431A* (21)申请号 201180007072.3 (22)申请日 2011.01.25 20100022 2010.01.25 FI C09K 8/20(2006.01) C08L 1/02(2006.01) (71)申请人 芬欧汇川集团公司 地址 芬兰赫尔辛基 (72)发明人 A. 劳卡南 J-E. 泰尔福尔克 J. 萨尔梅拉 M. 利勒 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 周李军 李炳爱 (54) 发明名称。

2、 用于油田应用的剂和组合物 (57) 摘要 用于油田应用的能够分散于水的剂， 为纳米 原纤维纤维素 (NFC)。在水中混合的纳米原纤维 纤维素给予泵送到地下含油地层的组合物剪切稀 化性能， 以帮助石油回收。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.07.25 (86)PCT申请的申请数据 PCT/FI2011/050058 2011.01.25 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/089323 EN 2011.07.28 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求。

3、书 2 页 说明书 7 页 附图 8 页 1/2 页 2 1. 一种用于油田应用的能够分散于水的剂， 其特征在于所述剂为纳米原纤维纤维素 (NFC)。 2. 权利要求 1 的剂， 其特征在于 NFC 主要由非薄壁组织纤维素组成。 3. 权利要求 1 或 2 的剂， 其特征在于 NFC 由化学预改性以使之更不稳定的纤维素原料 或纤维素浆制成 (NFC-L)。 4. 前述权利要求中任一项的剂， 其特征在于 NFC 具有低于 200nm 的纤维直径， 优选低 于 100nm。 5. 权利要求 3 的剂， 其特征在于 NFC 具有低于 50nm 的纤维直径 (NFC-L)。 6. 前述权利要求中任一项。

4、的剂， 其特征在于 NFC 为流变改性剂， 尤其为增粘剂。 7. 前述权利要求 1 至 5 中任一项的剂， 其特征在于 NFC 为密封剂。 8. 权利要求6的剂， 其特征在于以0.5重量%浓度分散于水时， NFC在1xE-4 1xE-3 1/s 的剪切速率给予高于 100Pa.s 的粘度， 优选高于 500Pa.s， 最优选高于 1000Pa.s。 9. 权利要求 3 和 6 的剂， 其特征在于以 0.5 重量 % 浓度分散于水时， NFC 在 1xE-4 1xE-3 1/s 的剪切速率给予高于 1000Pa.s 的粘度， 优选高于 5000Pa.s， 最优选高于 10000Pa.s(NFC-。

5、L)。 10. 前述权利要求中任一项的剂， 其特征在于以 0.5 重量 % 浓度分散于水时， NFC 给予 高于 1.0Pa 的屈服应力 ( 剪切稀化性能开始的应力 )(NFC-N)， 优选高于 10.0(NFC-L)。 11. 权利要求 10 的剂， 其特征在于以 0.5 重量 % 浓度分散于水时， NFC 恰好在屈服应 力前给予高于100Pa.s的粘度， 优选高于500Pa.s(NFC-N)， 更优选高于5000Pa.s， 最优选高 于 10000Pa.s(NFC-L)。 12. 权利要求 3 的剂， 其特征在于当平均流动速度高于 4m/s 时， 在水中 0.5% 浓度的 NFC 在 13。

6、mm 直径管中产生低于纯水压降的压降 (NFC-L)。 13. 权利要求3或12的剂， 其特征在于当平均剪切速率高于2500 1/s时， 在水中0.5% 浓度的 NFC 给予低于纯水粘度的表观粘度 (NFC-L)。 14. 权利要求 1 或 2 的剂， 其特征在于当平均流动速度高于 2m/s 时， 在水中 0.5% 浓度 的 NFC 在 13mm 直径管中产生与纯水压降相同的压降 (NFC-N)。 15. 权利要求 1 或 2 或 14 的剂， 其特征在于当平均剪切速率高于 1300 1/s 时， 在水中 0.5% 浓度的 NFC 给予与纯水粘度相同的表观粘度 (NFC-N)。 16. 用于油。

7、田应用的组合物， 所述组合物包含水作为载体和水中混合的剂连同可能的 其它加入物质， 其特征在于所述剂为分散于水的前述权利要求1至15中任一项限定的纳米 原纤维纤维素 (NFC)。 17. 权利要求 16 的组合物， 其特征在于 NFC 以 0.05 至 2.0 重量 % 的浓度分散于水。 18. 权利要求 16 的组合物， 其特征在于 NFC 以 0.05 至 1.0 重量 % 浓度分散于水 (NFC-L)。 19. 用于油田的方法， 其中将包含水作为载体和与水混合的剂的组合物泵送到地下含 油地层， 其特征在于所述组合物为权利要求 16 至 18 中任一项的组合物。 20. 权利要求 19 的。

8、方法， 其特征在于所述组合物用作 ： - 水力破碎流体 ； - 用于砾石填充的载体流体 ； 权 利 要 求 书 CN 102803431 A 2 2/2 页 3 - 隔离流体 ； - 促进石油回收中的置换流体， 即 “灌注流体” ； - 钻探流体 ； - 包含密封剂的流体 ； 或 - 修井流体。 权 利 要 求 书 CN 102803431 A 3 1/7 页 4 用于油田应用的剂和组合物 发明领域 0001 本发明涉及用于油田应用的剂和组合物。 0002 发明背景 数种组合物广泛用于油田应用， 例如， 帮助为了从地下回收石油进行的各种操作。这 些组合物的实例为泵送到地下的各种工作流体。这些流。

9、体具有水作为载体， 并且含有给予 流体适合性质的溶解和 / 或分散的剂。这些工作流体的实例为用于将钻孔向下钻入地下的 钻探泥浆或钻探流体， 其中钻探泥浆由于其非牛顿粘度性能 ( 更准确地说， 其剪切稀化性 质)， 由于低粘度容易在钻孔机内以高剪切速率泵送， 但能够使固体物质(钻探岩屑)悬浮， 并由于其高粘度而将悬浮的物质以低剪切速率输送到钻孔上。 这些组合物通常含有以适合 浓度溶于水的聚合物。用于此目的的广泛使用的聚合物， 所谓的 “增粘剂” 或流变改性剂， 包括黄原胶、 羧甲基纤维素 (CMC)、 聚 ( 丙烯酰胺 )(PAM) 和聚乙烯醇 (PVOH)。 0003 其中粘度性能具有重要功能。

10、的其它组合物为用于促进石油回收的水力破碎组合 物、 砾石填充组合物和所谓的置换流体。所有这些组合物用一些 “增粘剂” 聚合物作为流变 改性剂。 0004 用于组合物的其它剂为密封剂， 即， 控制损失循环的剂。 这些剂在加入泵送到地下 的流体时密封裂缝和可渗透地层并防止地下实际工作流体的损失。 0005 例如， 美国专利 6348436 描述一种包含纤维素纳米原纤维的钻探流体， 所述纤维 素纳米原纤维从至少 80% 初生壁组成的细胞获得， 并且基本为非晶形。这些纳米原纤维的 原料为从薄壁组织细胞获得的浆， 尤其从蔬菜， 例如甜菜根浆获得。 纳米原纤维在表面带有 单独或作为混合物的羧酸和酸性多糖。。

11、 0006 发明概述 本发明的一个目的是提供一种可在不同组合物中包括的剂， 所述组合物可用于从地下 含油地层 ( 储油层 ) 提取油的各种操作， 尤其是从油井初次开采不再可能或经济上可行的 应用。提供为了这些目的用于油田的方法也是本发明的目的。然而， 本发明不限于这些应 用， 但剂和组合物可用于剂的特征 ( 尤其其流变改性性质 ) 经证明有用的油田中的任何可 行应用。 0007 所述目的用一种剂达到， 所述剂为纳米原纤维纤维素 (NFC)， 所述剂具有可用于各 种油田应用的很多性质， 尤其黄原胶、 CMC、 PAM 或 PVOH 与水混合使用的那些应用。 0008 在含水环境中， 纳米原纤维纤。

12、维素 ( 也称为微原纤维纤维素 ) 由直径在亚微米范 围的纤维素纤维组成。它甚至在低浓度形成自组装水凝胶网络。纳米原纤维纤维素的这些 凝胶为高剪切稀化和触变性质。由于纳米原纤维纤维素凝胶的固有性质， 所述材料也显示 强的聚集悬浮力。 0009 纳米原纤维纤维素一般从植物源的纤维素原料制备。原料可基于含有纤维素的 任何植物材料。原料也可从某些细菌发酵过程得到。植物材料可以为木材。木材可来自 软木树， 如云杉、 松、 冷杉、 落叶松、 花旗松或铁杉 ； 或来自硬木树， 如桦、 欧洲山杨、 白扬、 桤 木、 桉或刺槐， 或者来自软木和硬木的混合物。非木材料可来自农业残渣、 草或其它植物物 说 明 书。

13、 CN 102803431 A 4 2/7 页 5 质， 如禾杆、 叶、 皮、 种子、 果壳、 花、 蔬菜或果实， 来自棉花、 玉米、 小麦、 燕麦、 黑麦、 大麦、 稻、 亚麻、 大麻、 蕉麻、 剑麻、 黄麻、 苎麻、 洋麻、 甘蔗渣、 竹或芦苇。 纤维素原料也可得自产生纤维 素的微生物。微生物可以为 ： 醋酸杆菌属 (Acetobacter)、 土壤杆菌属 (Agrobacterium)、 根瘤菌属 (Rhizobium)、 假单胞菌属 (Pseudomonas) 或产碱杆菌属 (Alcaligenes)， 优选醋 酸杆菌属， 更优选木醋杆菌种 (Acetobacter xylinum) 。

14、或巴斯德醋酸杆菌种 (Acetobacter pasteurianus)。 0010 术语 “纳米原纤维纤维素” 是指从纤维素原料得到的分离的纤维素微原纤维或微 原纤维束的集合。微原纤维一般具有高长径比， 长度可超过 1 微米， 而数均直径一般低于 200nm。微原纤维束的直径也可以更大， 但一般小于 1m。最小的微原纤维类似于所谓的 初级原纤维， 一般 2-12nm 直径。原纤维或原纤维束的尺寸取决于原料和分解方法。纳米原 纤维纤维素也可含有一些半纤维素， 量取决于植物源。 从纤维素原料、 纤维素浆或精制浆机 械分解微原纤维纤维素用适合的设备进行， 例如精研机、 研磨机、 均化器、 除胶器、。

15、 磨擦研磨 机、 超声发生器、 流化器 ( 如， 微流化器、 大流化器或流化器型均化器 )。在此情况下， 纳米 原纤维纤维素通过分解植物纤维素材料得到， 并可称为 “纳米原纤化纤维素” 。 “纳米原纤 维纤维素” 也可直接从某些发酵过程分离。本发明的产生纤维素的微生物可以为醋酸杆菌 属、 土壤杆菌属、 根瘤菌属、 假单胞菌属或产碱杆菌属， 优选醋酸杆菌属， 更优选木醋杆菌种 或巴斯德醋酸杆菌种。 “纳米原纤维纤维素” 也可以为纤维素纳米原纤维或纳米原纤维束的 任何化学或物理改性衍生物。 化学改性可例如基于纤维素分子的羧甲基化、 氧化、 酯化或醚 化反应。改性也可通过在纤维素表面上物理吸附阴离子。

16、、 阳离子或非离子物质或这些物质 的任何组合而实现。所述改性可在生产微原纤维纤维素之前、 之后或期间进行。 0011 根据一个实施方案， 纳米原纤化纤维素为非薄壁组织纤维素。 在此情况下， 非薄壁 组织纳米原纤化纤维素可以为在发酵过程中通过微生物直接产生的纤维素， 或者在非薄壁 组织植物组织中产生的纤维素， 例如， 由具有厚、 次生细胞壁的细胞组成的组织。纤维为这 种组织的一个实例。 0012 纳米原纤化纤维素可由化学预改性以使纤维素更不稳定的纤维素制成。 这种纳米 原纤化纤维素的原料为从纤维素原料或纤维素浆的特定改性得到的不稳定纤维素浆或纤 维素原料。例如， N- 氧基中介的氧化 ( 例如，。

17、 2,2,6,6- 四甲基 -1- 哌啶 N- 氧化物 ) 产生容 易分解成微原纤维纤维素的很不稳定的纤维素材料。例如， 专利申请 WO 09/084566 和 JP 20070340371 公开这些改性。与由未不稳定化或 “正常” 纤维素制成的纳米原纤化纤维素 NFC-N 对比， 通过这种预改性或 “不稳定化” 生产的纳米原纤化纤维素简称 “NFC-L” 。 0013 纳米原纤化纤维素优选由植物材料制成。 一个替代方案是从非薄壁组织植物材料 得到纳米原纤维， 其中纳米原纤维从次生细胞壁得到。纤维素纳米原纤维的一个丰富来源 是木质纤维。纳米原纤化纤维素通过均化木材衍生的纤维原料 ( 可以为化学。

18、浆 ) 生产。在 从木质纤维生产 NFC-L 时， 纤维素通过氧化不稳定化， 然后分解成纳米原纤维。在一些上述 设备中分解产生具有仅一些纳米的直径的纳米原纤维， 最多 50nm， 并且在水中得到澄清的 分散体。纳米原纤维可减小到大多数原纤维的直径只在 2-20nm 范围的大小。产生于次生 细胞壁的原纤维基本为具有至少 55% 结晶度的结晶体。 0014 在分散于水中时， 此类型 NFC， 在以下说明中或者称为 “NFC-L” ， 具有作为流变改 性剂的优良性能， 尤其是作为增粘剂。这使它可能用于油田应用组合物， 其中 NFC 分散于 说 明 书 CN 102803431 A 5 3/7 页 6。

19、 水， 单独或与一些其它增粘剂和 / 或其它添加剂混合， 在不同的流体中在油田中帮助从地 下地层回收石油， 或者用于支持石油回收过程的其它操作。在本文中，“地下” 也指在海床 中， 即， 海上操作。 0015 在低剪切速率下的高粘度、 在高剪切速率下的良好可泵送性、 与油的不溶混性和 固体的良好悬浮能力使本发明的NFC(尤其NFC-L)理想地用于制备石油回收或辅助操作所 用的不同工作流体。这些流体包括 ： - 水力破碎流体 ； - 用于砾石填充的载体流体 ； - 隔离流体 ； - 促进石油回收中的置换流体，“灌注流体” ； - 钻探流体， 和 - 完井和修井流体 ( 例如， 描述于美国专利 3。

20、,882,029)。 0016 在含有 NFC 作为增粘剂的流体用于地下地层时， NFC 的堵孔能力也是有用的性质。 0017 本发明还涉及使用一些上述流体的石油回收或辅助油田操作的方法。 0018 发明详述 以下参考附图描述本发明， 这些附图说明本发明的剂的一些有用性质。在附图中 ： 图 1 为显示储存和损失模量作为频率函数的 NFC 分散体的频率扫描曲线图 ； 图 2 显示与钻探流体中一般用作增稠剂的聚合物比较， NFC 分散体的粘度作为施加的 剪切应力的函数 ； 图 3 显示与钻探流体中一般用作增稠剂的聚合物比较， NFC 分散体的粘度作为测量的 剪切速率的函数 ； 图 4 显示 NFC。

21、 分散体在流变仪中剪切期间的剪切速率和粘度的演变 ； 图 5 显示在高剪切速率剪切后 NFC 分散体的结构恢复 ； 图 6 和 7 显示三种不同流体的压降和计算粘度 ； 图 8 显示 NFC 分散体对砾石悬浮的悬浮能力 ； 和 图 9 为在油田应用中使 NFC 流动的示意图。 0019 作为纳米原纤维纤维素 (NFC) 的剂可用作流变改性剂或密封剂。它与水现场混 合， 即， 在油田混合， 并且可在浓分散体中输送或干燥输送。NFC 耐受充分不同的水性质， 如 宽范围的盐度和 pH。 0020 在组合物中用作增粘剂时， 纳米原纤维纤维素 (NFC) 可以为 NFC-L， 其根据以上说 明的不稳定化。

22、方法生产。 在水中仅少量(0.1和1.0重量%之间)就足以实现低剪切速率下 的高粘性水平和高剪切速率下的良好的可泵送性 ( 低粘度 )。在最优选的情况下， 在 1xE-4 1xE-3 1/s 的低剪切速率， 在水中仅 0.5% NFC 浓度就可达到甚至超过 10000Pa.s 的粘 度。 因此， 在石油回收中使用大量流体时， 需要向制备流体的场所输送比以前更小量的增粘 剂。流体通常在油田中通过向水中投入增粘剂和可能的添加剂而制备， 需要更少量增粘剂 减少对油田的运输成本。 0021 在用作密封剂时， 纳米原纤维纤维素 (NFC) 可以为标准级 NFC-N， 它具有更大直径 和更有效的孔密封性质。

23、。它可在组合物中与较粗大小的其它固体可悬浮密封剂一起使用， 例如， 纤维， 例如常规纤维素浆的纤维。 说 明 书 CN 102803431 A 6 4/7 页 7 0022 在以下实施例中描述由非薄壁组织植物材料纤维制成的纳米原纤化纤维素 (NFC-N 和 NFC-L) 的性质。然而， 本发明不只限于此来源的 NFC。 0023 NFC 的一般性质 实施例 1 ： 胶凝强度 静止的凝胶状性质对石油回收中所用流体的最佳悬浮能力极其重要。 通过在钻探流体 中使用NFC， 可在低浓度得到高胶凝强度， 如图1中所示， 其中1.35% NFC-N分散体的储存和 损失模量表示为频率的函数。结果用在流变仪 。

24、(StressTech， Reologica Instruments Ab， Sweden) 中的振荡频率扫描测量得到， 该流变仪装配有板 - 板 ( 直径 20mm， 间隙 1mm) 几何 结构。图 1 中显示的结果对于凝胶状材料是典型的。G 大于 G 几个数量级， 这意味着弹 性 ( 类固体 ) 性质比粘性 ( 类液体 ) 特征更显著。G 和 G 两者相对独立于频率对凝胶也 是典型的。 0024 实施例 2 ： 流动性质 在石油回收中使用的液体需要在低剪切(或静止)具有高粘度(用于最佳悬浮能力)， 而且在较高剪切速率显示剪切稀化性能， 以促进泵送。 NFC提供这些种类的流变性质的能力 在试。

25、验系列中得到证明， 其中 NFC 分散体的粘度在旋转流变仪 (AR-G2, TA Instruments, UK) 中用叶片几何结构在宽剪切应力 ( 速率 ) 范围内测量。图 2 显示与 0.5% 聚丙烯酰胺和 CMC( 为钻探流体中一般用作增稠剂的聚合物 ) 比较， 0.5%NFC 分散体的粘度作为施加的剪 切应力的函数。NFC 分散体显示比钻探流体中一般使用的其它聚合物高得多的零剪切粘度 ( 在小剪切应力下恒定粘度的区域 )， 如图 2 中所示。NFC 的零剪切粘度由原料的上述不稳 定化 ( 例如由 2,2,6,6- 四甲基哌啶 -1- 氧基中介的氧化 ) 导致的较小纳米原纤维直径极 大增。

26、加。NFC 分散体在剪切稀化性能开始时的应力 (“屈服应力” ) 也显著高于参比材料。 材料的悬浮能力越好， 屈服应力越高。 NFC分散体的粘度在施加高于屈服应力的应力后显著 下降。图 3 显示与 0.5% 聚丙烯酰胺和 CMC 比较， 0.5%NFC 分散体的粘度作为测量剪切速率 的函数。从此图明显看到， NFC 分散体的粘度在相对小剪切速率下降， 并在约 200s-1剪切速 率达到与对参比材料测量的类似的水平。 0025 实施例 3 ： 剪切终止后的结构恢复 钻探流体的另一重要性质是在剪切 ( 例如， 泵送 ) 已停止后保持高水平粘度。NFC 分散体的结构恢复由试验系列证实， 其中首先使材。

27、料在流变仪 (StressTech, Reologica Instruments Ab) 在高剪切速率剪切， 并且在停止剪切后， 用振荡时间扫描测量监测胶凝强 度 (G ) 恢复。剪切循环在同心圆筒几何结构中以 40Pa 的恒定应力进行 61 秒。在此试验 期间在流变仪中剪切 0.7%NFC-N 分散体时的剪切速率和粘度演变显示于图 4 中。材料在相 对高剪切速率 (1000s-1) 剪切至少 40 秒时间， 在此期间材料的粘度下降到低于 40mPa s。 0026 在停止剪切后， G ( 胶凝强度的度量 ) 的演变通过恒定频率 (1Hz) 和小应力 (0.5Pa) 下的振荡测量跟踪。测量在剪。

28、切停止后正好 10 秒开始。图 5 显示与用玻璃棒轻轻 混合后的情况比较， 在高剪切速率剪切后 0.7%NFC-N 分散体的结构恢复， 从图 5 明显看到， 在 NFC 分散体在高剪切速率剪切后使它静止时， 很快形成凝胶网络。在剪切中止 ( 等于在 图 5 中的 0 时间 ) 后 10 秒已观察到实质结构恢复。在保持 NFC 分散体静止小于 10 分钟后， 达到恒定储存模量 (G ) 水平。广泛剪切的 NFC 分散体产生的 G - 水平可与在结构恢复试 验前只用玻璃棒轻轻混合的 NFC 分散体相比。 说 明 书 CN 102803431 A 7 5/7 页 8 0027 实施例 4 ： 高剪切。

29、速率下的粘度 在低剪切速率下保持高剪切粘度和在高剪切速率下保持低粘度允许以下两者 ： 从储层 有效置换原油， 同时泵送成本低 ( 甚至低于纯水 )。在图 6 和 7 中显示在约 0.5% 浓度三种 不同流体的压降和计算粘度。图 6 显示在 13mm 直径不锈钢管中的压降 - 速度。图 7 显示 表观粘度 - 剪切速率， 其中表观粘度用公式 1 从图 1 计算。 0028 这些实施例显示在速度高于 4m/s 时 NFC-L 得到比纯水更低的压降。在加工工业 中的泵送速度通常高于此速度。 0029 压降改变是由于 NFC 和 CMC 流体的剪切稀化性能。 0030 压降测量用 Fisher Ros。

30、emount 差压变送器在 13mm 直径垂直不锈钢管中进行。用 公式 1 从测量的压差和流速计算表观粘度。使用三个校准的力传感器并假定流体密度为 1000kg/m3来测量流速和速度。 0031 表观粘度的定义如下。通常假定层流抛物线型速度分布 ( 毛细管粘度计 )。这产 生表观粘度的以下表达 ： , (1) 其中为表观粘度， 为剪切应力， 为剪切速率，dP为压降，L为压降测量位置之间的 距离，Q为流速，R为管直径。 0032 对于长泵送管线和钻孔， 减小的压降实质上减少泵送成本。 0033 实施例 5 ： 混合 由于被储层中的高压推出， 原油可从油井提取。 然而， 在回收过程中， 压力快速减。

31、小， 石 油流动停止。分别低于或高于油层注入另一种流体 - 水或二氧化碳气体允许从油井提取更 多石油。将此称为 “注水” 。然而， 在此注水操作中， 可在水和原油之间的界面产生流体动力 学不稳定性。在较小粘性流体 ( 水或气体 ) 推压多孔介质中的较大粘性流体 ( 石油 ) 时， 一般出现此不稳定性。由于不稳定性， 在较大粘性流体中生长较小粘性流体的 “手指” 。在 通过储层的流动增加时， 这些手指更得更窄。 此不稳定性限制油井的产量， 因为如果通量变 得太高， 手指就可快速达到油井的入口， 并将主要回收水或气体， 而不是石油。此 “成指” 被 称为萨夫曼 - 泰勒 (Saffman-Tayl。

32、or) 不稳定性。这由注射流体的性质剧烈改变。到目前 已确定改变的三种不同原因 ： 动态 ( 和各向异性 ) 表面张力、 非牛顿剪切粘度和拉伸粘度。 第一和第三种过程产生宽得多的手指， 且加入更多 ( 或更少 ) 的添加剂允许对于给定的手 指速度控制手指宽度。较宽的手指增加油井的产量。 0034 已知向水中加入 NFC 剧烈增加水粘度， 因此 “手指” 更宽或甚至消失。 0035 实施例 6 如前面实施例中所示， 甚至很稀的 NFC 分散体也在低剪切速率下具有很高粘度。在剪 切 ( 例如循环 ) 停止时， 也恢复水凝胶结构。在静态条件， NFC 形成具有高弹性模量和极高 屈服应力的水凝胶网络。。

33、由于这些性质， 甚至在很低浓度 NFC 也具有很高的固体颗粒悬浮 能力。 0036 在静态条件的悬浮能力用砾石悬浮证实。NFC-N 和 NFC-L 的 0.5% 分散体能够使 甚至 2-3mm 大小的砾石颗粒稳定很长时间， 如图 8 中所示。附图显示两种砾石悬浮体在 说 明 书 CN 102803431 A 8 6/7 页 9 0.5%NFC-N(顶行)和在0.5%NFC-L(底行)中经17天时间的能力。 砾石为平均粒径为1-2mm 和 2-3mm 的 CEN 标准砂 (EN 196-1)。样品在室温储存。 0037 应注意到， NFC-L 能够在比 NFC-N 更低的浓度使颗粒悬浮体稳定。 。

34、0038 在需要高颗粒携带能力的油田应用流体中， 可利用 NFC 分散体的假塑性和悬浮能 力， 如图 9 中所示， 图 9 为具有悬浮固体颗粒的基于 NFC 的油田应用流体流动的示意图。在 环形流动分布的中部， 剪切速率低， 粘度则相应很高， 这提供高携带能力。 接近壁， 剪切速率 高， 这允许高泵送速率。 0039 实施例 7 NFC 分散体具有密封多孔材料的倾向。在石油回收流体中， 可利用 NFC 的密封性质， 例 如以阻止在基于水的流体中的损失循环。 0040 NFC 的密封性质可容易地利用常规布氏真空过滤设备用具有可变孔隙率的滤布和 毡证实。在试验中， 用 Larox Pannevis。

35、 Bchner 实验室真空过滤器过滤 NFC-N 的 1% 含水 分散体的 100g 样品。使用一系列 Tamfelt 滤布和毡， 参见表 1。应注意到， 如果孔隙率等于 或高于 20m， NFC 就会迁移通过过滤器。如果过滤器孔隙率等于或小于 15m， 在抽吸后 NFC 就立即在滤布顶上形成滤饼。在此情况下， 滤液中的 NFC 含量为 0.0%。在过滤器上形 成 NFC 滤饼的情况下， 过滤花费很长时间， 一般需要 8-10 分钟得到 10% 固体含量。因此， 在 最初 MFC 原纤维沉积在孔上后， 水渗透通过孔很慢。 0041 表 1. 布氏真空过滤试验中使用的滤布和毡类型及结果汇总。 过。

36、滤器型号孔径 (m)结果 S5111-L135NFC 在滤液中 S5118-L130NFC 在滤液中 S5118-L1K220NFC 在滤液中 S5118-L1K315NFC 在过滤器上 S2182-L2K28NFC 在过滤器上 S2260-L28NFC 在过滤器上 S2181-V2L1K36NFC 在过滤器上 0042 也可调节密封性质。如果使较大纤维素纤维与 NFC 混合， 也可密封较高孔隙率的 膜。例如， 如果常规纤维素浆加入到 1% NFC 分散体 ( 浆 /NFC 为 10/90)， 则可密封 100m 孔隙率过滤器。其次， 通过在 NFC 分散体中混入某些添加剂， 例如， 羧甲基纤。

37、维素， 可迫使 NFC 迁移通过 6 至 8m 过滤器。 0043 根据 NFC 分散体的密封性质， 很明显可在需要密封性质的油田应用流体中利用含 水 NFC 分散体。在那些流体中， NFC 充当密封剂、 毛面剂或作为桥连剂。 0044 油田中的用途 纳米原纤维纤维素可输送到要将它与水混合的使用场所。 它可干燥输送或作为在水中 的浓缩物输送。为了促进干燥， 在分解后得到的含水 NFC 可与另一种大分子物质混合并一 起干燥， 以帮助干燥， 例如与另一种流变改性剂 ( 如 CMC)。因此， 本发明也包括 NFC(NFC-N 或 NFC-L) 与其它流变改性剂混合的剂和组合物。 0045 另一种替代。

38、方案是在应用场所从原料通过将它分解成纳米原纤维大小的纤维素 来制备纳米原纤化纤维素。NFC 可从输送到现场的干燥或浓缩的纤维素原料或纤维素浆在 应用场所制得。 根据一个有利的实施方案， 首先使纤维素原料或纤维素浆化学预改性， 以使 其更不稳定， 随后作为不稳定化的纤维素原料或不稳定化的纤维素浆输送到应用场所， 并 说 明 书 CN 102803431 A 9 7/7 页 10 最终现场分解以形成纳米原纤化纤维素 (NFC-L)。 0046 由于其性质， 本发明的剂 (NFC-N 或 NFC-L) 可在以下流体中作为一个组分用于油 田应用。 0047 促进石油回收的流体 ( 置换流体 ) ： 用。

39、于通过组合物从地层提取石油， 将所述组合 物泵送到注入孔下， 然后， 通过作为在石油中具有最小渗透或 “成指” 的粘性流体前部面向 生产井移动， 而从地层向生产井置换石油。 0048 钻探流体 ： 与钻井相关， 用于去除钻探岩屑、 悬浮高比重材料和细岩屑、 密封钻孔 以使流体进入地层的损失最小、 提供静水压头以防止高压流体井喷至钻孔或向上通过钻孔 直至地面、 和冷却钻头以及润滑以防止钻管在旋转期间粘住。 除了流变改性剂外， 钻探流体 一般还含有粘土。 0049 水力破碎流体 ： 用于破碎地层中的地质结构， 以产生用于石油的新通道。 破碎流体 以足够高压力和体积速率泵送通过管线化向下通入含油区域。

40、的管线化井孔， 以引起裂缝形 成并在周围的地质地层内蔓延。除了流变改性剂 ( 有时也称为 “胶凝剂” ) 外， 流体的组分 之一为所谓的 “支撑剂” ， 它是一种粒状固体材料。破碎流体将支撑剂输送到在破碎期间形 成和蔓延的裂缝， 以便在释放压力后支撑剂保持裂缝打开。 因此， 支撑剂分布到地质地层增 加地层的渗透性。流变改性剂给予流体悬浮能力， 以便流体能够充当支撑剂的载体。 0050 用于砾石填充的载体流体 ： 在砾石填充中， 将固体颗粒的紧密填充块放入钻孔和 连接到钻孔的穿孔， 以便由石油产生的松散地下地层材料由砾石填充筛除， 并防止进入井 孔。在典型的操作中， 首先将管状砾石填充筛放入与其。

41、中的穿孔相邻的钻孔， 然后， 将具有 悬浮于其中的固体颗粒填充材料的载体流体泵送入筛外部和含有穿孔的钻孔壁之间的空 间。在载体流体已筛除后， 将填充材料留在穿孔中和筛与钻孔壁之间的环形空间中。在替 代技术中， 将载体流体 - 填充材料悬浮体泵送进入钻孔和穿孔， 由此填充穿孔。随后， 放置 管状筛， 用相同或不同的载体液体 - 填充材料悬浮体填充筛外部和钻孔壁之间的环。 0051 隔离流体 ： 隔离流体在石油工业中用于置换和分离井孔中的不同流体。其目的是 使两种流体的接触或混合最小。这些应用包括 ： 将水泥与钻探流体分离 ； 用盐水置换钻探 流体 ； 将基于油的钻探流体与基于水的钻探流体分离 ；。

42、 回收昂贵的基于油的流体和盐水 ； 防止化学处理溶液的稀释。 说 明 书 CN 102803431 A 10 1/8 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 102803431 A 11 2/8 页 12 图 2 说 明 书 附 图 CN 102803431 A 12 3/8 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 102803431 A 13 4/8 页 14 图 4 说 明 书 附 图 CN 102803431 A 14 5/8 页 15 图 5 说 明 书 附 图 CN 102803431 A 15 6/8 页 16 图 6 说 明 书 附 图 CN 102803431 A 16 7/8 页 17 图 7 说 明 书 附 图 CN 102803431 A 17 8/8 页 18 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 102803431 A 18 。