用于油田维护操作的高密度加重材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本揭示内容涉及维护一种油田。更具体而言，本揭示内容涉及维护流体以及其制 备和使用方法。
【背景技术】
[0002] 天然资源（例如汽油、水和原油）的地下矿藏一般通过钻井以挖掘含有所述矿藏 的地下地层或区域来回收。在钻井和准备所述井以及用于自其回收材料的相邻地下地层 中，采用各种流体。举例来说，钻井流体或"泥浆"通常通过正钻制的井筒进行循环，以冷却 钻头，在钻井过程中将矿藏约束于其相应地层，平衡地层压力，以及将钻肩输送到表面。
[0003] 经设计以回收天然资源的良好生产操作采用许多对于每一个别应用具有极特定 性质的维护流体。存在这样的持续需要，即可用于调整维护流体的性质以满足一些用户和 /或工艺需求的材料。
【发明内容】
[0004] 本文揭示一种井筒处理流体，其包含一种或多种选自由含钨材料、含铋材料和含 锡材料组成的群组的高密度加重材料。
[0005] 前文已相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可更好地理解本发明的 以下详细描述。下文中将描述本发明的其他特征和优点，其形成本发明的权利要求书的主 题。所属领域的技术人员应意识到，可容易地利用所揭示的概念和具体实施例作为基础来 修改或设计用于实现本发明的相同目的的其他结构。所属领域的技术人员还应认识到，这 样的等效构造并不背离在所附权利要求书中所阐明的本发明的精神和范围。
【附图说明】
[0006] 为更全面地理解本揭示内容和其优点，现在结合附图和详细描述来参考以下简要 描述：
[0007] 图1、2和3是来自实例4的样品的浆液粘度作为时间的函数的图。
【具体实施方式】
[0008] 本文揭示井筒维护流体，其包含高密度加重材料（HDWM)。如本文所用，"井筒处理 流体"（WTF)是指经设计和制备以解决具体井筒或储层条件的流体。井筒处理流体用于各 种井筒操作，其包括例如分离或控制储层气体或水、准备井筒或被井筒穿透的地下地层，以 从地层回收材料、用于将材料沉积于地层中、或其组合。应了解，"地下地层"涵盖裸露土地 以下的区域或由水（例如海水或大洋水）覆盖的土地以下的区域二者。
[0009] WTF可包含水泥浆、钻井流体、完井流体、修井流体、压裂流体、清扫流体或任何其 他适宜的井筒处理流体。在一实施例中，含有本文所揭示类型的HDWM的WTF可具有一些用 户和/或工艺的所要密度，同时与其他方面类似但缺少本文所揭示类型的HDWM的WTF相比 含有降低量的加重材料。HDWM、其在WTF中的用途和优点更详细的描述于本文中。
[0010] 在一实施例中，HDWM包含比重（SG)值大于约5. 0、另一选择大于约5. 2或另一选 择大于约5. 5的任何材料。SG是无量纲量，且定义为材料的密度与水的密度之间的比率， 其中两个密度均在相同的压力和温度的条件下测量。除非另有说明，SG值是以在大气压力 (1.013X10 5Pa)和20°C的温度下获得的测量值给出，且可根据API 13A 7. 3中所示的李氏 比重瓶法（Le Chatelier flask method)测定。
[0011] 在一实施例中，HDWM包含天然存在的材料。另一选择，HDWM包含合成材料。另一 选择，HDWM包含天然存在的材料与合成材料的混合物。
[0012] 在一实施例中，HDWM包含含钨材料。适用于本揭示内容的含钨材料的非限制性 实例包括白钨矿、钨锰铁矿、钨金属粉末和其他钨金属氧化物（例如，铜白钨矿Cu 2 (WO4) (OH)2)、或其组合。在一实施例中，HDWM包含含铋材料。适用于本揭示内容的含铋材料的非 限制性实例包括辉铋矿、铋华、铋金属粉末和其他铋金属氧化物或硫化物、或其组合。在一 实施例中，HDWM包含含锡材料。适用于本揭示内容的含锡材料的非限制性实例包括锡矿、 黑锡矿、锡金属、锡金属氧化物或硫化物、或其组合。
[0013] 在一实施例中，HDWM不包括或实质上没有含方铅矿和/或含铅的矿物。另一选择， 方铅矿和/或铅可以小于HDWM重量的约1 %的量存在于HDWM中。
[0014] 在一实施例中，HDWM包含白钨矿（scheelite)，其也称为白钨矿（scheelerz)。在 本揭示内容中适宜用作HDWM的白钨矿可为天然存在的钨酸盐矿物、合成白钨矿、或其组 合。纯白钨矿具有化学式CaWO 4且称为钨酸钙。白钨矿具有在约5. 9到约6. 1范围内的SG， 以及在莫氏标度（Mohs scale)上具有约4. 5到约5范围内的硬度。硬度在本文中是指划 痕硬度，其定义为材料当与尖锐物体接触时耐受永久塑性变形的能力。奠氏标度是数值在 1到10范围内的相对划痕硬度标度，其中滑石定义为值为1的最不硬的材料（即，最软）， 且金刚石定义为值为10的最硬材料。
[0015] 在一实施例中，HDWM包含铜白钨矿，其是天然存在的钨酸盐矿物且可单独或与白 钨矿组合发现。铜白钨矿具有化学式Cu 2(WO4) (OH)2，且也称为铜钨华。铜白钨矿具有在约 5. 4到约7范围内的SG，以及在莫氏标度上具有约4到约5范围内的硬度。
[0016] 在一实施例中，HDWM包含钨锰铁矿，其为天然存在的钨酸盐矿物。钨锰铁矿具有 化学式（Fe，Mn)WO 4，且是钨铁矿（Fe2+)WOjP钨锰矿（Mn2+)WO4的组合的铁锰钨酸盐。钨锰 铁矿具有在约7. 0到约7. 5范围内的SG，以及在莫氏标度上具有约4到约4. 5范围内的硬 度。
[0017] 在一实施例中，HDWM包含呈粉末形式的钨金属，其利用化学符号W和原子数74来 描述且与其他元素组合天然存在。举例来说，钨金属可在例如白钨矿和钨锰铁矿的矿物中 发现，其可使用适宜方法分离并纯化。钨金属粉末具有约19. 25的SG，以及在奠氏标度上具 有约7. 5的硬度。
[0018] 含钨材料的典型杂质包括锡石、托帕石（topaz)、氟石、磷灰石、电气石、石英、钙铁 榴石、透辉石、符山石、透闪石、铋、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、砷黄铁矿、钼、以及包含镨、钕等 的稀土元素。所属领域的技术人员可了解，HDWM的总体SG并不由包含含钨材料的HDWM中 存在的杂质决定。另一选择，杂质不以足以为HDWM的总体SG负责的量存在。在一实施例 中，含钨材料经处理以减少和/或消除这些杂质中的一种或多种。
[0019] 在一实施例中，HDWM包含辉铋矿，其为天然存在的铋矿物。纯辉铋矿具有化学式 Bi2S3且也称为硫化铋。辉铋矿具有在约6. 8到约7. 25范围内的SG，以及在奠氏标度上具 有约2到约2. 5范围内的硬度。
[0020] 在一实施例中，HDWM包含铋华，其为天然存在的铋矿物。纯铋华具有化学式Bi2O 3 且也称为三氧化二铋。铋华具有在约8. 5到约9. 5范围内的SG，以及在奠氏标度上具有约 4到约5范围内的硬度。
[0021] 在一实施例中，HDWM包含呈粉末形式的铋金属，其利益化学符号Bi和原子数73来 描述且是天然存在的矿物。铋金属粉末具有约9. 78的SG，以及在奠氏标度上具有约2到 约2. 5范围内的硬度。市售铋金属粉末通常并不是从自然铋提取，而是开采和提炼其他金 属（例如铅、铜、锡、银和金）的副产物。
[0022] 含铋材料的典型杂质包括针硫铋铅矿、砷黄铁矿、黄锡矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜 矿、电气石、钨锰铁矿、锡石、石英和锑。所属领域的技术人员可了解，HDWM的总体SG并不 由包含含铋材料的HDWM中存在的杂质决定。另一选择，杂质不以足以为HDWM的总体SG负 责的量存在。在一实施例中，含祕材料经处理以减少和/或消除这些杂质中的一种或多种。
[0023] 在一实施例中，HDWM包含锡矿，其为天然存在的锡矿物。纯锡矿具有化学式SnO2 且也称为氧化锡（IV)。锡矿具有在约6. 8到约7. 1范围内的SG，以及在奠氏标度上具有约 6到约7范围内的硬度。
[0024] 在一实施例中，HDWM包含黑锡矿，其为天然存在的锡矿物。纯黑锡矿具有化学式 SnO且也称为氧化锡（II)。黑锡矿具有约6. 4的SG，以及在奠氏标度上具有约2到约2. 5 范围内的硬度。
[0025] 在一实施例中，HDWM包含锡金属，其利用化学符号Sn和原子数50描述且是天然存 在的矿物。锡常见两种同素异形体α-锡和β-锡中。如本文所用，术语"锡"是指β-锡 金属同素异形体。锡金属具有约7. 3的SG，以及在奠氏标度上具有约2的硬度。市售锡金 属通常并不是从自然锡提取，而是提炼其他矿物（例如锡矿）的产物。
[0026] 含锡材料的典型杂质包括石英、伟晶岩、花岗石、电气石、托帕石、氟石、方解石、磷 灰石、钨锰铁矿、辉钼矿、硫锡矿、砷黄铁矿、铋、锑和银。所属领域的技术人员可了解，HDWM 的总体SG并不由包含含锡材料的HDWM中存在的杂质决定。另一选择，杂质不以足以为HDWM 的总体SG负责的量存在。在一实施例中，含锡材料经处理以减少和/或消除这些杂质中的 一种或多种。
[0027] 在一实施例中，本文先前所述类型的HWDM是以固体和/或粉末形式出售，且其特 征可在于穿过200网目（75微米）筛的粒径分布。网目大小是指粒子穿过的每线性英寸的 开口数量（