[发明专利]用于添加剂的包封和释放的材料设计

说明书

实施方案提供了一种用于控释在井眼中使用的水泥添加剂的方法。该方法包括以下步骤：将芳香族酰胺胶囊与水泥浆料混合以形成包含添加剂的浆料；以及将该包含添加剂的浆料引入井眼中。通过界面聚合形成芳香族酰胺胶囊，其中芳香族酰胺聚合物形成包封水泥添加剂的半透膜。

技术领域

本申请公开了与水泥一起使用的组合物和方法。具体而言，公开了用于在固井作业期间控制井下环境的组合物和方法。

背景技术

在许多井眼中，水泥可以用于在套管和地层之间形成层。由于各种原因，将添加剂递送到水泥中可能存在问题。首先，添加剂必须与水泥浆料混合，并与浆料一起递送到井下位置。第二，添加剂必须在极端井下条件下保持完整，以发挥其添加剂的性能。第三，在井下环境中控制添加剂的释放速率可能存在困难。

基于包封的体系在石油和天然气工业中的诸如化学添加剂保存、小分子释放、颗粒递送和自密封材料之类的应用中受到关注。使用了许多方法来包封相关的化学添加剂以用于内容物的控释。示例性的包封材料包括聚合物涂层、无机壳和介孔材料。

当将水泥置于井眼中时，要考虑多种添加剂(通常为大量)并将其添加到浆料中以满足适合于不同的井眼条件的各种功能需要。然而，即使在将浆料引入井眼中之前，使用大量的某些添加剂(例如，缓凝剂和降滤失剂)也可能使浆料在地表处不稳定。

发明内容

本申请公开了用于水泥浆料的组合物和方法。具体而言，公开了用于在固井作业期间控制井下环境的组合物和方法。

实施方案提供了一种用于包封的负载物(cargo)的控释的系统，该系统利用了可渗透性聚合物壳壁的经设计的特征。使用囊泡或胶囊，可以使水泥添加剂在未经物理或化学改变的情况下被递送。利用囊泡与各种包封剂的许多组合可以设计各种水泥配方。囊泡系统特别适用于递送试剂，如化学添加剂和小分子，以在水泥浆料应用中提供有益的相互作用。这种水泥浆料应用包括在井下放置浆料期间的化学递送和化学添加剂的控释。

在第一方面中，一种用于包封在井眼中使用的水泥添加剂的方法包括将连续溶剂和表面活性剂混合以产生连续相的步骤。该方法包括将分散溶剂、分散单体和水泥添加剂混合以产生分散相的步骤。分散溶剂和连续溶剂不混溶。该方法包括以下步骤：将连续相和分散相混合以形成具有乳液的混合物，使得分散相作为液滴分散在连续相中。界面限定了分散在连续相中的分散相的液滴。该方法包括向混合物中添加交联剂的步骤。该方法包括以下步骤：使芳香族酰胺聚合物形成在液滴的界面上，使得芳香族酰胺聚合物形成围绕芯部的半透膜。芯部包括分散相，使得围绕芯部的半透膜形成芳香族酰胺胶囊。该方法包括使芳香族酰胺胶囊从混合物中沉降的步骤。该方法包括使用分离方法从混合物中分离芳香族酰胺胶囊的步骤。

在某些方面中，分散溶剂可以包括水、乙醇和甲醇。在某些方面中，分散单体包含胺基。在某些方面中，分散单体可以包括乙二胺、间苯二胺、对苯二胺和己二胺。在某些方面中，连续溶剂可以包括油、矿物油、环己烷和氯仿。在某些方面中，交联剂可以包括1,3,5-苯三甲酰氯和癸二酰氯。在某些方面中，水泥添加剂为水溶性的，并且可以包括密封剂、防气窜添加剂、高温缓凝剂、降滤失添加剂、促进剂和高效减水剂。