CN101092557A - 封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法和配方 - Google Patents

Abstract

在带有一个或多个需密封的例如裂缝、溶洞、空洞和孔隙的开口的井眼区段，钻柱周围环形空间或可不用如封隔器或水泥塞的方式密封。运载流体可以用来运送过滤物质进入开口内以产生一个桥，它至少部分地封住此开口，但仍然提供允许流体通过的流动通道。一种固体材料和/或可凝固流体，先后或同时地被置于与过滤物质一起或者在过滤物质后面，可以利用此流体流动从而在一个或多个开口的流动通道中有效地集结而形成密封结构。

Description

封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法和配方

技术领域

本发明涉及一般石油和天然气钻井，特别是关于封堵地下岩层裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法和配方。

背景技术

在钻井过程中或完井过程中，在一定的压力下井眼中流体可以通过如裂缝、溶洞、空洞或孔隙的开口漏失到地层里，这些开口由钻穿天然断层、裂缝、溶洞、空洞或岩洞或者由非正常井筒压力导致人工诱发的裂缝而形成。钻井流体通常非常昂贵，所以不希望这种流体在“循环漏失层”中漏失，更由于那些对工艺熟练的人所熟知的很多原因，钻井流体的循环很重要，因此，封堵裂缝、溶洞、空洞和孔隙是钻井过程继续进行下去必不可少的。

以前，纤维状的、片状的和颗粒状的堵漏材料都曾被应用于钻井上以形成所需要的封堵。例如，纤维、杏仁壳、石墨粉、花生壳、棉花、燕麦壳和大理石全都被用过在封堵裂缝、溶洞、空洞和孔隙上。然而，这些材料由于井下条件的复杂性并不能总是形成可靠的封堵。因此，长期以来仍然需求改进、阻止或减少循环漏失或井漏问题的方法和配方。那些在过去已经认识到并企图去解决这些问题而没有取得成功的对工艺熟练的人将会赏识本发明。

发明内容

本发明的目的是提供改进封堵循环漏失层的方法，同时提供封堵地下形成的开口例如裂缝、溶洞、空洞和孔隙的新配方。

本发明的技术方案是：本发明提供了一个可以用来封堵井眼内的一个或更多的地下开口的配方。在一个方案中，配方可以包含一种过滤物质、一种固体物质和一种运载流体。该过滤物质用于形成一个过滤机构并提供一个能让载有固体物质的运载流体通过该过滤物质的多个流动通道，固体物质从而可以在过滤机构中富积并阻塞流体流动通道，而运载流体则把固体物质和过滤物质输送到地下岩层中的开口内。

在一种具体实现方案中，过滤物质可以由多个泡沫橡胶单元组成，每个泡沫橡胶单元可以包含多个允许流体流动通过的孔隙单元，这些孔隙单元构成了流体通过过滤物质的多个通道。泡沫橡胶单元可以被弹性压缩和伸展从而可以适合任何地下开口。至少有5％的孔隙单元互相连通而构成流动通道，其中，流动通道的平均直径大于0.01毫米。

在一种具体方案中，过滤物质是可以变形的。在大的开口中，需要大尺寸的过滤物质来构建过滤机构，然而过滤物质的尺寸会被流动条件所限制，例如管道系统、井下钻具组合以及钻头喷咀等，过滤物质必须先通过它们才能被运输到地下的开口处，过滤物质的变形，使得较大尺寸的过滤物质可被泵送而通过管道、井下钻具组合、钻头喷咀等，再进入上述的地下开口中，这些地下开口甚至可以比过滤物质的尺寸小。使用较大并易于变形的过滤物质，更易于在空隙中先形成一个过滤机构或过滤桥，再使固体物质在过滤桥上聚集而形成一个厚实强壮的封堵。

流动通道直径最好和固体物质单元的尺寸相关联，固体物质单元的尺寸一般而言应当比流动通道的直径大。为了支持在开口中的过滤物质的积聚，运载流体应该能很自由地通过过滤物质。运载流体可以含有精细的固体颗粒用以提供足够的粘度和悬浮能力。例如，运载流体中的一种可以是井眼内的钻井液。钻井液一般而言可以含有0.5～5微米的粘土颗粒。如果用这个钻井液作为运载流体，首选的过滤物质应该具有直径大于10微米的流动通道以确保钻井液可以在流动通道里流过。

流动通道的直径可以比运载流体中的必要粒子的尺寸大的多。例如，当以带有0.5～5微米粘土颗粒的钻井液作为运载流体，流动通道的直径可以是50～250微米以确保运载流体自由流动通过过滤物质。既然这样，用于阻挡通路形成密封的固体物质至少有一些颗粒尺寸比50～250微米大。首选的固体物质有一个广泛的颗粒尺寸范围，以封堵流动通道和过滤单元和/或固体物质单元之间的空隙。例如，对于阻塞50～250微米的流动通道，固体物质单元可以有0.1～500微米的尺寸分布。

固体物质或可含有可凝固流体，至少一种运载流体也或可含有可凝固流体。在一个可实施的方案中，过滤物质可以含有至少下列材料之一：海绵、泡沫橡胶、人造海绵、纤维垫、开孔聚合物泡沫和开孔型泡沫橡胶。

本发明还提供了用来封堵井眼内的一个或多个地下开口的办法，本方法可包含一个或更多的步骤。仅作为一个例子而言，通过泵入一种载有多个过滤单元的运载流体到一个或多个地下开口中形成一个初始的过滤桥，此过滤桥构成了多个流体流动通道，并允许至少一些运载流体流动通过，但也限制流体通过一个或多个欲被封堵的地下开口。其它步骤可以含有放置固体物质于一个或多个地下开口内，以与多个过滤单元内的多个的流动通道相遇并封堵一个或多个地下开口。

放置固体物质到地下开口内的步骤中，泵入多个尺寸大于过滤物质流动通道的固体物质单元以阻挡流体继续流过过滤单元。另外，此步骤中，也可泵送一种可凝固流体进入一个或多个流动通道中使之凝固，从而阻挡流体在其中流动。

本方法可进一步包含提供含有一种泡沫材料的不连续的过滤单元，此泡沫材料可含有多个内部孔隙单元并且相互连通。例如，至少这些多个内部孔隙单元中的一些是彼此相互连通的，并且至少这些多个内部孔隙单元中的一些是与单个过滤单元的外表面相连的。在一种具体实施方案中，泡沫材料是可压缩的，以适合任何地下开口的形状。

在另一种方案中，多个过滤单元是坚硬的，多个过滤单元比一个或多个地下开口小以适合地下开口的形状。

本方法可首先泵入多个过滤单元进入一个或多个地下开口内，然后随后放置固体物质于一个或多个地下开口内。另外，本方法还可以同时泵入多个过滤单元和固体物质单元进入一个或多个地下开口内。

在另外的其它的实施方案中，配方可以含有具有一个或多个允许运载流体通过的流动通道的泡沫过滤物质和至少一种运载流体以运输泡沫过滤物质进入井眼中的一个或多个地下开口内。本配方还可进一步含有固体物质，使用时，固体物质可以含有一定大小的固体颗粒以封堵一个或多个流体流动路径。运载流体或可是可凝固流体。

在一个可实施的方案中，本发明可以包含一种可被用来封堵井眼内的裂缝、空洞、溶洞或孔隙的配方。本配方可以包含例如可以是多孔的、坚硬的或弹性的过滤物质和被用来在例如一个或多个裂缝、空洞、溶洞或孔隙等开口内置放过滤物质和固体物质来实现有效封堵的运载流体。在一个可以首选的方案中，过滤物质可以包含多个含有孔隙单元的小弹性单元，并且这些小弹性单元至少有一些孔隙单元是相互连通的。

在另一个可实施的方案中，本发明可以含有其它用来封堵例如裂缝、空洞、溶洞或孔隙的开口的其它新配方，例如，包含过滤物质、可凝固流体和运载流体。

在本发明的再一种可实施方案中，本发明可提供利用运载流体在固体物质之前泵入过滤物质的方法。过滤物质可以和固体物质、运载流体混合在一起；运载流体可以是尚未凝固的可凝固流体。

本发明与现有技术相比，具有下列优点：可在地下开口中形成有效而可靠的封堵，适应于在复杂的井下环境中实现，可减少循环漏失。

附图说明

附图1为一个井眼侧视截面示意图，它显示本发明的一个实施例，其中，地下井眼的裂缝的封堵是利用载有过滤物质的运载流体在流动通道中架桥来产生过滤机构，随后在桥后置入固体物质来密封流动通道而形成的；

附图2是一个用本发明的配方形成封堵结构的放大图；

附图3是一个过滤物质的单个过滤单元的放大示意图；

其中：10、密封组分；12、井眼；14、钻柱；16、裂缝；2、密封结构；20、运载流体；22、；固体物质；24、过滤物质；26、地下开口；28、井眼密封装置；30、运载流体；32、过滤单元；34、孔隙单元；36、流动通道；38、空隙；40、过滤单元表面；42、固体物质单元。

具体实施方式

图1体现了本发明的密封组分10的一个可行实施例，井眼12中的地下开口26如裂缝16、空洞、溶洞或孔隙上方的钻柱14周围可能被封住。在应用中，井眼密封装置28包括可钻掉的封隔器、由封隔器和/或水泥塞封住的分段密封装置，或利用其它适当的密封方法。

如以下所描述的，运载流体可以被用来运输过滤物质24到开口26中，箭头20指示的即为携带过滤物质24的运载流体，过滤物质24被带到开口26中后，这就形成了一个部分地封住开口26的过滤机构或一个桥，但它仍然允许箭头30指示的运载流体30通过过滤物质24本身。与过滤物质24同时或在过滤物质之后由运载流体载入的固体物质22将在过滤物质24后面积聚，并且因此在开口26中的桥后面形成封堵流动通道的密封结构2或密封组分10。固体物质22可以是小的固体单元和/或颗粒，而每一个小固体单元本身都应是不允许运载流体通过的，比如实心的。固体物质的小单元也可以是多孔的，因为多孔的固体物质的小单元在孔隙被压缩闭合后或空隙单元之间不连通或被固体颗粒堵塞而失去连通性。这样的多孔固体也可以起到阻挡流动的功能。固体物质可以是坚硬的并具有可改变状态来产生阻挡流动的功能，以形成封堵。

如果认为必要，在固体物质22之后可凝固流体例如水泥或树脂可被泵入。可凝固流体甚至在一种实施例中可代替固体物质在过滤物质之后或者与过滤物质一起泵入。因此，箭头22指示的可为固体物质22也可指凝固后的可凝固流体。此组成可以在合适的压力下被泵入井眼，其数量取决于实现密封的需求。

在一个实施例中，一种配方可以用来密封裂缝、空洞、溶洞或孔隙，该配方含有：(1)、过滤物质24，例如多孔材料；(2)、固体物质22；(3)、运载流体30。在另一个实施例中，一种可以用来密封裂缝、空洞、溶洞或孔隙配方，含有：(1)、过滤物质24；(2)、运载流体30和/或(3)、可凝固流体。

另一个实施例中，提供一种方法，包括步骤：泵入过滤物质24在地下开口26处以形成一个桥，然后或随后或同时泵入固体物质22到开口26处。过滤物质24可同运载流体30一起泵入到开口内。过滤物质24可以是易于变形的并可以是具有足够回弹性，以适合开口26，并且一旦进入开口26内在泵关闭以后可以充分地回弹放大。

在另外一种实施例中，一种可以被用来封堵裂缝、空洞、溶洞或孔隙的配方，含有：(1)、多孔过滤物质24；(2)、运载流体30；(3)、可凝固流体。

另外一种实施例中提供一种方法，含有步骤：泵入多孔过滤物质以在地下开口内形成桥，然后或随后或同时泵入固体物质22。多孔过滤物质24通过和运载流体30一起泵送可被运输进入开口26内。多孔过滤物质24可以是易于变形的以适合开口26，并且具有回弹性，从而一旦进入开口26处在停泵以后可以充分地回弹放大。

过滤物质24，例如多孔材料，当与如水或类似物的其它流体一起接合时，可以是可膨胀的。例如，过滤物质24可以和不会产生膨胀的运载流体30一起被泵入，然后接触另一种流体，以实现过滤物质24的膨胀和/或实现另一种流体与膨胀的过滤物质24在适当的位置结合。在另一个实施例中，过滤物质24可以慢慢地膨胀，这样它在被泵送到位之前不会膨胀太多，也可以直至停泵和释放泵压以后才开始膨胀。

典型地，如在图2中被放大展示的，一定量的含有可形成过滤物质24的过滤单元32可被泵入井眼内。在一个可以首选的实施例中，它实际上仅仅需要使用各种形状的小碎片，包含任意形状。然而，与本发明相一致，由单一或相对少数的大尺寸过滤单元32形成的过滤物质24可被泵入到更大的空隙中，这是可以理解的。当使用大量的小过滤单元32和/或具有高回弹性的过滤单元32时，与使用较少量的大过滤单元32相比，过滤单元32的具体形状可能不太重要。

然而，小而坚硬的过滤单元32的形状也可被利用以影响过滤物质24整体的多孔性和渗透性。例如，坚硬圆形的或球形的过滤单元32趋向于最大化过滤单元32之间的间隙。例如，一些能相互契合的形状，如立方体形状或具有平坦表面的形状趋向于最小化过滤单元32之间的空间。过滤单元32的形状一般地可以是不规则的、立方的、小片状的、球形的、椭圆形的或颗粒状的。

过滤单元32可含有坚硬的材料，它的典型代表性尺寸可在0.3毫米到50厘米之间，尽管过滤单元32并不局限于这个范围。过滤单元32可以是弹性的和可变形的，也可以是坚硬的。如在图3中说明的，过滤单元32可在一个实施例中更适宜含有相互连通的并且开孔至外表面的孔或孔隙单元34。这样，运载流体30就能流过过滤物质24，特别是当过滤物质24受溶洞、空洞、裂缝的壁的阻挡而不再向前移动时。过滤物质24产生的过滤机构最好仅仅使运载流体30容易通过，而不使可积聚在过滤物质24后面密封空隙的固体物质通过，在过滤单元32中平均的孔隙或孔隙单元34的尺寸范围从10微米到5厘米。

如上述讨论的，在过滤物质24中的过滤单元32之间形成的任何空间38影响过滤物质24的整体渗透性。因此，圆形多孔过滤单元产生的空隙38的尺寸比较重要，会影响过滤物质24的整体孔隙度，但是，如果过滤单元易于变形，整个过滤单元的形状就不重要了。

过滤物质24可以含有泡沫橡胶，缠结纤维团和海绵。在一个具体实施例中，过滤物质24更适宜是开口泡沫橡胶或海绵，其它材料也可包括缠结纤维团或纤维垫碎片。

泡沫材料可以指各种各样轻的、多孔的、半坚硬的或类似海绵的物质中的任何一种，如过滤材料、热绝缘材料和包装物中的减震材料。泡沫材料有气泡，可以含有橡胶、塑料或其它充满小空气或气泡(孔隙或孔隙单元)的物质以使其柔软或质轻，因此，泡沫材料也包括轻质孔隙材料，它是由在生产过程中引入气泡而形成的。泡沫橡胶特别指被充气而形成海绵状的橡胶，一般用于床垫、衬料或绝缘材料中。泡沫橡胶有时可以被叫做泡沫、泡沫海绵橡胶或海绵橡胶(它可以趋向于有较大的孔隙或孔隙单元)。另外，泡沫材料还可以由不同于橡胶的聚合物形成。泡沫材料可以是可被压缩的或不可被压缩的。

因此，本发明中可含有作为过滤物质24的泡沫材料、作为固体物质22的固体颗粒，以及至少一种或更多种的运载流体30。

固体物质22可以是闭孔的泡沫材料，也可以是开孔的泡沫材料，但是其中至少部分孔隙单元被压缩闭合或因充填了固体物质而失去连通性。如在这里讨论的，作为过滤物质24和/或固体物质22的运载流体，流体可以是可凝固的。

本发明的多种实施例中，有一些使用泡沫材料作为过滤物质24，那些实施例可以包括：

1)泡沫材料+固体物质+运载流体；

2)泡沫材料+固体物质+可凝固流体；

3)泡沫材料+固体物质+运载流体+可凝固流体；

4)泡沫材料+运载流体+可凝固流体；

5)泡沫材料+运载流体；或

6)泡沫材料+可凝固流体。

泡沫材料和固体物质22可以被一起混合然后由运载流体30运输，或可以在泡沫材料被运送到位或注入之后，再将固体物质22运送到位或注入。相应地，泡沫材料可以和可凝固流体混合，或者先由运载流体30携带运送，随后注入可凝固流体。

运载流体中过滤物质24的浓度可以在每桶运载流体含0.001到1000磅过滤物质24的范围内。例如，过滤物质24可包括但不局限于海绵、泡沫橡胶、纤维海绵、缠结纤维团、纤维垫碎片、开孔聚合物泡沫和/或开孔型泡沫橡胶。

过滤物质24中的多数孔隙或孔隙单元，在一个最佳实施例中，可被裸眼所分辨，孔隙的平均孔径范围可从0.01毫米到5厘米，孔径的平均范围最好是从0.1毫米到5毫米。在单个过滤单元32中更适宜含有多于一个的小孔并且这些小孔最好是均匀地分布，并不需要所有的这些小孔相互连通，也不需要所有的这些小孔尺寸相同或相近。

然而，在一个最佳实施例中，至少5％的孔隙或孔隙单元相互连通而构成流动通道36，流动通道36最好有大于0.01毫米的直径。在另一个实施例中，少于50％的孔隙34是相互连通的。而在又一个实施例中，5％到75％之间的孔隙或孔隙单元34是相互连通的。

在本发明的一个首选实施例中，过滤单元32是弹性的或有回弹能力的，过滤单元32可以代表性地有小于100,000磅/平方英寸的杨氏模量(弹性模量)。

在本发明的一个首选的实施例中，过滤单元32是易于变形的。

在本发明的另一个较佳实施例中，过滤单元32是坚硬的。

泡沫材料或泡沫物质的工程说明书网站可以用来决定过滤单元24的规格，例如网站：

http://foam-materials.globalspec.com/Specifications/Materials Chemical s Adhesives/Composites Textiles Reinforcements/Foams Foam Materials。与本发明一致，被用作过滤物质24的泡沫橡胶的一个定义是，一种含有大量气泡的轻质橡胶，这种橡胶形成一种坚挺的，像海绵状的用于座位、床垫等的泡沫材料，见例子， www.peakagents.ca/glossary/f11.htm。过滤单元32可以含有海绵橡胶，它是由在硫化之前引入气泡制成，用于做褥垫和沙发。泡沫橡胶的定义于例如，见 wordnet.princeton.edu/perl/webwn。

对于作为过滤单元32，海绵橡胶含有相互连通的孔隙单元或流动通道36并通到每一个过滤单元表面40。

在一个首选的实施例中，过滤单元32有回弹性或有当能引起变形的负荷移走后能够恢复原始形状的能力。

固体物质22中的单个单元42可以是颗粒的、小片的、纤维状的物质或它们的混合体。一旦被置入开口26中，固体物质22对于运载流体30或如钻井液或完井液的井眼流体是不具有渗透性的，所以当积累足够的时候它可以形成一个密封结构。

在过滤物质24中，至少一些固体物质22中的单个单元42，有比孔隙和/或由孔隙单元相互连通构成的流动通道36更大的尺寸，所以过滤物质24阻挡了固体物质22的通过。

固体物质22也可含有一些比相互连通或流动通道36更小尺寸的单元。这些小的单元可以阻塞由大的单元形成的小孔隙。为了在桥后形成更好的密封或密封组成10，固体物质22的单元需有一个广泛的尺寸分布。固体物质22可含有过滤物质24本身，因为过滤物质24的这些孔可在井下的负荷下关闭。固体物质22也可含有钻井固体，颗粒，加重材料，例如重晶石，钻屑，加入的堵漏材料和任何其它不能通过过滤物质24或形成的桥堵的固体。运载流体中固体物质22的浓度范围可以是0.0001到1500磅/桶运载流体。固体物质22的总量一定要足够以形成密封。

作为固体物质22的例子，它可以包含但是不局限于：碳酸钙颗粒、加重材料例如重晶石、钻井固体例如钻屑、玻璃珠、粉碎玻璃珠、沙子、硅藻土、珍珠岩粉、云母、玻璃纸薄片、水泥、斑脱土、高岭石、粉碎胡桃壳、粉碎棉籽壳、纤维、纸碎片、粉碎椰子壳、石油焦炭、粉碎玉米棒子外部、碎稻米、粒状橡胶、吸油或水的固体、可膨胀性固体、土、粉碎花生壳、石墨微粒和弹性石墨颗粒。

在另一个实施例中，固体物质22可以含有在凝固后变成固体的可凝固流体，但是，可凝固流体在凝固前可以作为流体流入井眼12中。在另一个体现中，一种可凝固流体，象如下讨论的，可以作为固体物质24的运载流体30使用。在另一个实施例中，可凝固流体可以和过滤物质24以及固体物质22一起被使用，并作为过滤物质24和/或固体物质22的运载流体30使用。

运载流体30可以是钻井液、完井液、水、水泥浆、隔离液或油。对于过滤物质24和固体物质22来说，运载流体30可以是不同的。运载流体30的量可以从0.01桶到1亿桶，或根据需要提供。对于运载流体30来说，非局限性例子包括但不局限于钻井液、完井液、水、盐水、油、柴油、合成油、任何其它有机液体、水基钻井液和/或合成基钻井液、油基钻井液、隔离液、水泥浆。

尽管本发明可以通过不同的方式来实现，可能的有关操作的一个实施例实现如下：对于运载流体30，在相同条件下，过滤物质24比固体物质22有更小的流动阻力。因此，即使在过滤物质24积聚以后，运载流体30的粘度，过滤物质24的平均孔径和互相连通的流动通道尺寸以及过滤单元32表面的开口26和空隙38应该允许运载流体30通过。过滤物质24是同运载流体30一起流动，它有更高的趋向在开口26内积聚以形成过滤桥。过滤物质24可以积聚同裂缝、溶洞、空洞或孔隙的开口26一样大的尺寸，或轻微膨胀而超过这个尺寸。易于变形的或弹性的过滤单元32可以确保过滤单元32可以被运输进入比过滤单元32的尺寸小的开  26的至少一部分。过滤单元32可以进一步在裂缝、溶洞、空洞或孔隙内膨胀以达到更好的结合来形成过滤桥。过滤单元32可以进一步是压缩的过滤物质以允许在裂缝、溶洞、空洞或孔隙内膨胀，以达到在裂缝、溶洞、空洞或孔隙内更好地和内壁结合而形成过滤桥。过滤单元32可以是被进一步压缩了的过滤物质从而在裂缝、溶洞、空洞或孔隙内膨胀后能更好地和内壁结合而形成过滤桥。过滤物质32一旦被运载流体30运输进入裂缝、溶洞、空洞或孔隙内就集结并越集越多，当更多过滤单元32到达就形成桥堵。形成的桥堵产生了一个过滤机制，它将至少让运载流体30中的一部分流过过滤物质24，但将有效地不允许固体物质22流过过滤物质24。一些固体物质22可以初始流过过滤单元32中的孔隙单元34和空隙38，然而，因为运载流体30的流动，固体物质22将流向、积聚并阻挡孔隙单元34和空隙38，因此阻挡井眼流体向裂缝、溶洞、空洞和孔隙中的流动，井漏或循环漏失从而得以控制。在过滤物质24泵入时，在地面上泵压可以因为桥堵而增加。当足够的固体物质22在桥后积聚，密封组分10，或至少初始的密封组分10就形成了。过滤物质24约束流体流动，而固体物质22把流动封锁起来形成密封结构2。

首选的操作顺序可以在固体物质22之前泵入过滤物质24，然而，如果条件允许，过滤物质24和固体物质22也可以在泵入前或在泵入时混合在一起。

本发明的另一个实施例是另一个新配方，它可以被用于密封地下的裂缝、溶洞、空洞或孔隙。该配方可以含有过滤物质24、运载流体30和可凝固流体。在这个实施例中，过滤物质24和运载流体30可以同先前讨论的一样。可凝固流体初始是流体或浆液，但是在经过一段时间后开始形成固体物质22。可凝固流体可以含有硅酸盐水泥和可交联聚合物。在可凝固流体中，固体物质22可以被添加以确保可凝固流体被保持在所形成的桥的后面。在实践中，对于运载流体30在同样的条件下多孔材料比固体物质22有较小的流动阻力，因此，当流体在那里流动时，多孔材料有更高积聚趋向。过滤物质24积聚并接近或超过裂缝、溶洞、空洞或孔隙开口26的尺寸。易于变形的或具有弹性的过滤物质24可以确保过滤物质24能被运输进入比过滤物质24尺寸小的开口26或开口26的一部分。同样地，通过运载流体30运输进入裂缝、溶洞、空洞或孔隙的过滤物质24趋向于在其中成桥以产生密封结构2。最初形成的桥产生了一个障碍，它将让运载流体30较不费力地通过，但对可凝固流体则是不必要地。因此，可以根据可凝固流体的粘度来选择过滤物质24的平均孔径，以使大部分可凝固流体都能进入过滤物质24内。这样，过滤物质24可以保持可凝固流体在恰当的位置直到凝固。一旦可凝固流体凝固并形成固体物质22，遗留在井眼中的已凝固的流体可以从井眼中被钻掉，而遗留在井下开口中的过滤物质24和已凝固的可凝固流体成分一起封住了裂缝、溶洞、空洞、孔隙或类似物。

在另一个实施例中，过滤物质24和可凝固流体和/或固体物质22可完全地或者部分地、在地面上或者在井下混合。在泵入可凝固流体以后，过滤物质24在空隙内膨胀，而可凝固流体然后凝固而形成添满空隙或开口26一个组成。

在另一个实施例中，该方法含有在钻遇井漏地层之前，就先在钻井液或完井液中加入过滤物质24和固定物质22，从而当裂缝、溶洞、空洞和孔隙等被钻遇后，密封可立即形成，这样就可预防发生很多问题。例如，井喷或损失的昂贵的钻井液。既然这样，泡沫材料或泡沫材料加上固体物质22可以被用在钻井液和完井液，而此钻井液和完井液将作为运载流体30。

纤维，杏仁壳，石墨，花生壳，棉花籽，燕麦壳，和粉碎的大理石全都曾被用于密封裂缝，空洞和孔隙。然而如上述讨论的，本发明中的成分过滤物质24有更好的形成密封或密封组成10的能力，尤其当它和固体物质22和/或可凝固材料一起使用时。因此，本发明包含密封地下岩层的裂缝，空洞和孔隙的方法和配方。

因此，本发明前述的揭示和描述是说明性的和解释性的，并且它将被那些对此技术熟练的人所赏识。步骤，范围，物料，和/或物料相关属性和参数的各种各样的变化，以及详细说明或方法和设备的特征组合都可以在不脱离本发明的精神的条件下给出。

Claims (20)

1、一种封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：它含有

一种过滤物质，在此过滤物质中有多个穿透该过滤物质的流体流动通道；

一种固体物质，用于阻塞所述的流体流动通道；

至少一种运载流体，用于携带运送所述过滤物质和固体物质的至少其中之一进入地下如裂缝、溶洞、空洞和孔隙的开口内。

2、根据权利要求1所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：所述的过滤物质中含有多个泡沫橡胶单元，所述的泡沫橡胶单元中含有多个孔隙单元，这些孔隙单元允许流体在其中通过，并且这些孔隙单元构成所述过滤物质中的多个流体流动通道。

3、根据权利要求2所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：所述的多个泡沫橡胶单元是弹性的而可被压缩并还原增大，从而适合所述的多种裂缝、溶洞、空洞和孔隙的尺寸。

4、根据权利要求3所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：所述的多个流体流动通道由至少5％的孔隙单元相连通而形成，所述流体流动通道的平均直径大于0.01毫米。

5、根据权利要求2所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：所述的多个泡沫橡胶单元是可变形的，从而可通过管道、井下钻具组合以及喷咀，进入一个或多个地下开口内，有些地下开口的尺寸泡沫橡胶单元小。

6、根据权利要求1所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：所述的固体物质中含有一种可凝固流体。

7、根据权利要求1所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：所述的固体物质中含有所述的过滤物质。

8、根据权利要求1所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：所述的过滤物质至少含有海绵、泡沫橡胶、人造海绵、纤维垫、缠结纤维团、开孔聚合物泡沫以及开孔型泡沫橡胶中的至少一种。

9、根据权利要求1所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：所述的运载流体中包含可凝固流体。

10、一种封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法，其特征在于包含以下步骤：向所述的一个或多个地下开口内泵入携带多个过滤单元的运载流体，在所述的一个或多个地下开口内形成一个初始过滤桥，所述的初始过滤桥构成允许至少一些流体通过的多个流动通道；将固体物质放置于所述的一个或多个地下开口内，以堵塞位于所述多个过滤单元中的多个流动通道，并密封所述的一个或多个地下开口。

11、根据权利要求10所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法，其特征在于：在放置固体物质于所述的一个或多个地下开口内的步骤中，泵入多个尺寸比流动通道大的固体单元，来阻挡流体通过所述的多个过滤单元。

12、根据权利要求10所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法，其特征在于：在放置固体物质于所述的一个或多个地下开口内的步骤中，泵入可凝固的流体使之进入并凝固在所述的多个流动通道中，从而阻挡流体通过上述的多个流动通道。

13、根据权利要求10所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法，其特征在于：它还包括提供所述的多个过滤单元的步骤，其中过滤单元中含有泡沫材料，所述的泡沫材料还含有多个内部孔隙单元，所述的多个内部孔隙单元中的至少一些是彼此相互连通的，并且至少一些内部孔隙单元也与各过滤单元的外表面相互连通。

14、根据权利要求13所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法，其特征在于：它还包括压缩上述的泡沫材料以适合上述的一个或多个地下开口的形状的步骤。

15、根据权利要求10所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法，其特征在于：所述的多个过滤单元为刚硬材料。

16、根据权利要求10所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法，其特征在于：首先运送所述的多个过滤单元到所述的一个或多个地下开口内，然后再放置固体物质到所述的一个或多个地下开口内。

17、根据权利要求10所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的方法，其特征在于：同时地运送所述的多个过滤单元和固体物质进入所述的一个或多个地下开口内。

18、一种封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：它含有

一种泡沫过滤物质，带有一个或多个流体流动通道，以允许流体流过所述的泡沫过滤物质；

至少一种运载流体，用于携带运送所述的泡沫过滤物质进入一个或多个地下开口内。

19、根据权利要求18所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：它还含有一种固体物质，该固体物质中含有尺寸被设定来密封所述的一个或多个流体流动通道的固体颗粒。

20、根据权利要求18所述的封堵地下岩层的裂缝、溶洞、空洞和孔隙的配方，其特征在于：至少有一种运载流体是可凝固流体。

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