CN102300953A - 脱流化循环漏失小段塞 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于处理井筒的浆液，所述浆液包含基础流体、至少一种纤维结构材料和大量的硅酸钙颗粒。还公开了减少井筒中的井筒液向地层漏失的方法，所述方法使用其中具有硅酸钙颗粒的LCM小段塞。

Description

脱流化循环漏失小段塞
相关申请的交叉引用
在35U.S.C.§119(e)下，本申请要求于2009年1月30日提交的美国专利申请61/148,712，以及2009年6月17日提交的美国专利申请61/218,010的优先权，这两个申请以其全部内容通过引用被结合在此。
发明背景
发明领域
本文公开的实施方案概括地涉及用于循环漏失小段塞的方法和组合物。
背景技术
在钻井的过程中，在井中通常使用多种流体用于多种功能。可以使这些流体在以下过程中循环：通过钻杆和钻头进入井筒，并随后通过井筒向上流动至地面。在这个循环的过程中，钻井液可以起以下作用：将钻屑从孔底移出至地面，当中断循环时悬浮钻屑和加重材料，控制地下压力，保持井筒的完整性直至井体部分被下套管和注水泥，通过提供足够的流体静压力以将来自地层的流体隔离以防止地层流体进入井筒，冷却和润滑钻柱和钻头，和/或最大化机械钻速。
也可以使用井筒液在井中提供足够的流体静压力以分别防止地层流体和井筒液的流入和流出。当孔隙压力(地层孔隙中由地层流体提供的压力)超过裸井筒中的压力时，地层流体倾向于从地层流入到裸井筒中。因此，通常将裸井筒中的压力保持在比孔隙压力更高的压力下。虽然保持井筒压力高于孔隙压力是高度有益的，另一方面，如果由井筒流体施加的压力超过地层的抗压裂性，地层压裂并且由此可能出现诱导的泥浆流失。此外，在地层压裂下，当环状空间中的井筒液流入裂缝中时，井筒液的丧失可能引起井筒中的流体静压力降低，这可能进而还使得地层液进入井筒。因此，地层压裂压力通常限定了裸井筒中的容许井筒压力的上限，同时孔隙压力限定了下限。因此，对于井的设计和钻井液的选择上的主要约束是变化的孔隙压力与地层压裂压力或沿井深的压裂梯度之间的平衡。
如上所述，将井筒液向井下循环以移除岩石，以及递送试剂以抗击上述不同问题。流体组合物可以是水基或油基的并且可以包含增重剂、表面活性剂、支撑剂、增粘剂、抗滤失添加剂和聚合物。然而，为了使井筒液执行其全部功能并且使井筒操作连续进行，该井筒液必须留在钻孔中。经常地，遇到不适宜的地层条件，其中显著量的，或者在一些情况下，几乎所有的井筒液可能流失至地层中。例如，井筒液可以通过地层中大的或小的裂口或裂缝或通过钻孔周围的高度多孔的岩石基体离开钻孔。
循环漏失是重复出现的钻井问题，其特征在于钻探泥浆损失进入井下地层。然而，除“钻井流体”之外的其它流体也潜在地可能损失，所述其它流体包括完井、钻孔机中(drill-in)、开采流体等。循环漏失可以天然地出现在压裂的、高度渗透性的、多孔的、洞穴状的或晶簇性的地层中。这些地球地层可以包括页岩、砂、砾石、贝壳层、礁沉积、石灰岩、白云岩和白垩岩等。
循环漏失也可以由钻井过程中诱导压力引起。具体地，当用于井的控制和保持稳定的井筒所需的泥浆重量超过地层的抗压裂性时，可能会出现诱导的泥浆流失。特别有挑战性的情况出现在枯竭矿层中，在该枯竭矿层中孔隙压力的降低有效地削弱了经过渗透性的、潜在含烃的岩石地层的井筒，但是邻近的或层间的低渗透率岩石，如页岩，保持了它们的孔隙压力。这可以使得特定枯竭区的钻井不可实现，因为支持页岩所需的泥浆重量超过了砂和泥土的抗压裂性。另一个可以导致循环漏失的意外方法是不能够从流体中移除低和高重量固体导致的。在不能移除这种固体的情况下，流体密度可能增加，从而增加孔压，并且如果该孔压超过地层压裂压力，可以导致压裂和滤失。
当循环漏失事件发生时已经使用多种方法恢复钻井液的循环，特别是使用封闭或阻挡进一步循环漏失的“堵漏材料”。这些材料通常可以被分为几个种类：表面封堵、空隙桥堵和/或其组合。除了传统堵漏材料(LCM)小段塞之外，也已经使用过交联性或吸附性聚合物，以及水泥或泥性物质的压入。
因此，对于开发可以在循环漏失事件的过程中使用以使得可能更容易恢复循环的新LCM处理方法存在持续的需求。
发明概述
在一个方面，本文公开的实施方案涉及用于处理井筒的浆液，所述浆液包含基础流体；至少一种纤维结构材料(fibrous structure)；以及大量硅酸钙颗粒。
在另一个方面，本文公开的实施方案涉及用于处理井筒的浆液，所述浆液包含基础流体；至少一种合成纤维结构材料；至少一种LCM材料；以及至少一种增重剂。
在另一个方面，本文公开的实施方案涉及一种减少井筒中的井筒液漏失至地层的方法，所述方法包括将基础流体和大量硅酸钙颗粒的LCM浆液引入井筒；并对浆液施加压力以减少浆液的流体含量。
在又另一个方面，本文公开的实施方案涉及一种减少井筒中的井筒液向地层漏失的方法，所述方法包括将基础流体、至少一种合成纤维结构材料、至少一种LCM材料和至少一种增重剂的LCM浆液引入井筒；并对该浆液施加压力以减少浆液的流体含量。
在下面的说明和所附的权利要求中将表明出本发明的其它方面和益处。
详述
本文公开的实施方案涉及新颖的井筒液组合物。详细地，本文公开的实施方案涉及可以脱流化(脱水或脱油)以留下作为循环滤失处理的封堵或封闭的浆液小段塞。所得到的封堵或封闭的主要组分是硅酸盐颗粒(预先存在的颗粒，例如，硅灰石)和/或纤维结构材料。如在本文中使用的，术语“小段塞”被用来指相对小量(一般小于200bbl)的为实现普通井筒液不能完成的特定任务而特别混合的井筒液。在一个特定实施方案中，可以使用循环滤失小段塞封堵“漏失地层”，所述“漏失地层”简单地是指进入其中的循环流体可以漏失的地层。
本文公开的堵漏小段塞使用基础流体和大量硅酸盐颗粒的浆液，该浆液任选地带有至少一种纤维结构材料，至少一种增重剂，和/或至少一种桥堵剂(bridging agent)。在备选的实施方案中，本文公开的循环滤失小段塞使用基础流体、LCM材料(包括但不限于硅酸盐颗粒)、增重剂以及至少一种合成纤维结构材料的浆液，所述浆液任选地带有至少一种天然纤维结构材料和/或至少一种桥堵剂。在再其它的实施方案中，该小段塞可以包含很多本领域技术人员已知的其它添加剂，如增重剂、增粘剂、表面活性剂、分散剂、界面张力降低剂、pH缓冲剂、互溶剂、稀释剂、冲淡剂、流变添加剂和清洁剂。在特定实施方案中，可以将纤维结构材料添加至充当纤维结构材料载体的稀释剂或分散剂中的LCM小段塞，尤其是如果LCM小段塞的浓度更高或者如果该小段塞通常具有更高浓度的其它成分。
重要的是，当将该小段塞置于井筒中时，可以将所述小段塞脱流化，其大部分基础流体流失至地层中，以致于大量硅酸盐颗粒和/或大量纤维结构材料形成具有适用于特定应用的足够抗压和/或剪切强度的封堵或封闭，并且可以增加岩层的抗拉强度。
对于其中包含增重剂的实施方案，本申请的发明人发现虽然在增重剂的加入下高滤失LCM小段塞可以失去强度，但是至少一种合成纤维结构材料的并入可以使得所述小段塞强度增加(从没有添加纤维结构材料的情况下观察到的较低强度值)。具体地，理论表明在LCM小段塞中增重剂的包含可以妨碍LCM材料的堆积或层叠，从而产生较低强度的封堵或封闭(相比于不带有增重剂的情况)。然而，可以通过纤维结构材料的加入而恢复至少一部分的强度。
根据本公开的一些实施方案，LCM材料中使用的“硅酸盐颗粒”是“预先存在的”硅酸盐颗粒，即，限于与可以在浆液配制或井筒工作过程中原位(通过化学反应物或前体的反应)形成的任意颗粒相比，在浆液配制和/或在井筒工作中使用之前存在或形成的颗粒。然而，在其它实施方案中，LCM材料可以包含可以在浆液配制或井筒工作过程中原位(通过化学反应物或前体的反应)形成的任意硅酸盐颗粒。
硅酸钙可以作为带有不同比例结晶水的CaSiO3、CaSiO4、Ca2SiO4、Ca3Si2O7、Ca3(Si3O9)和Ca4(H2Si4O13)存在，并且可以是天然的(开采的)或人工合成的。天然硅酸钙矿物已知由各种名称，包括斜硅钙石、水硅钙石、变针硅钙石、柱硅钙石、鳞硅钙石、假硅灰石(gjellebaekite)、副硅灰石(grammite)、斜方硅灰石(table spate)、硅灰石、水硬硅钙石(xonaltite)、硬硅钙石、水硅钙石(eaklite)和针硅钙石。虽然本公开的LCM材料中可以使用任意的这些硅酸钙形式，但是在特定实施方案中，硅灰石或合成的CaSiO3可以是在本公开的LCM小段塞的一些实施方案中使用的优选的硅酸钙。
硅灰石是天然存在的矿物，主要由来自CaO和SiO2的钙、硅和氧组成，它们主要是结合形成偏硅酸钙或CaSiO3。虽然硅灰石主要含有CaSiO3，但是本领域技术人员应当意识到其中可以存在一些痕量金属离子，如铁和锰，以及代替钙的镁。硅灰石晶体形态通常包括薄片状、放射状、压紧状和纤维状聚集体，以及平片状结晶。如果使用天然硅灰石，可能需要纯化或筛选天然形成的矿石，如通过本领域已知的磁性和/或浮选分离方法。
然而，在其它实施方案中，LCM材料可以包含除大量硅酸盐颗粒以外的其它材料。根据本公开可以使用的LCM材料可以包含有助于形成封堵或封闭以减少滤失的任意材料，并且在特定实施方案中，可以包含能形成脱流化封堵或封闭的任意LCM材料。例如，在一个实施方案中，LCM材料可以包括硅藻土、碳酸钙、硅酸铝或任何本领域已知的其它类型的脱流化LCM材料。在一些实施方案中可以以0.5ppb至80ppb范围内的量将LCM材料加入到小段塞中；然而，取决于特定应用可能需要更多或更少。
不同LCM材料(预先存在的硅酸盐颗粒或其它LCM材料)的颗粒大小也可以取决于特定应用而选择，具体地取决于滤失程度、地层类型和/或对于给定地层的预期裂缝的大小。LCM颗粒可以是纳米尺度至宏观尺度范围内的尺寸，例如，在一个特定实施方案中，为100纳米至3000微米，并且优选为25微米至1500微米。所述尺寸也可以取决于选择用在LCM小段塞中的其它颗粒。通常，可以用颗粒基处理封堵或填充的裂缝可以具有开口范围在0.1至5mm的裂缝宽度。然而，除其它因素之外，裂缝宽度可以取决于地层岩石的强度(刚性)以及在压裂诱导过程中井筒中压力增加至超出地层的初始压裂压力的程度(换言之，裂缝宽度取决于在压裂诱导步骤中钻探浆液与地层的初始压裂压力之间的压力差)。在一些实施方案中，LCM材料可以具有长宽比大于约4的平面或片状结构。这种结构可以形成颗粒更大量的层叠或堆叠以形成封堵或封闭。
浆液中存在的LCM材料(硅酸盐颗粒或其它LCM材料)的量可以取决于滤失程度、预期的压裂、给定井筒中对于小段塞的密度限制和/或抽吸限制等。例如，通常，在大多数井筒应用中的上限将是每桶150磅，超过该限制浆液太稠而无法充分混合。在特定实施方案中，浆液中LCM材料的量可以在10ppb至50ppb的范围内；然而，在其它实施方案中可以使用更多或更少的量。
如上所述，一些实施方案可以包括任选地与硅酸盐或硅灰石颗粒一起使用的至少一种纤维结构材料，以帮助浆液的悬浮和增粘，但是也可以对所产生的封堵或封闭提供额外的抗压强度。然而，其它实施方案可以使用其它LCM材料，其中纤维结构材料(特别是合成的)的添加可以恢复由于增重剂的并入而产生的强度损失的至少一部分。如本文使用的，术语“纤维结构材料”是指具有细长结构的添加剂。纤维结构材料对于基础流体和硅酸盐颗粒或所使用的其它LCM材料可以是惰性的(不与之反应)。
本公开的多个实施方案可以使用具有细长结构的纤维结构材料，它可以被纺成丝或作为复合材料如纸的组分使用。在一个特定实施方案中，纤维可以在大于3mm至小于20mm的长度范围内。尽管一些实施方案可以使用合成纤维结构材料，但是其它实施方案可以使用天然存在的纤维(如纤维素)材料，和/或合成的(如聚乙烯或聚丙烯)纤维材料。
合成纤维可以包括，例如，聚酯、丙烯腈系纤维(acrylic)、聚酰胺、聚烯烃、聚芳酰胺、聚氨酯、乙烯基聚合物、玻璃纤维、碳纤维、再生纤维素(人造丝)，及其混合物。乙烯基聚合物可以包括，例如，聚乙烯醇。聚酯可以包括，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸三亚苯基酯(polytriphene terephthalate)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸(polylaticacid)，及其组合物。聚酰胺可以包括，例如，尼龙6、尼龙6，6及其组合物。聚烯烃可以包括，例如，丙烯基均聚物、共聚物和多嵌段共聚物，以及乙烯基均聚物、共聚物和多嵌段共聚物，及其组合物。在一些实施方案中可以以在0.5ppb至10ppb范围内的量将纤维结构材料加入到小段塞中；然而，取决于特定应用可以需要更多或更少的量。
任选地，天然纤维结构材料可以与LCM材料(包括硅酸盐颗粒或其它LCM材料)一起使用，以帮助浆液的悬浮和增粘，以及对所产生的封堵或封闭提供额外的抗压强度。本文中使用的术语“天然纤维结构材料”是指由具有细长结构的天然存在的材料形成的添加剂，可以将其纺成丝或用作为复合材料如纸的组分。与上述合成纤维结构材料类似，天然纤维结构材料对于基础流体和硅酸盐颗粒可以是惰性的(不与之反应)。当包含时，天然纤维可以以不超过小段塞重量的50％的量存在。
天然纤维一般包括植物纤维、木纤维、动物纤维和矿物纤维。具体地，和硅灰石一起使用的天然纤维组分包括纤维素，即，一种含有高达数千葡萄糖单元的多糖。来自木浆的纤维素具有300至1700个单元的典型链长，而棉花和其它植物纤维以及细菌纤维具有800至10,000个单元的链长。可以在本公开的小段塞中使用的天然纤维(或者特别是，纤维素)的类型没有有意限制；然而，在一个特定实施方案中，纤维素纤维可以是原生的或再生的，提取自宽范围的植物种类，如棉花、稻草、亚麻、木材等。此外，同样在本发明的范围内的是可以将这些纤维素材料组合，压在一起形成更大的片材。任选地可以将一些商业来源的纤维素(纸)涂布以提供这些片材亲水性或疏水性；可是，这样的涂布是任选的。之后可以将这些片材粉碎以便于在本文公开的浆液中使用。
此外，如上所述，本公开的小段塞可以任选地包含至少一种增重剂以对于小段塞提供所需的重量。如本领域中已知的，需要控制密度以平衡井中的压力并防止井喷。为防止井喷，井中的流体可以具有足以提供比从地层施加至井中的压力更高的压力的密度。然而，密度不应过高，否则它可以引起进一步的循环漏失。因而，通常需要用增重剂改变LCM小段塞的密度以平衡井的压力需求。增重剂可以选自以下一种或多种材料，包括，例如，硫酸钡(重晶石)、碳酸钙(方解石)、白云石、钛铁矿、赤铁矿或其它铁矿石、橄榄石、菱铁矿、氧化锰和硫酸锶。此外，同样在本公开的范围内的是，也可以使用盐使流体重量增加(在水或油基小段塞的任何一个中)，比如上面描述的那些。本领域技术人员将发现特定材料的选择可能很大程度上取决于材料的密度，如典型地，通过使用最高密度颗粒获得在任何特定密度下的最低的井筒液粘度。在一些实施方案中，可以按照使得最终密度可以在6.5磅/加仑(ppg)至20ppg的范围内的量向所述小段塞中加入增重剂。
这样，根据本公开的一个实施方案，LCM小段塞可以包含基础流体和大量预先存在的硅酸盐颗粒(如硅灰石)。任选地，组分可以包括至少一种天然和/或合成纤维结构材料、至少一种增重剂和/或至少一种桥堵剂。当纤维结构材料与硅酸盐/硅灰石颗粒结合使用时，取决于所使用的一种或多种纤维的数量和类型，硅酸盐颗粒与纤维的比率可以在下限50∶50至上限95∶5的范围内。在多个实施方案中，小段塞可以包含不超过20重量％的硅酸盐/硅灰石颗粒，不超过15重量％的纤维结构材料(天然纤维结构材料和/或合成纤维结构材料)，以及不超过20ppg的用于小段塞密度的平衡基础流体。此外，本领域技术人员在阅读本公开中包含的教导后应当意识到，加入到小段塞中的纤维结构材料(天然的和/或合成的)的量可以取决于硅灰石的量、小段塞中增重剂的存在(以及量)、存在的固体的总量以及纤维的长度，并且可以据此调整(向上或向下)，只要可以流体可混合和可泵送即可。
根据本公开的另一个实施方案，LCM小段塞可以包括与基础流体及增重剂组合的至少一种LCM材料(包括但不限于硅酸盐/硅灰石)和至少一种合成纤维结构材料。取决于所使用的一种或多种纤维的数量和类型，LCM材料与纤维的比氯可以在下限50∶50至上限95∶5的范围内。此外，在一个特定实施方案中，小段塞可以包含：10ppb至150ppb的LCM材料；一定量的增重剂，所述量使得最终密度可以在6.5磅/加仑(ppg)至20ppg的范围内；不超过10重量％的合成纤维结构材料(在更特别的实施方案中，不超过5或3重量％的合成纤维)；任选地，不超过15重量％的天然纤维结构材料，以及不超过20ppg的用于小段塞密度的平衡基础流体。此外，本领域技术人员在阅读本公开中包含的教导后应当意识到，加入到小段塞中的合成纤维结构材料的量可以取决于LCM材料的量、LCM材料的类型、小段塞中增重剂的量以及合成纤维的长度，并且可以据此调整(向上或向下)，只要可以该流体可混合和可泵送即可。
然而，根据本公开的另一个实施方案，LCM小段塞可以包括具有以下各项的浆液：基础流体、LCM材料(包括但不限于预先存在的硅酸盐颗粒)、增重剂以及至少一种合成纤维结构材料。任选的组分可以包括至少一种天然纤维结构材料、和/或至少一种桥堵剂。
基础流体可以是水性流体或油质流体。水性流体可以包括以下各项的至少一项：淡水、海水、盐水、水与水溶性有机化合物的混合物，及上述各项的组合。例如，可以通过用所需盐在淡水中的混合物配制水性流体。例如，这种盐可以包括，但不限于碱金属的氯化物、氢氧化物或羧酸盐。在本文公开的钻井液的多个实施方案中，盐水可以包括海水、其中的盐浓度低于海水的水溶液、或者其中的盐浓度高于海水的水溶液。海水中存在的盐包括，但不限于，钠、钙、铝、镁、钾、锶和锂的以下各项盐：氯化物、溴化物、碳酸盐、碘化物、氯酸盐、溴酸盐、甲酸盐、硝酸盐、氧化物、磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐和氟化物。可以在盐水中合并的盐包括天然海水中存在的那些盐中的一种或多种，或者任意其它有机或无机可溶盐。此外，本文公开的小段塞中可以使用的盐水可以是天然的或合成的，而合成的盐水倾向于结构简单的多。在一个实施方案中，可以通过增加盐水中的盐浓度(直至饱和)控制小段塞的密度。在一个特定实施方案中，盐水可以包括以下一价或二价金属阳离子的卤化物或羧酸盐：如铯、钾、钙、锌和/或钠。
油质流体可以是液体，更优选是天然或合成油，并且更优选油质流体选自包括以下各项的组：柴油；矿物油；合成油；如氢化的和未氢化的烯烃，所述烯烃包括：聚α烯烃、直链和支链的烯烃等、聚二有机硅氧烷、硅氧烷或者有机硅氧烷、脂肪酸酯，特别是脂肪酸的直链、支链和环状烷基醚；本领域技术人员已知的类似化合物；及上述各项的组合。对于水性流体与油质流体之间的选择可以取决于，例如，在循环漏失事件的时候井中使用的钻井液的类型。使用相同的流体类型可以减少污染并且使得在封堵地层裂缝/裂口等之后能继续钻井。
除了硅酸盐/硅灰石颗粒(或其它LCM材料)、纤维结构材料和/或增重剂之外，同样在本公开的范围内的是LCM小段塞中也可以并入桥堵剂。颗粒基处理可以包括使用本领域中经常被称作桥堵材料的颗粒。例如，这种桥堵材料可以包括至少一种基本上耐压碎颗粒状固体，以便桥堵材料支撑开口并桥堵或封堵井筒的壁中诱导的裂缝(裂纹和裂口)。如本文中使用的，“耐压碎”是指物理上足够坚固因而耐受裂缝桥上的闭合应力的桥堵材料。适用于本公开中的桥堵材料的实例包括石墨、碳酸钙(优选地，大理石)、白云石(MgCO3·CaCO3)、纤维素、云母、支撑剂材料如砂或陶瓷颗粒，及其组合。这些颗粒的尺寸可以在25微米至1500微米的范围内。对尺寸的选择可以依赖于滤失程度、裂缝宽度、地层类型等。
本领域技术人员将发现取决于该流体中存在的组分，该流体的pH可以变化。在本公开的特定实施方案中，LCM处理流体的pH可以小于约10，并且在其它实施方案中在约7.5至8.5之间。然而，在其它实施方案中，可能需要更大的pH，并且可以通过将碱性材料如石灰包含到小段塞中而实现。
如上所述，本文公开的组分可以组合而形成井筒液，并且特别是LCM浆液。一旦引入到井筒(通过将LCM浆液的段塞(slug)或小段塞定点放置到渗透性地层的临近位置)，就可以将浆液脱流化。浆液的脱流化作用可以在井筒壁上沉积任选地带有支持纤维结构材料的LCM材料(硅酸盐/硅灰石颗粒或其它LCM材料以及其它任选颗粒)的封堵或封闭，从而减少或阻止流体流入地层中。一旦封闭渗透性地层，就可以继续钻井液的循环并且可以在LCM滤饼上形成传统滤饼以更好的封闭井筒壁。
可以通过本领域已知方法完成将LCM小段塞向渗透性地层的临近位置的定点置放。例如，“漏失”或渗透性地层将经常在或井筒的底部或底部附近，因为当遇到渗透性地层时，该地层将立即开始移去钻井液并且当穿透渗透性地层之时钻井液的漏失将增加，从而最终产生循环漏失情况。在这种情况下，可以如本领域已知通过将浆液的段塞或小段塞向下泵送并从钻杆放出，从而将LCM浆液放置在渗透性地层相邻定位置。然而，也可能渗透性地层在井筒中的更高处，这可能由，例如，先前封闭的失败导致。在这种情况下，可以如本领域已知的将钻杆升高以便可以将LCM浆液的小段塞或段塞邻近渗透性地层放置。邻近渗透性地层定点放置的LCM小段塞的段塞体积可以在小于裸眼体积至大于裸眼体积的两倍之间的范围内。
可以如本领域已知的通过流体静压力或通过施加低挤注压力而完成LCM浆液的脱流化作用。流体静压力将完成封闭；然而，可能需要低挤注压力，因为可以从而打开并立即封堵初始压裂或其它高渗透性区域，从而增强该区域并降低或消除以后漏失的可能性。在完成脱流化作用之后，可以将钻井液通过井筒再循环以在地层封闭上沉积滤饼，并且可以恢复钻井。可以通过超平衡压力(即，大于地层压力的超平衡压力)完成颗粒至地层的注入。虽然在特定实施方案中，注入压力可以在100至400psi的范围内，但是可以备选地使用任意超平衡压力水平，包括小于100psi或大于400psi。注入压力的选择可以简单地影响小段塞向地层中的注入程度。
在一些实例中，可能需要使用多于一种的LCM小段塞。当第一小段塞不足以封堵裂口和漏失地层或被不正确地放置时，可能会产生这种需求。此外，在一些实例中，第一小段塞可能已经有效地封堵第一循环漏失区，但是还存在需要处理的第二(或更多)循环漏失区。
同样在本公开的范围内的是，可以和本公开的小段塞一起使用一个或多个隔体小段塞。隔体通常以增稠的组合物为特征，主要起转移井筒中存在的流体和/或将两种流体彼此分隔的流体活塞的作用。
实施例
提供以下实施例以进一步描述本公开的方法和组合物的应用和使用。
实施例1
按下面表1中所示配置LCM材料在水中的浆液。将该浆液在反向渗透封堵装置中透过铝砂(aloxite)盘而脱流化。测量在100-400psi范围内的压力下的脱流化时间和相对强度值(在脱流化状态下)，其结果同样在表1中给出。通过以每分钟5mm的恒定速度驱动Brookfield QTS-25质地分析仪(Texture Analysis Instrument)的4mm直径圆柱形平面探针进入脱流化的样品中，以测量针入度计强度。FORM-A-
Figure BDA0000079290190000111
是可得自M-ISWACO(德克萨斯(Texas)休斯顿(Houston))的Alpine Specialty Chemicals分公司的循环漏失小段塞，并且
Figure BDA0000079290190000121
FTP是可得自J.RettenmaierUSA LP(Schoolcraft，MI)的纤维素纤维产品。
表1
Figure BDA0000079290190000122
如从表1可以看出的，样品1-6全部比比较样品脱流化得更快并且拥有明显高于比较样品的针入度计强度。此外，在多个实施方案中(取决于小段塞组分的相对量)，本公开的封堵或封闭可以具有超过3,000psi以上的针入度计强度(在QTS-25质地分析仪(Texture Analysis Instrument)上使用4mm圆柱形平面探针以5mm/分钟进入脱流化小段塞样品而测得)，并且在其它实施方案中为超过10,000psi、12,000或更高。
实施例2
按下面表2中所示配置LCM材料在水中的浆液。EMI-1810是硅灰石和纤维素材料在水中的LCM小段塞，可得自M-I LLC(德克萨斯(Texas)休斯顿(Houston))。EMI-1820是硅灰石、纤维素材料和聚乙烯醇纤维在水中的LCM小段塞，也可得自M-I LLC。EZ
Figure BDA0000079290190000123
是可得自Turbo-Chem International，Inc.(路易斯安那(Louisiana)，斯科特(Scott))的LCM小段塞。Super Sweep是来自FORTA Corporation(Grove City，PA)的聚丙烯纤维。RSC 15是由New NYCON Materials(Westerly，RI)提供的聚乙烯醇纤维。AC 06和AR 12是由New NYCON Materials(Westerly，RI)提供的玻璃纤维。AGM 94是由Asbury Carbons(Asbury，NJ)提供的碳纤维。AS1925是由Hexcel Corporation(Salt Lake City，UT)提供的碳纤维。PA6和PU6 1各自是由Grafil Inc.(Sacramento，CA)提供的碳纤维。FORM-A-
Figure BDA0000079290190000131
是可得自M-I LLC的LCM小段塞。
VPB102是由Kuraway(Okayama，日本)生产的聚乙烯醇纤维。
表2
Figure BDA0000079290190000132
Figure BDA0000079290190000141
使用标准孔隙封堵测试(PPT)装置制备由样品浆液形成的滤饼。标准滤饼制备条件包括：
·小段塞的体积-如制备厚度约20mm的滤饼所需
·20微米铝砂(aloxite)盘作为基底(部件号170-51)，预先在基础流体中浸渍过夜
·挤注压力：在10分钟的期间内施加400psi压差
·测量滤失(通常非常高)
·提取滤饼并测量其厚度
·立刻(不要使其干透)测量泥饼强度
当形成带有高滤失混合物的滤饼时，当施加400psi的压力时所有流体将快速穿过滤饼。应该记录所有流体穿过所用的时间。为保持滤饼两端的挤注压力，典型地，将PPT活塞朝向滤饼向上推高并在压力下将其保持在那里10分钟。这模拟了在野外的泥浆超平衡压力。在测试过程中不断将水从收集器排出。
通过使用由BP Sunbury，UK开发的推出(push-out)测试方法测试所形成的脱流化LCM滤饼，以测量滤饼的强度。该测试通过将团块从滤饼中压出以测量剪切强度。一旦滤饼形成，马上测量强度以减少干燥可能对于滤饼性质产生的任何影响。将所形成的滤饼置于紧密配合的样品保持器(筒)中，它在底部具有为1/2滤饼直径(即大约1”的直径)的孔，可以将封堵材料(plug)通过所述孔冲出。使用“雕刻冲压机(Carver Press)”通过黄铜活塞施加压力，并且通过该孔挤出一个团块。将该元件(cell)放高并支撑在每个边上，使得团块能够自由的从孔中出来。以每10秒间隔1个泵冲程均匀地施加压力。记录测量仪上最大压力的磅数。将所记录的压力按如下换算为剪切强度：
S＝(F)/A，并且，破裂面积(A)＝π*d*t，
这里d是封堵直径(in)，t是滤饼厚度(in)，A是破裂面积(in2)，F是最大记录压力(lbf)，并且S是剪切强度(psi)。
如通过表2中列出的测得的剪切强度值所示，具有高初始剪切强度值的LCM小段塞在增重剂的加入下可能丧失其强度。然而，可以通过在小段塞成分中包含合成纤维结构材料而恢复该强度的至少一部分。
本公开的实施方案可以提供以下益处的至少一种。本发明人已经有益地发现通过使用硅灰石或其它硅酸盐颗粒，可以制造可以特别适用于高滤失区(也适用于低滤失区)的循环滤失液。不被任何特定机理所限制的情况下，本发明人认为所公开的实施方案由于在裂口和裂缝两端的颗粒薄片或页层而起作用。本公开的小段塞的使用可以使得形成高耐压强度的渗透性地层封堵或封闭，这使得可以用于更高压力而没有经历封闭的循环漏失区进一步漏失的风险。此外，不仅本小段塞比之前提及的LCM小段塞更快地脱流化，而且它可以有效地脱水和脱油，从而使得能够被应用于在水基和油基钻井液体系中。
尽管本发明已经对有限数量的实施方案进行了描述，但是受益于本公开的本领域技术人员将意识到，可以设计出不背离本文所公开的发明范围的其它实施方案。因此，本发明的范围应当只受后附权利要求的限制。

Claims (27)

1.一种用于处理井筒的浆液，所述浆液包含：
基础流体；
至少一种纤维结构材料；和
大量硅酸钙颗粒。
2.权利要求1所述的浆液，其中所述纤维结构材料包括纤维素纤维或合成纤维中的至少一种。
3.权利要求1所述的浆液，其中所述硅酸钙包括硅灰石。
4.权利要求1所述的浆液，其中所述基础流体包括油质流体或非油质流体。
5.权利要求1所述的浆液，其中所述浆液还包含至少一种桥堵剂或增重剂。
6.一种用于处理井筒的浆液，所述浆液包含：
基础流体；
至少一种合成纤维结构材料；
至少一种LCM材料；以及
至少一种增重剂。
7.权利要求6所述的浆液，其中浆液还包含至少一种天然纤维。
8.权利要求6所述的浆液，其中所述LCM材料包括硅灰石。
9.权利要求6所述的浆液，其中所述基础流体包括油质流体或非油质流体。
10.权利要求6所述的浆液，其中所述至少一种合成纤维结构材料包括以下各项中的至少一项：聚酯、丙烯腈系纤维、聚酰胺、聚烯烃、聚芳酰胺、聚氨酯、乙烯基聚合物、玻璃纤维、碳纤维、再生纤维素(人造丝)或其混合物。
11.权利要求10所述的浆液，其中所述至少一种合成纤维结构材料包括聚乙烯醇。
12.一种减少井筒中的井筒液向地层漏失的方法，所述方法包括：
将基础流体和大量硅酸钙颗粒的LCM浆液引入到井筒中；以及
对浆液施加压力以减少所述浆液的流体含量。
13.权利要求12所述的方法，其中所述硅酸钙包括硅灰石。
14.权利要求12所述的方法，其中所述浆液还包含至少一种纤维结构材料。
15.权利要求14所述的方法，其中所述纤维结构材料还包括纤维素纤维或合成纤维中的至少一种。
16.权利要求12所述的方法，其中所述浆液包含至少一种增重剂。
17.权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
在将所述LCM浆液引入到所述井筒中之前，引入至少一种隔体小段塞。
18.权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
在将所述LCM浆液引入到所述井筒中之后，引入至少一种隔体小段塞。
19.权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
将基础流体和大量硅酸钙颗粒的第二LCM浆液引入到所述井筒中；以及
对所述第二浆液施加压力以减少所述第二浆液的流体含量。
20.一种降低井筒中井筒液向地层漏失的方法，所述方法包括：
将基础流体、至少一种合成纤维结构材料、至少一种LCM材料和至少一种增重剂的LCM浆液引入到所述井筒中；以及
对所述浆液施加压力以减少所述浆液的流体含量。
21.权利要求20所述的方法，其中所述LCM材料包括硅灰石。
22.权利要求20所述的方法，其中所述浆液还包含至少一种天然纤维结构材料。
23.权利要求20所述的方法，其中所述至少一种合成纤维结构材料包括以下各项中的至少一项：聚酯、丙烯腈系纤维、聚酰胺、聚烯烃、聚芳酰胺、聚氨酯、乙烯基聚合物、玻璃纤维、碳纤维、再生纤维素(人造丝)或其混合物。
24.权利要求23所述的方法，其中所述至少一种合成纤维结构材料包括聚乙烯醇。
25.权利要求23所述的方法，所述方法还包括：
在将所述LCM浆液引入到所述井筒中之前，引入至少一种隔体小段塞。
26.权利要求23所述的方法，所述方法还包括：
在将所述LCM浆液引入到所述井筒中之后，引入至少一种隔体小段塞。
27.权利要求23所述的方法，所述方法还包括：
将基础流体、至少一种合成纤维结构材料、至少一种LCM材料和至少一种增重剂的第二LCM浆液引入到所述井筒中；以及
对所述第二浆液施加压力以减少所述第二浆液的流体含量。
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