CN111684041A - 用于密封物和堵头质量增强的arc混杂颗粒混合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混杂颗粒混合物堵漏材料(LCM)。混杂颗粒混合物LCM包含由枣椰树种子制得的枣椰树种子颗粒以及由废轮胎制得的废轮胎颗粒。LCM可包含约50重量％至约80重量％的范围内的枣椰树种子颗粒以及约50重量％至约20重量％的范围内的废轮胎颗粒。本发明还提供了进行井漏控制以及制造混杂颗粒混合物LCM的方法。
Description
技术领域
本公开主要涉及在用钻井液钻探期间控制井眼中的井漏。更具体而言，本公开的实施方案涉及一种堵漏材料(LCM)。
背景技术
井漏是钻井作业期间遇到的常见挑战之一。井漏可以在作业的任何阶段期间遇到，并且当泵入井中的钻井液(例如钻井泥浆)部分返回或不返回到地面时发生。虽然预期会有一些流体漏失，但是从安全、经济或环境的角度来看，不希望有过多的流体漏失。井漏与井控制、井眼不稳定、管道粘连、不成功的生产试验、完井后差的烃产量以及由泥浆颗粒堵塞孔隙和孔喉造成的地层损害的问题有关。在极端情况下，井漏问题可能导致被迫弃井。
井漏可以发生在诸如天然裂隙性地层、溶洞性地层和高渗透性地层之类的各种地层中。可通过漏失流体或泥浆的量将井漏分为渗漏型、中漏型、严重井漏型和完全漏失(total loss)。流体漏失的程度和用LCM控制井漏的能力取决于发生井漏的地层类型。具有低渗透区域的地层，即具有微裂缝和微裂隙的地层，通常具有渗漏型井漏。如果在钻井过程中使用了不合适的泥浆重量，其他地层会经历井漏。
发明内容
堵漏材料(LCM)用于通过阻塞钻井液(如钻井泥浆)进入地层的路径来减轻井漏。在井漏情况中使用的LCM的类型取决于井漏的程度和地层的类型。诸如粒状材料、纤维状材料和片状材料之类的不同类型的LCM经常单独使用或组合使用以控制循环液漏失。例如，不同类型的特定尺寸的颗粒堵漏材料作为泥浆系统中的背景材料或作为LCM段塞或漏失控制浆料的成分，以用于抵抗循环液漏失。颗粒材料的目的是有助于在漏失区域中产生有效且稳定的密封物或堵头，以在变化的井眼条件下保持密封物或堵头的完整性。
现有的基于颗粒的LCM可产生延性、展性和弹性为零或可忽略的密封物或堵头。因此，由这样的LCM产生的堵头或密封物经常在诸如高的波动和抽汲压力、构造活动和有效应力变化之类的变化的井眼条件下失效。一些现有的LCM使用基于石墨的弹性材料，该材料用于LCM段塞中以改进固化的密封物或堵头的延性、展性和弹性行为。然而，这些基于石墨的材料可能是昂贵的，可能无法在当地获得，并且可能具有有限的延性、展性和弹性特性。
在一个实施方案中，提供了一种控制井眼中的井漏区域中的井漏的方法。该方法包括将改良的钻井液引入井眼，使得改良的钻井液接触井漏区域，并降低进入井漏区域的漏失率，其中改良的钻井液包含钻井液和堵漏材料(LCM)。LCM包含由枣树种子制得的第一多个颗粒以及由废轮胎制得的第二多个颗粒。在一些实施方案中，改良的钻井液由钻井液和LCM组成。在一些实施方案中，LCM由下列物质组成：由枣树种子制得的第一多个颗粒以及由废轮胎制得的第二多个颗粒。在一些实施方案中，第一多个颗粒的存在量在50重量％至80重量％的范围内，并且第二多个颗粒的存在量在50重量％至20重量％的范围内。在一些实施方案中，在改良的钻井液中，LCM的浓度为至少20磅/桶(ppb)。在一些实施方案中，由枣树种子制得的第一多个颗粒中的每个颗粒的直径在500微米至4000微米的范围内。在一些实施方案中，由废轮胎制得的第二多个颗粒中的每个颗粒的直径在2000微米至8000微米的范围内。在一些实施方案中，第一多个颗粒包括由未经处理的枣树种子制得的第一多个未经处理的颗粒。
在另一个实施方案中，提供了一种改良的钻井液，该改良的钻井液包含钻井液和堵漏材料(LCM)。LCM包含由枣树种子制得的第一多个颗粒以及由废轮胎制得的第二多个颗粒。在一些实施方案中，LCM由下列物质组成：由枣树种子制得的第一多个颗粒以及由废轮胎制得的第二多个颗粒。在一些实施方案中，第一多个颗粒的存在量在50重量％至80重量％的范围内，并且第二多个颗粒的存在量在50重量％至20重量％的范围内。在一些实施方案中，在改良的钻井液中，LCM的浓度为至少20磅/桶(ppb)。在一些实施方案中，由枣树种子制得的第一多个颗粒中的每个颗粒的直径在500微米至4000微米的范围内。在一些实施方案中，由废轮胎制得的第二多个颗粒中的每个颗粒的直径在2000微米至8000微米的范围内。
在另一个实施方案中，提供了一种堵漏材料(LCM)组合物。LCM组合物包含由枣树种子制得的第一多个颗粒以及由废轮胎制得的第二多个颗粒。在一些实施方案中，LCM由下列物质组成：由枣树种子制得的第一多个颗粒以及由废轮胎制得的第二多个颗粒。在一些实施方案中，第一多个颗粒的存在量在50重量％至80重量％的范围内，并且第二多个颗粒的存在量在50重量％至20重量％的范围内。在一些实施方案中，由枣树种子制得的第一多个颗粒中的每个颗粒的直径在500微米至4000微米的范围内。在一些实施方案中，由废轮胎制得的第二多个颗粒中的每个颗粒的直径在2000微米至8000微米的范围内。在一些实施方案中，第一多个颗粒包括由未经处理的枣树种子制得的第一多个未经处理的颗粒。
在另一个实施方案中，提供了一种形成堵漏材料(LCM)的方法。该方法包括：加工枣树种子以制得第一多个颗粒；加工废轮胎以制得第二多个颗粒；以及将第一含量的第一多个颗粒与第二含量的第二多个颗粒混合以形成LCM。在一些实施方案中，加工枣树种子以制得第一多个颗粒包括研磨枣树种子。在一些实施方案中，第一多个颗粒中的每个颗粒的直径在500微米至4000微米的范围内。在一些实施方案中，加工废轮胎以制得第二多个颗粒包括粉碎废轮胎以及研磨粉碎的废轮胎以制得第二多个颗粒。在一些实施方案中，第一多个颗粒的存在量在50重量％至80重量％的范围内，并且第二多个颗粒的存在量在50重量％至20重量％的范围内。在一些实施方案中，由废轮胎制得的第二多个颗粒中的每个颗粒的直径在2000微米至8000微米的范围内。
附图说明
图1为根据本公开的实施方案的用于生产和使用由枣椰树种子颗粒和废轮胎颗粒形成的混杂颗粒混合物LCM的方法；
图2为根据本公开的实施方案的示例性混杂颗粒混合物的粒度分布的柱状图；
图3为根据本公开的实施方案的由抗压试验得到的示例性混杂颗粒混合物、100％枣椰树种子颗粒配方和100％废轮胎颗粒配方的荷载-位移行为的曲线图；
图4为根据本公开的实施方案的由弹性试验得到的100％枣椰树种子颗粒配方的荷载-位移行为的曲线图；
图5为根据本公开的实施方案的由弹性试验得到的100％废轮胎颗粒配方的荷载-位移行为的曲线图；以及
图6为根据本公开的实施方案的由弹性试验得到的混杂颗粒混合物的荷载-位移行为的曲线图。
具体实施方式
将参考对本公开的实施方案进行图示的附图，对本公开进行更全面地描述。然而，本公开可以以许多不同的形式体现并且不应该被解释为限于所图示的实施方案。相反，提供这些实施方案是为了使本公开彻底和完整，并且这些实施方案将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。
钻井眼时，将钻井液连续地泵入井眼中以清理和清洁井眼和锉屑。钻井液从泥浆坑泵入井眼并再次返回至地面。当返回到地面的钻井液的流速小于泵入井眼的钻井液的流速，就遇到了井漏区域。这种返回的钻井液的减少或缺失被称为井漏。
本公开的实施方案包括一种颗粒混合物LCM(称为“混杂颗粒混合物”LCM)，该颗粒混合物LCM包含由枣椰树种子获得的枣椰树种子颗粒以及由废轮胎获得的废轮胎颗粒的混合物。混杂颗粒混合物LCM可减轻或防止井中的井漏，以及提供渗漏控制并最小化或防止流体漏失。如本公开中所用，术语枣椰树种子是指由枣树(也称为“枣椰树”)产生的种子，如用于生产枣果(也称为“椰枣”)的枣树。
考虑到上述内容，混杂颗粒混合物LCM可包含由磨碎的枣树种子形成的颗粒以及由磨碎的废轮胎形成的颗粒。在一些实施方案中，由磨碎的废轮胎形成的颗粒可包括碎橡胶。在一些实施方案中，混杂颗粒混合物LCM可包含约50重量％(wt％)至约80％的范围内的枣椰树种子颗粒以及约50重量％至约20重量％的范围内的废轮胎颗粒。在一些实施方案中，混杂颗粒混合物LCM包含64重量％的枣椰树种子颗粒和36重量％的废轮胎颗粒。在一些实施方案中，所得混杂颗粒混合物可具有双峰粒度分布。
存在具有不同性质的两种类型的颗粒可使混杂颗粒混合物LCM能够在地下条件下形成结构(例如，密封物或堵头)，该结构可以在原位条件下发生弹性变形时吸收应变能，并且在地下原位条件随着变化的井眼条件而变化时解吸应变能。例如，与废轮胎颗粒相比，枣椰树种子颗粒更具刚性，而与枣椰树种子颗粒相比，废轮胎颗粒可更具延性、展性和弹性。与现有的LCM相比，混杂颗粒混合物中两种颗粒的组合可使得能够原位形成具有改进的延性、展性和弹性的密封物或堵头。与现有的LCM相比，混杂颗粒混合物中两种颗粒的组合可进一步使得能够形成具有改进的密封硬化特性的密封物或堵头，如通过改进塑性变形特性来实现，使得能够进行颗粒错位、再调整、再排列、复位等而不会使固化的堵头或密封物发生宏观失效。最后，与现有的LCM相比，混杂颗粒混合物中两种颗粒的组合可进一步使得能够形成具有改进的稳定性的密封物或堵头，如通过降低径向应力效应来实现，这是由于固化的密封物和堵头的改进的弹性、延性和展性以及改进的抗内部开裂和破裂的性能。
混杂颗粒混合LCM的制备和用途
在一些实施方案中，混杂颗粒混合物LCM包含枣椰树种子颗粒和废轮胎颗粒。枣椰树种子颗粒包括由枣椰树种子制成的颗粒。枣椰树种子可从修剪废料和枣椰树加工厂获得，以提供用于混杂颗粒混合物LCM的材料的可持续来源。此外，当地来源的枣树废料可降低进口LCM产品、成分或这两者的成本。枣椰树种子可从枣椰树(phoenix dactylifera)中获得。应当理解，在一些实施方案中，枣椰树种子可从经遗传修饰的枣树(即，经遗传修饰的生物体(GMO))获得。在一些实施方案中，可通过清洁枣椰树种子(如通过洗涤枣椰树种子)然后使用或加工，从而对枣椰树种子进行制备。
废轮胎颗粒可从废轮胎(也称为“废弃轮胎”)获得。废轮胎可以从轮胎回收厂、轮胎处理处等获得。可将废轮胎粉碎并研磨以制得废轮胎颗粒。在一些实施方案中，可在加工过程中从废轮胎中分离(例如，通过磁力分离器)不需要的成分(例如，金属成分)。
在一些实施方案中，枣椰树种子颗粒可包括具有由通过或保留在网孔中的颗粒的直径所确定的以下粒度分布的颗粒：约4000微米(μm)至约2000微米(即，通过5目尺寸的筛网且保留在10目尺寸的筛网中的颗粒)、约2000微米至约1000微米(即，通过10目尺寸的筛网且保留在18目尺寸的筛网中的颗粒)、以及约1000微米至约500微米(即，通过18目尺寸的筛网且保留在35目尺寸的筛网中的颗粒)。
在一些实施方案中，废轮胎颗粒可包括具有由通过或保留在网孔中的颗粒的直径所确定的以下粒度分布的颗粒：约8000微米至约4000微米(即，通过5/16目尺寸的筛网且保留在5目尺寸的筛网中的颗粒)和约4000微米至约2000微米(即，通过5目尺寸的筛网且保留在10目尺寸的筛网中的颗粒)。
在一些实施方案中，混杂颗粒混合物LCM可包含约50重量％(wt％)至约80％的范围内的枣椰树种子颗粒以及约50重量％至约20重量％的范围内的废轮胎颗粒。在一些实施方案中，混杂颗粒混合物LCM包含64重量％的枣椰树种子颗粒和36重量％的废轮胎颗粒。
在一些实施方案中，枣椰树种子可包括未经处理的枣椰树种子以保持制造工艺、枣椰树种子和所得的LCM组合物的环境友好性和生物可降解性。如本公开所使用的，术语“未经处理”或“未处理”是指未用碱或酸处理、未经漂白、未经化学改性、未经氧化，未经除可能的水干燥以外的任何萃取或反应过程。术语“未经处理”或“未处理”不包括研磨或加热以除去水分，但包括可改变颗粒的特性或性质的化学或其他工艺。在这样的实施方案中，可在研磨、干燥或任何其他加工之前、期间或之后不进行处理而制造枣椰树种子颗粒。
在一些实施方案中，可将混杂颗粒混合物LCM直接添加到诸如钻井泥浆之类的钻井液中，以产生具有混杂颗粒混合物LCM的改良的钻井液。例如，在一些实施方案中，可将混杂颗粒混合物LCM添加到油基钻井泥浆或水基钻井泥浆中(例如，与之混合)。在一些实施方案中，可将混杂颗粒混合物LCM添加到泥浆系统的泥浆池处。在一些实施方案中，可添加至钻井液中的混杂颗粒混合物LCM的量在约十亿分之20质量份(ppb)至约50ppb的范围内。在将混杂颗粒混合物LCM添加到钻井液中之后，可在能够有效地使改良的钻井液位于与井眼的井漏区域接触的位置的泵速下循环改良的钻井液，从而使得混杂颗粒混合物LCM改变井漏区域(例如，通过进入并阻塞井漏区域中的地层中的多孔的渗透性通道、裂纹和裂缝，如在开口中或裂缝内形成结构(例如，堵头或密封物))。
如本公开中所述，在井漏区域中进行井下放置后，混杂颗粒LCM的性质可防止由混杂颗粒混合物LCM形成的结构(例如，堵头和密封物)在改变的地下条件下损坏或劣化。此外，与用于防止钻井液中的降滤失添加剂相比，混杂颗粒LCM可防止井漏区域中的全部泥浆的漏失。
图1描述了根据本公开的示例性实施方案的用于混杂颗粒混合物LCM的生产和使用的方法100。如图1所示，可收集枣树种子(框102)，如从由枣树农业和枣加工业生产的枣树废料中收集。在一些实施方案中，可清洁枣椰树种子(如通过高压水或空气喷射)，以除去污垢、灰尘和其他外来物质。可将收集的枣椰树种子研磨以由枣椰树种子制得颗粒(框104)。在一些实施方案中，可使用合适的商业研磨机研磨收集的枣椰树种子，其中商业研磨机可产生特定范围的粒度(例如，具有特定范围的粒径的颗粒)。
同样如图1所示，可收集废轮胎，如从轮胎回收厂或轮胎处理处收集(框106)。在一些实施方案中，可将轮胎收集并运输到另一个厂以用于如本公开所述进行处理。在一些实施方案中，可清洁轮胎(如通过高压水或空气喷射)，以去除污垢、灰尘和其他外来物质。可将收集的轮胎粉碎并研磨以由废轮胎制得颗粒(框108)。在一些实施方案中，可使用合适的商业研磨机研磨收集的废轮胎，其中商业研磨机可产生特定范围的粒度(例如，具有特定范围的粒径的颗粒)。在一些实施方案中，可在加工过程中从废轮胎中分离(例如，通过磁力分离器)不需要的成分(例如，金属成分)。
然后可将枣椰树种子颗粒和废轮胎颗粒混合以形成具有两种颗粒的混杂颗粒混合物(框110)。在一些实施方案中，可包装枣椰树种子颗粒和废轮胎颗粒的混合物以用于运输和使用。在一些实施方案中，然后可将合适量的包装的混合颗粒运输至油气作业场以用作LCM。
可将混杂颗粒混合物LCM直接添加到诸如钻井泥浆之类的钻井液中(框112)，以产生具有混杂颗粒混合物LCM的改良的钻井液。例如，在一些实施方案中，可将混杂颗粒混合物LCM添加到油基钻井泥浆或水基钻井泥浆中(例如，与之混合)。在一些实施方案中，可将混杂颗粒混合物LCM添加到泥浆系统的泥浆池处。在将混杂颗粒混合物LCM添加到钻井液中之后，可在能够有效地使改良的钻井液位于与井眼的井漏区域接触的位置的泵速下，循环改良的钻井液，从而使得混杂颗粒混合物LCM改变井漏区域(例如，通过进入并阻塞井漏区域中的地层中的多孔的渗透性通道、裂纹和裂缝)。如前所述，混杂颗粒混合物LCM可在漏失区域中的通道、裂纹和裂缝的开口处形成弹性结构(例如，堵头或密封物)。在一些实施方案中，降低的井漏率可忽略。在一些实施方案中，可经由端部开口的钻杆引入混杂颗粒混合物LCM，以将LCM置于井漏区域中。
在其他实施方案中，可将混杂颗粒混合物LCM以及一种或多种其他的LCM添加到诸如钻井泥浆之类的钻井液中，以产生具有LCM的改良的钻井液。例如，在一些实施方案中，可将混杂颗粒混合物LCM以及一种或多种其他的LCM添加到油基钻井泥浆或水基钻井泥浆中。在其他实施方案中，可将混杂颗粒混合物LCM添加到用于固井作业的水泥浆料中。
在一些实施方案中，混杂颗粒混合物LCM可与载液、增粘剂或这两者混合。在一些实施方案中，可形成混杂颗粒混合物LCM的均匀悬浮液、浆料或段塞。例如，可选择特定的载液、增粘剂或它们的组合以形成具有混杂颗粒混合物LCM的均匀悬浮液、浆料或段塞。可将均匀悬浮液或段塞添加到钻井液中，并以与本公开所述的混杂颗粒混合物LCM类似的方式使用。
实施例
本公开包括以下实施例以说明本公开的实施方案。本领域技术人员应理解，以下实施例中公开的技术和组合物表示那些发现在本公开的实践中能够很好地起作用的技术和组合物，因此可以被认为是用于本公开实践的构成模式。然而，本领域技术人员应当理解，鉴于本公开内容，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对所公开的具体实施方案进行许多改变并且仍然获得相同或相似的结果。
制备混杂颗粒混合物LCM的以下非限制性实例，并相对于100％枣椰树种子配方和100％废轮胎颗粒配方进行评价。通过将具有不同粒度分布(PSD)的64重量％的枣椰树种子颗粒和35重量％的废轮胎颗粒混合，以在所得的混杂颗粒混合物LCM中提供双峰粒度分布，从而制备混杂颗粒混合物LCM。使用低剪切混合装置将枣椰树种子颗粒和废轮胎颗粒混合在一起以形成颗粒的均匀混合物，同时保持粒度分布而不使颗粒损坏或降解。
枣椰树种子颗粒具有由通过或保留在网孔中的颗粒的直径所确定的以下粒度分布(PSD)：约4000微米(μm)至约2000微米(即，通过5目尺寸的筛网且保留在10目尺寸的筛网中的颗粒)、约2000微米至约1000微米(即，通过10目尺寸的筛网且保留在18目尺寸的筛网中的颗粒)、以及约1000微米至约500微米(即，通过18目尺寸的筛网且保留在35目尺寸的筛网中的颗粒)。
废轮胎颗粒具有由通过或保留在网孔中的颗粒的直径所确定的以下粒度分布(PSD)：约8000微米至4000微米(即，通过5/16目尺寸的筛网且保留在5目尺寸的筛网中的颗粒)和约4000微米至约2000微米(即，通过5目尺寸的筛网且保留在10目尺寸的筛网中的颗粒)。
如由粒度分布所示，在地表条件下，废轮胎颗粒具有等于枣椰树种子颗粒的一个尺寸范围的重叠粒度。然而，在地下条件下，由于压力，废轮胎的粒度可能会显著减小。这使得废轮胎颗粒在井下压力下容易渗入枣椰树种子颗粒基料中，从而使废轮胎颗粒能够起到填充材料的作用。由于相比于枣椰树种子颗粒，废轮胎颗粒具有相对较大的弹性，因此当压力降低或排除时，由混杂颗粒混合物LCM形成的密封物或堵头可保持完整性和适合性。
如上所述，由具有所述粒度分布的枣椰树种子颗粒和废轮胎颗粒制备的示例性混杂颗粒混合物LCM具有双峰粒度分布。图2为根据本公开的实施方案的示例性混杂颗粒混合物的粒度分布的柱状图200。如图2所示，y轴204表示保留的颗粒的差别％，而x轴206表示粒度(微米)。粒度分布示出了双峰粒度分布，第一峰(由柱206示出)在约1000微米，而第二峰(由柱208示出)在约2000微米。
评价示例性混杂颗粒混合物LCM以确定由示例性混杂颗粒混合物提供的对延性、展性和弹性的改进。使用弹性试验装置，如美国申请系列No.15/802,870、现在为美国公开No.__________中所述的弹性试验装置，对示例性混杂颗粒混合物LCM、具有100％枣椰树种子颗粒的枣椰树种子颗粒配方以及具有100％废轮胎颗粒的废轮胎颗粒配方进行试验。例如，合适的弹性试验装置可包括具有开口端和封闭端的圆柱形试验池(test cell)以及具有圆盘活塞的探针，该圆盘活塞将荷载施加到置于试槽中的样品上。运行机构可连接至承载臂，该承载臂通过移动探针并压紧样品而向试验池中的样品施加荷载。弹性试验装置可联接至计算机，以监测和控制试验参数(如施加至样品的应变百分率)并确定各种试验结果。
在1毫米(mm)/秒(sec)的位移速率下测定混杂颗粒混合物LCM和其他配方的荷载-位移行为。图3描述了混杂颗粒混合物LCM、枣椰树种子颗粒配方和废轮胎颗粒配方的荷载-位移行为的曲线图300。如图3所示，y轴302表示力(单位为千克(kg))，而x轴304表示距离(mm)。如曲线图300所示，线306对应于枣椰树种子颗粒配方，线308对应于示例性混杂颗粒混合物配方，而线310对应于废轮胎颗粒配方。如图3所示，对应于枣椰树种子颗粒配方的线306的坡斜率表明100％枣椰树种子颗粒配方的展性不足或可忽略。相比之下，对应于废轮胎颗粒配方的线310逐渐抬高，在线310的顶部具有大的位移量以显示与其他试验组合物相同的力(荷载)，这表明废轮胎颗粒的大的展性。因此，与单独的任一种颗粒相比，枣椰树种子颗粒和废轮胎颗粒的混合比例可产生具有中等展性的混杂颗粒混合物。因此，如图3所示，对应于混杂颗粒混合物LCM的线308示出了介于枣椰树种子颗粒配方和废轮胎颗粒配方之间的荷载-位移行为。因此，线308示出了由于颗粒的混合而引起的混杂颗粒混合物LCM的展性，并且可预期改进由LCM形成的密封物和堵头在改变的地下条件下的稳定性。
分别由图3的曲线308、306和310的最具线性的部分的线性拟合来确定混杂颗粒混合物LCM、100％枣椰树种子颗粒配方和100％废轮胎配方的材料刚度(也称为“硬度”)。表1示出了各配方的测定的材料刚度：
表1：由荷载-位移曲线确定的材料刚度
在第二个实验中，使用弹性试验装置以及压缩循环和减压循环来评价混杂颗粒混合物LCM、100％枣椰树种子颗粒配方和100％废轮胎配方的荷载-位移行为。使用以下试验步骤在10％应变下进行试验：
1.将足够量的试样置于试验池中，使得样品顶部在试验池的开口端下方2厘米(cm)并且水平；
2.将探针的圆形脚设置在试样的顶部上方，并设置3gf的触发力以启动数据记录；
3.压紧试样，直至以1mm/sec的位移速率达到指定的应变百分率(称为“压缩循环”)；
4.记录在压缩循环结束时存储的总能量；
5.保持探针就位1分钟；
6.以1mm/sec的速率抽出探针，直至探针完全从试样中抽出(称为“减压循环”)；
7.记录在减压循环结束时释放的总能量；以及
8.通过将在减压循环期间释放的解吸应变能除以在试验的压缩循环期间储存的吸收应变能来确定弹性系数。
图4描述了100％枣椰树种子颗粒配方的弹性试验结果的曲线图400。如图4所示，y轴402表示力(单位为千克(kg))，而x轴404表示距离(mm)。曲线图400示出了在弹性试验的压缩循环期间生成的压缩曲线406。100％枣椰树种子颗粒配方的弹性试验的压缩循环在超过弹性试验装置的能力时自动终止。曲线图400不包括减压曲线，因为100％枣椰树种子颗粒配方在弹性试验的减压循环期间没有表现出任何弹起或回弹。
图5描述了100％废轮胎颗粒配方的弹性试验结果的曲线图500。如图5所示，y轴502表示力(单位为kg)，而x轴504表示距离(单位为mm)。曲线图500示出了在弹性试验的压缩循环期间生成的压缩曲线506以及在试验的减压循环期间生成的减压曲线508。可以理解，可根据以下等式1，使用压缩曲线506和减压曲线508下方的面积来确定弹性系数：
其中COR为弹性系数，Ad为减压曲线下方的面积，而Ac为压缩曲线下方的面积。
图6描述了混杂颗粒混合物配方的弹性试验结果的曲线图600。如图6所示，y轴602表示力(单位为kg)，而x轴604表示距离(单位为mm)。曲线图600示出了在混杂颗粒混合物配方的弹性试验的压缩循环期间生成的压缩曲线606以及在试验的减压循环期间生成的减压曲线608。如上所述，等式1可用于基于压缩曲线606和减压曲线608下方的面积来确定弹性系数。
表2示出了混杂颗粒混合物LCM、100％枣椰树种子颗粒配方和100％废轮胎配方的弹性试验以及测定的100％废轮胎配方和混杂颗粒混合物配方的弹性系数的结果：
表2：弹性试验及测定的弹性系数的结果
如表2所示，混杂颗粒混合物的弹性系数大于0.5，从而表明了显著量的弹性。混杂颗粒混合物的弹性特性示出了作为LCM的配方在改变的地下条件下具有改进的密封物和堵头稳定性的能力。表2中的试验结果数据还表明，可通过提高配方中废轮胎颗粒的百分率来提高混杂颗粒混合物的弹性。
在第三个实验中，使用2毫米(mm)槽盘和由美国德克萨斯州休斯敦的OFI试验设备公司制造的渗透性封堵试验仪(也称为“PPT”或“孔封堵试验”设备)对枣树纤维混合物LCM和市售可得的LCM进行封堵效率试验。在约212°F和约500psi压差的条件下进行该试验。为了进行封堵效率试验，将混杂颗粒混合物配方掺入65磅/立方英尺(pcf)的膨润土泥浆中。表3示出了65pcf的膨润土泥浆的组成，其中泥浆成分以磅/桶(lb/bbl)表示。
表3：65PCF的膨润土泥浆的成分
| 泥浆成分 | lb/bbl |
| 水 | 340.67 |
| 膨润土 | 25.00 |
| 苛性钠 | 0.25 |
| 苏打灰 | 0.25 |
使用渗透率封堵试验仪装置和以下封堵效率试验步骤进行试验：
1.将温度控制器/恒温器设置为试验温度；
2.检测渗透性封堵试验装置的试验池的顶部的凹槽和试验池端盖(cell endcap)中的O形环的情况，并根据需要更换O形环；
3.向所有O形环(包括位于渗透性封堵试验装置的活塞上的两个O形环)涂覆薄的高温润滑油覆层；
4.将渗透性封堵试验装置的T形棒旋进活塞中，安装于试验池的底端，使活塞位于池腔(cell bore)内约1英寸处，并移除T形棒；
5.使用渗透性封堵试验装置的液压手泵将一定体积的液压油添加到试验池中；
6.安装全部O形环，并将试验池的端盖固定在适当的位置，使得油从端盖中的孔流出，从而确保没有裹入空气；
7.将阀杆安装于试验池的底部端盖中，拧紧阀杆，并与渗透性封堵试验装置的液压手泵断开连接；
8.将试验池垂直置于合适的架台上；
9.将275毫升(ml)的65pcf膨润土泥浆和30g的LCM的均匀混合物的试样倒入试验池中；
10.在2mm槽盘下方的试验池顶部安装O形环；
11.将2mm槽盘置于O形环顶部；
12.将端盖嵌入盘顶部，旋压螺纹固定环并完全拧紧；
13.将试验池的顶部杆拧紧；
14.将试验池置于渗透性封堵试验装置的加热夹套中；
15.通过快速连接器将来自液压手泵的耐压软管连接至试验池的底部，并确保底部杆关闭；
16.将背压软管/样品收集器连接至试验池的顶部杆，确保锁销处于适当的位置，关闭位于液压手泵侧的卸压安全阀，通过背压调节器向试验池的顶部施加试验压力，并关闭顶部阀门；
17.将温度计置于位于试验池顶部的孔内，等待达到试验温度，在加热的同时监测试验池压力，如果需要则通过打开位于液压手泵一侧的减压阀从而泄去压力；
18.当试样达到试验温度时，启动液压手泵直至泵表显示试验压力高于所要求的背压；
19.向试验池顶部施加所要求的背压，打开顶部阀门，启动液压手泵以重新建立试验压力；
20.为了确定初损量(spurt volume)，在量筒内收集来自背压收集器的流体并记录流体量，确保排出全部流体；
21.在30分钟期间内周期性地收集流体并检查背压表，以确保试验压力保持低于渗透性封堵试验装置的内部安全盘的压力阈值(约3000psi)，并避免热液压油喷溅；
22.记录30分钟期间内的初滤失量(spurt loss)、总泄露量(total leak off)和PPT值，并在拆卸试验池后记录泥饼厚度。
表4示出了在65pcf的膨润土泥浆中浓度为20磅/桶(ppb)的混杂颗粒混合物配方的封堵效率试验的结果，其中包括以立方厘米(cc)为单位测量的初滤失量、漏液(fluidloss)、总泄露量(total leak off)和PPT值以及以mm为单位测量的滤饼厚度：
表4：混杂颗粒混合物LCM的封堵效率试验结果
如表4所示，封堵效率试验示出了在通过PPT盘的狭槽的9ml泥浆的初滤失量之后，混杂颗粒混合物配方能够完全阻止全部泥浆的漏失，并且在20ppb下表现出零漏液。该试验证明，由于枣椰树种子颗粒和废轮胎颗粒的组合特性，混杂颗粒混合物能够有效地减少或消除井漏。此外，由混杂颗粒混合物形成的结构(例如，堵头或密封物)将具有弹性特性，该弹性特性能够使堵头或密封物在改变的地下条件下重新形成、或者避免堵头或密封物的永久损坏或劣化。
在本公开中，范围可以表达为从约某个特定值，或至约另一个特定值，或包括这两者。当表示为这样的范围时，应当理解，另一实施方案是从一个特定值到其他特定值，或包括这两者，以及所述范围内的所有组合。
鉴于本说明书，本公开的各个方面的进一步修改和替代实施方案对本领域技术人员是明显的。因此，该说明书仅被解释为说明性的，并且是为了教导本领域技术人员实现本公开中描述的实施方案的一般方式。应理解，本公开中示出和描述的形式将被视为实施方案的实例。对本公开中解释和描述的那些来说，元素和材料是可以被代替的，部分和过程可以颠倒或省略，某些特征可以单独使用，在具有本说明书所述益处后，所有这些对于本领域的技术人员来说都是显而易见的。在不脱离所附权利要求中描述的公开内容的精神和范围的情况下，可以对本公开中描述的元素进行改变。本公开中使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用于限制说明书的范围。
Claims (26)
1.一种控制井眼中的井漏区域中的井漏的方法，包括：
将改良的钻井液引入所述井眼，使得所述改良的钻井液接触所述井漏区域并降低进入所述井漏区域的漏失率，其中所述改良的钻井液包含钻井液和堵漏材料(LCM)，其中所述LCM包含：
由枣树种子制得的第一多个颗粒；以及
由废轮胎制得的第二多个颗粒。
2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述改良的钻井液由所述钻井液和所述LCM组成。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述LCM由下列物质组成：由枣树种子制得的所述第一多个颗粒以及由废轮胎制得的所述第二多个颗粒。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一多个颗粒的含量在50重量％至80重量％的范围内，并且所述第二多个颗粒的含量在50重量％至20重量％的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述改良的钻井液中，所述LCM的浓度为至少20磅/桶(ppb)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由枣树种子制得的所述第一多个颗粒中的每个颗粒的直径在500微米至4000微米的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由废轮胎制得的所述第二多个颗粒中的每个颗粒的直径在2000微米至8000微米的范围内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一多个颗粒包括由未经处理的枣树种子制得的第一多个未经处理的颗粒。
9.一种改良的钻井液，包含：
钻井液；以及
堵漏材料(LCM)，其中所述LCM包含：
由枣树种子制得的第一多个颗粒；以及
由废轮胎制得的第二多个颗粒。
10.根据权利要求9所述的改良的钻井液，其中所述LCM由下列颗粒组成：由枣树种子制得的所述第一多个颗粒以及由废轮胎制得的所述第二多个颗粒。
11.根据权利要求9或10所述的改良的钻井液，其中所述第一多个颗粒的含量在50重量％至80重量％的范围内，并且所述第二多个颗粒的含量在50重量％至20重量％的范围内。
12.根据权利要求9、10或11所述的改良的钻井液，其中在所述改良的钻井液中，所述LCM的浓度为至少20磅/桶(ppb)。
13.根据权利要求9、10、11或12所述的改良的钻井液，其中由枣树种子制得的所述第一多个颗粒中的每个颗粒的直径在500微米至4000微米的范围内。
14.根据权利要求9、10、11、12或13所述的改良的钻井液，其中由废轮胎制得的所述第二多个颗粒中的每个颗粒的直径在2000微米至8000微米的范围内。
15.一种堵漏材料(LCM)组合物，所述组合物包含：
由枣树种子制得的第一多个颗粒；以及
由废轮胎制得的第二多个颗粒。
16.根据权利要求15所述的LCM，由下列颗粒组成：由枣树种子制得的所述第一多个颗粒以及由废轮胎制得的所述第二多个颗粒。
17.根据权利要求15或16所述的LCM，其中所述第一多个颗粒的含量在50重量％至80重量％的范围内，并且所述第二多个颗粒的含量在50重量％至20重量％的范围内。
18.根据权利要求15、16或17所述的LCM，其中由枣树种子制得的所述第一多个颗粒中的每个颗粒的直径在500微米至4000微米的范围内。
19.根据权利要求15、16、17或18所述的LCM，其中由废轮胎制得的所述第二多个颗粒中的每个颗粒的直径在2000微米至8000微米的范围内。
20.根据权利要求15、16、17、18或19所述的LCM，其中所述第一多个颗粒包括由未经处理的枣树种子制得的第一多个未经处理的颗粒。
21.一种形成堵漏材料(LCM)的方法，包括：
加工枣树种子以制得第一多个颗粒；
加工废轮胎以制得第二多个颗粒；
将第一含量的所述第一多个颗粒与第二含量的所述第二多个颗粒混合以形成所述LCM。
22.根据权利要求21所述的方法，其中加工所述枣树种子以制得所述第一多个颗粒包括研磨所述枣树种子。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述第一多个颗粒中的每个颗粒的直径在500微米至4000微米的范围内。
24.根据权利要求21、22或23所述的方法，其中加工废轮胎以制得所述第二多个颗粒包括：
粉碎所述废轮胎；以及
研磨粉碎的废轮胎以制得所述第二多个颗粒。
25.根据权利要求21、22、23或24所述的方法，其中所述第一多个颗粒的含量在50重量％至80重量％的范围内，并且所述第二多个颗粒的含量在50重量％至20重量％的范围内。
26.根据权利要求21、22、23、24或25所述的方法，其中由废轮胎制得的所述第二多个颗粒中的每个颗粒的直径在2000微米至8000微米的范围内。
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