CN115038772A - 高压钻井液添加剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻井液添加剂，该钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得40％至60％的纤维素纤维具有小于75微米的粒度。

Description

高压钻井液添加剂

技术领域

本发明涉及一种用于钻井液的添加剂。更具体地，本发明的添加剂旨在密封钻探的钻孔的壁，以防止或至少限制钻井液的漏失。

背景技术

以下对背景技术的讨论仅旨在促进对本发明的理解。讨论不是认可或承认所提及的任何材料是或曾经是本申请的优先权日的公知常识的一部分。

油、气或地热井的钻探通常发生在数千米的深度。使用连接到钻柱的钻头钻出这种井，所述钻柱向上延伸至地面。钻柱包括多个管，也称为套管，它们首尾相连地固定。钻井作业将在地层中形成钻孔，并且随着钻井作业的继续，更多的管被添加到钻柱。诸如钻井泥浆之类的钻井液沿着钻柱被泵送至钻头，然后沿钻孔和钻柱之间的环循环回去。循环的钻井液会将任何钻屑从钻头带到地面。钻屑通常在地面从钻井液中去除，并且钻井液通过钻孔再循环。

钻井液的另一个功能是提供流体静压头，该流体静压头抵消储层中的钻井气体或钻井油的压力。钻井泥浆压力通常保持在地层压力以上，以防止储层流体流入钻孔，这会导致井喷情况。

当钻头穿透含石油地层时，由于泥浆和储层流体之间的正压差，钻井泥浆侵入地层。地层中的孔隙和裂缝提供了出口，钻井液可以通过该出口流入。钻井液中尺寸足够的固体颗粒将进入孔隙和裂缝，最终形成滤饼。在整个钻开的生产层表面形成低渗透泥饼有效地阻止了额外的钻井液固体进入地层，但并没有阻止钻井液中的液体。这种液体进入地层的损失被称为“漏失”，这至少会导致钻井液的损失，但也会导致更严重的问题。如果井筒中的流体量由于井漏而下降，则流体静压降低，这可以允许处于比降低的流体静压更高的压力下的气体或流体流入井筒。这会导致井喷。漏失的另一个后果是干钻。当流体完全从井筒中流失而实际钻井没有停止时，就会发生干钻。这可能导致钻机损坏，可能导致钻头丢失或可能需要钻新井。

为了控制漏失，已经使用了一系列钻井液添加剂来堵塞和/或密封钻孔的孔隙和裂缝。这些添加剂通常形成丸剂，当发生漏失时所述丸剂可以添加到钻井液中。虽然已发现许多交联聚合物可有效密封钻孔，但这些物质通常不会生物或化学降解。这可能导致生产区被永久阻塞。因此优选可生物降解的添加剂，并且已经使用了许多，包括来自稻壳、花生壳和木材的纤维和颗粒。这些材料仅对渗透率在2000–5000mD范围内的地层的密封有效。此外，形成的滤饼仍然表现出一定程度的渗透性，这基本上限制了钻井液可以循环的压力。

在与本发明具有共同申请人的AU 72159/01中，发明人尝试使用包含柚木纤维的钻井添加剂来密封钻孔。这些柚木纤维经过研磨处理，达到80到325目的目标平均粒度。虽然这种添加剂确实在一定程度上堵塞了标准地层的裂缝，但密封有限。

在整个本说明书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”或其变体将被理解为暗示包含所陈述的整数或整数组，但不排除任何其他整数或整数组。

发明内容

根据本发明，提供了一种钻井液添加剂，该钻井液添加剂包含纤维素纤维的混合物，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得纤维素纤维的40％至60％具有小于75微米的粒度。

优选地，纤维素纤维的混合物包含硬木纤维。更优选地，硬木纤维包括柚木纤维。如本领域技术人员将理解的，柚木(Tectona grandis)是唇形科的硬木树种。

在整个该说明书中，除非上下文另有要求，否则术语“纤维素纤维的混合物”或变体将被理解为是指具有不同粒度或粒度级的纤维素纤维的混合物。

在本发明的一个实施方式中，纤维素纤维的混合物包含断裂模量至少为80MPa的纤维。优选地，至少90％的纤维素纤维具有至少80MPa的断裂模量。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得40％至60％的纤维具有75微米至250微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得15％至24％的纤维具有小于40微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得17％至22％的纤维具有小于40微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得12％至20％的纤维具有40微米至50微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得14％至18％的纤维具有40微米至50微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得40％至60％的纤维具有小于60微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得45％至57％的纤维具有小于60微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得24％至36％的纤维具有80微米至160微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得26％至33％的纤维具有80微米至160微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得29％至44％的纤维具有80微米至220微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得33％至41％的纤维具有80微米至220微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得8％至12％的纤维具有160微米至350微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得9％至11％的纤维具有160微米至350微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得3％至5％的纤维具有220微米以上的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得3.5％至4.5％的纤维具有220微米以上的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得小于1％的纤维具有350微米以上的粒度。

在本发明的一种形式中，至少80％的钻井液添加剂包含纤维素纤维的混合物。在本发明的一种形式中，至少82％的钻井液添加剂包含纤维素纤维的混合物。在本发明的一种形式中，至少84％的钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物。在本发明的一种形式中，至少86％的钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物。在本发明的一种形式中，至少88％的钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物。在本发明的一种形式中，至少90％的钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物。在本发明的一种形式中，至少92％的钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物。在本发明的一种形式中，至少94％的钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物。在本发明的一种形式中，至少96％的钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物。在本发明的一种形式中，至少98％的钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物。

根据本发明的第二方面，提供了一种包括本发明的钻井液添加剂的钻井液。

在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为每桶油至少1磅(lbs/bbl)。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少2lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少3lbm/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少4lbm/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少5lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少6lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少7lbm/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少8lbm/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少9lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少10lbs/bbl。

在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度在1lbs/bbl和50lbs/bbl之间。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度在5lbs/bbl至50lbs/bbl之间。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度在10lbs/bbl和50lbs/bbl之间。

根据本发明的第三方面，提供了一种处理延伸到地层中的钻孔的方法，该方法包括以下步骤：

提供根据本发明第二广义方面的钻井液；和

使钻井液循环通过钻孔，以在钻孔的壁表面上形成基本上不可渗透的层。

优选地，基本上不可渗透的层包括纤维素纤维的基质。在本发明的一种形式中，基质还包含来自地层的固体颗粒。

根据本发明的第四方面，提供了一种堵漏丸剂，其包含根据本发明第一方面的钻井液添加剂。

根据本发明的第五方面，提供了一种密封从延伸穿过地层的钻孔延伸到地层中的裂缝的方法，该方法包括以下步骤：

提供根据本发明第四方面的堵漏丸剂；和

使丸剂循环通过钻孔，以在钻孔的壁表面上形成基本上不可渗透的层。

优选地，基本上不可渗透的层包括纤维素纤维的基质。在本发明的一种形式中，基质还包括来自地层的固体颗粒。

根据本发明的第六方面，提供了一种地层，该地层包括：钻孔，根据本发明的第四方面的堵漏丸剂已经循环通过该钻孔；裂缝，其从钻孔延伸到地层中；以及基本上不可渗透的密封，其在裂缝中形成并且包括来自丸剂钻井液添加剂的堵漏材料的基质。

附图说明

在本发明的几个非限制性实施方式的以下描述中，更全面地描述了本发明的进一步特征。仅出于举例说明本发明的目的而包括该描述。不应将其理解为对上述本发明的广泛概述、公开或描述的限制。将参照附图进行描述，其中：

图1是地层中钻孔的横截面，其中含有钻井液添加剂的钻井液循环通过钻孔；

图2是地层中钻孔的横截面，其中来自本发明的钻井液添加剂的纤维素纤维形成了一层壁滤饼；

图3是地层中钻孔的横截面，该地层包括裂缝，每个裂缝被来自本发明的钻井液添加剂的纤维素纤维的基质密封；和

图4是密封从地层中的钻孔延伸的地层中的裂缝的方法的流程图；

图5示出了对本发明的钻井液添加剂进行的粒度分析的结果；

图6示出了对可比较的钻井液添加剂进行的粒度分析的结果；

图7示出了使用本发明的钻井液添加剂在5000psi下进行的渗透率堵塞试验的结果；

图8示出了使用本发明的钻井液添加剂在8000psi下进行的渗透率堵塞试验的结果；

图9示出了使用本发明的钻井液添加剂的流体侵入试验的结果。

具体实施方式

本发明广泛地涉及一种钻井液添加剂，其旨在减少钻井液至周围地下结构的损失。钻井液添加剂包括具有特定粒度分布的纤维素纤维的混合物。当掺入钻井液中时，纤维素纤维将形成越过周围地下结构中的孔隙或裂缝的屏障，从而形成密封。已发现该屏障可限制钻井液向周围地下结构的损失。

纤维素纤维的混合物包括不同粒度的纤维素纤维的特定混合物。发明人已经发现，纤维素纤维的混合物需要包含低于特定粒度的特定量的颗粒，以在钻孔壁上形成足够不可渗透的层，从而基本上密封钻孔。在优选实施方式中，发明人已经发现在许多不同粒度范围内的最小量的颗粒将增强密封。特别地，发明人认为需要足够量的低于某个粒度和高于某个粒度的颗粒来形成密封。

不希望受理论束缚，人们认为当纤维素纤维的混合物在周围的地下结构中遇到空隙时，较大的纤维素纤维将开始在空隙上积聚和堆积。随着更多纤维越过空隙沉积，纤维素纤维垫将形成。随着该垫的生长，纤维之间的空间最终将减小到比空隙尺寸小得多的纤维将开始在纤维垫上积聚的程度。混合物中较小的纤维将继续聚集在该垫子上，从而密封垫子。

纤维素纤维优选衍生自硬木来源。发明人发现硬木纤维特别适于在本发明的钻井液添加剂中使用，因为它们表现出特殊的物理性质。特别地，这种纤维既柔韧又坚固。这允许纤维交织并穿透孔隙和/或裂缝，同时能够支持纤维垫的构建，该纤维垫能够承受来自井筒中遇到的流体的显著静水压力。在一个优选的实施方式中，纤维素纤维是柚木纤维。

发明人认为，适于在本发明中使用的纤维素纤维的一个重要物理性质是断裂模量。这也被称为挠曲强度或弯曲强度。该属性是屈服时材料中应力的测量结果。在本发明的一个实施方式中，纤维素纤维的混合物包括断裂模量至少为80MPa的纤维。在一个实施方式中，纤维素纤维的混合物包括断裂模量至少为85MPa的纤维。在一个实施方式中，纤维素纤维的混合物包括断裂模量至少为90MPa的纤维。在一个实施方式中，纤维素纤维的混合物包括断裂模量至少为95MPa的纤维。

使用纤维素纤维的一个重要优点是它们是可生物降解的。这提供了一种环境友好的解决方案，因为添加剂不依赖于不易分解的长链聚合物。另一个优点是形成的纤维垫不会不可逆地密封周围的地层。虽然一些现有技术使用可以被逆转的密封，但这通常需要添加另外的化学试剂()例如酸)来逆转密封。由于纤维素纤维会随着时间的推移而自然降解，因此避免了引入其他化学试剂的需要。

如上所述，纤维素纤维的混合物包含两种不同的纤维长度分布，短纤维组分和长纤维组分。

短纤维组分具有小于75微米的平均粒度。短纤维组分的存在量占钻井液添加剂整体的40％至60％。在一个实施方式中，短纤维组分中至少90％的纤维具有小于75微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得15％至24％的纤维具有小于40微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得17％至22％的纤维具有小于40微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得0.10％-0.20％的纤维具有8微米至15微米的粒度。在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得0.10％-0.15％的纤维具有8微米至15微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得15.50％-23.40％的纤维具有15微米至40微米的粒度。在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得17.50％-21.50％的纤维具有15微米至40微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得12％至20％的纤维具有40微米至50微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得14％至18％的纤维具有40微米至50微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得12.60％-19.10％的纤维具有50微米至60微米的粒度。在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得14.20％-17.50％的纤维具有50微米至60微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得40％至62％的纤维具有小于60微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得45％至57％的纤维具有小于60微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得6.60％-10.00％的纤维具有60微米至80微米的粒度。在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得7.40％-9.20％的纤维具有60微米至80微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得13.30％-20.10％的纤维具有80微米至130微米的粒度。在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得15.00％-18.40％的纤维具有80微米至130微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得24％至36％的纤维具有80微米至160微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得26％至33％的纤维具有80微米至160微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得29％至44％的纤维具有80微米至220微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得33％至41％的纤维具有80微米至220微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得10.60％-15.90％的纤维具有130微米至160微米的粒度。在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得11.90％-14.60％的纤维具有130微米至160微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得8％至12％的纤维具有160微米至350微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得9％至11％的纤维具有160微米至350微米的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得3％至5％的纤维具有大于220微米的粒度。优选地，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得3.5-4.5％的纤维具有220微米以上的粒度。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得少于1％的纤维具有大于350微米的粒度。

为了本发明的目的，术语“粒度”定义为根据本文更详细描述的筛分试验通过筛分尺寸分析确定的颗粒的尺寸。如所述，颗粒样品进行筛分，并记录结果。这种筛分尺寸分析的结果足以确定用于本发明目的的颗粒尺寸。就所用筛子的特性而言，筛分分析的结果可以用两个等效的公约来表示。

表达颗粒尺寸的一种方式是根据筛子开口的尺寸。例如，原则上，对于本发明的目的，保留在具有75微米开口的筛子上的颗粒被认为具有大于或等于75微米的粒度。通过具有90微米开口的筛子并保留在具有75微米开口的筛子上的颗粒被认为具有介于75和90微米之间的粒度。通过75微米筛子的颗粒被认为具有小于75微米的粒度。用筛分分析结果表示颗粒大小的另一种方式是用筛子的名称来表示。两个主要尺度用于表示网格尺寸，美国筛网系列和泰勒网格尺寸。

上述任何一种方式中所描述的结果都可以通过参考筛子尺寸表并定位对应的值而以另一种方式容易地描述。在“Perry's Chemical Engineers'Handbook,SixthEdition,(McGraw-Hill Book Company,1984)”的21-15页的表21-6中可以找到这样的筛子尺寸表。

如本领域技术人员将理解的，对于非球形颗粒，筛分测试可以确定仅特定颗粒的某些尺寸的大小。在本发明的纤维状颗粒的情况下，纤维可以垂直穿过网孔，导致具有较大横截面的颗粒穿过网孔。因此，测试结果通常以颗粒的重量百分比表示，这些颗粒通常会通过一个尺寸的筛子并保留在第二尺寸的筛子上。尽管纤维素纤维混合物中纤维的主要比例落入所公开的范围内，但应理解任何纤维的混合物将包含广泛分布的纤维尺寸。超出要求保护的范围的某些比例纤维的存在并不能避免权利要求。优选地，在本发明中，不超过约20wt％，更优选不超过约10wt％，最优选不超过约5wt％的颗粒应具有大于它们通过的筛子的任何尺寸。

上述特定粒度分布可以通过任何合适的方法制备。通过筛分操作可以至少相对少量地制备特定粒度分布。

在本发明的一个实施方式中，纤维素纤维经历一个或多个尺寸减小步骤，以产生具有适当粒度分布的纤维素纤维的混合物。优选地，一个或多个尺寸减小步骤包括一个或多个机械尺寸减小步骤。优选地，至少一个尺寸减小步骤是研磨步骤。在本发明的一个实施方式中，使用锤磨机进行尺寸减小步骤。附加地或替代地，使用盘磨机执行尺寸减小步骤。

在一个实施方式中，一个或多个分类步骤用于分离出需要额外尺寸减小的纤维素纤维的部分。在一个实施方式中，在一个或多个分类步骤中使用气旋分级装置。

设想的是，实现所需粒度分布的最有效方式是产生特定粒度范围内的纤维部分。最初可以使用对纤维进行批量分类的装置来生产粗部分，然后粗部分可在下游进一步分离成进一步的尺寸部分。然后可以适当地混合该部分，以产生具有所需粒度分布的添加剂。

本发明还涉及包含如上所述的钻井液添加剂的钻井液。

在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少1lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少2lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少3lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少4lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少5lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少6lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少7lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少8lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少9lbs/bbl。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度为至少10lbs/bbl。

在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度在1lbm/bbl和50lbm/bbl之间。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度在5lbm/bbl和50lbm/bbl之间。在本发明的一种形式中，钻井液中钻井液添加剂的浓度在10lbm/bbl和50lbm/bbl之间。

优选地，钻井液是液体钻井液。例如，钻井液可以是水基钻井液、油基钻井液或合成基钻井液。在特别优选的形式中，钻井液是水基或油基钻井泥浆。

优选地，钻井液包括水合粘土。优选的是，粘土包含膨润土。或者，钻井液包含聚合物。

本发明还涉及一种在地下地层中钻探井钻孔的方法。该方法大体包括以下步骤：

提供包含纤维素纤维的混合物的钻井液添加剂，

将密封剂与钻井液混合；和

将密封剂和钻井液混合物泵入钻孔，以密封钻孔孔隙和裂缝。

参考图1，在使用中，已经添加了本发明的钻井液添加剂的钻井液30沿着延伸穿过地层的井钻孔40被泵送。特别地，钻井液30通过钻柱41和连接到钻柱41的钻头42沿钻孔40泵送，然后沿着钻孔40的壁44和钻柱41之间的环43循环回去。除了添加剂之外，沿环43循环回去的钻井液30还包括钻屑和其他细小的固体颗粒。钻井液30的过平衡压力(即在钻孔30中钻井液30的静水压力超过钻孔30所钻穿的地层压力的程度)导致添加剂的纤维与钻井液30中的钻屑和其他细小的固体颗粒组合，从而形成不渗透层45，该不渗透层45包括衬在钻孔40的壁表面47上的薄壁/滤饼46。

图2描绘了穿过砂地层50的钻孔/井筒40。钻孔40中的钻井液30可以通过地层50中的孔隙流失。此外，由于地层50是砂地层，因此它不是像岩层一样坚固或稳定。壁表面47上的不渗透层45防止钻孔40中的钻井液30在多孔地层50中损失。此外，它加强和稳定钻孔40，以防止钻孔40的壁44塌陷。纤维在壁滤饼46的层中形成不可渗透的基质。大纤维首先在孔隙或裂缝上聚集以形成松散的纤维垫。然后较小的纤维在纤维垫上聚集，以减少基体中大纤维之间的空间。随着垫中的纤维堆积，壁饼46基质变得更致密并且渗透性降低。钻井液30中的钻屑和其他细小的固体胶体颗粒通过填充纤维之间的空间进一步增强了基质，并有助于降低壁饼46的渗透性。然后，壁饼46能够基本上堵塞或密封多孔/破裂的地层50，从而能够基本上防止钻孔40中的钻井液30进入地层50并流失。

图3描绘了穿过断裂石灰岩地层60的钻孔/井筒40。可以看出，地层60包括从钻孔40延伸到地层50中的多个大裂缝51。钻孔40中的钻井液可以通过裂缝51漏失，导致钻井液的漏失。当包含第一钻井液添加剂的钻井液以上述方式被泵送通过钻孔40时，堵漏材料11将被泵送到裂缝51中，在此其形成密封52，该密封52包括纤维素纤维和钻屑的不可渗透基质。密封52能够基本上堵塞或密封大裂缝51，从而能够基本上阻止钻孔40中的钻井液通过裂缝51进入地层50并流失。

参考图4，上述步骤包括处理延伸到地层中的钻孔的方法70。

在钻井液添加剂中包含小纤维和大纤维，使得钻井液添加剂特别适于在密封生产地层中使用，从而消除或至少减少地层中的严重漏失。

在以这种方式移除/释放密封/堵塞之后，地层区能够产生与最初预期的量相同或更多的油或气量。

实施例1

制备了根据本发明的钻井液添加剂(新的Fracseal)，并进行了粒度分析。粒度分析的结果如图5所示。为了比较目的，根据AU 72159/01中教导的方法制备钻井液添加剂(Reg.Fracseal)。该参考钻井液添加剂的粒度分析如图6所示。

在参考样品中，目标平均粒度为80目至325目。从粒度分布曲线可以看出，这导致平均粒度约为80μm的相当正态的粒度分布和相当大的标准偏差。新的Fracseal样品的粒度分布表现出多种不同的模式，表明不同的粒度级的混合物。很明显，有很大一部分颗粒在15-50微米范围内，而另一大部分颗粒在80-160微米范围内。

实施例2

进行了一系列测试，以确定本发明的钻井液的密封能力的有效性，并将其与现有技术的钻井液添加剂进行比较。采用的测试方法如下：

制备350ml预水合膨润土。

将预定量的钻井液添加剂与制备的膨润土混合。

利用20/40砾石填充砂来填充API圆筒单元(没有任何滤纸)，至圆筒的约1/3。

将混合的纤维素纤维或膨润土倒入圆筒中。

圆筒关闭后，向圆筒施加压力。

30分钟后，测量侵入深度和流体损失，以确定砂基地层的孔隙密封的有效性。然后测量流体侵入(cm)和流体损失(ml)。

在5000psi和8000psi的压力下，对实施例1的样品进行单独测试。将样品放入不锈钢圆筒中，用陶瓷盘代替沙子，然后施加5000psi和8000psi的压力。然后计算渗透率堵塞测试(PPT)值(ml)。这些测试的结果分别如图7和图8所示。从测试中可以明显看出，本发明的钻井液添加剂提供了比现有技术的钻井添加剂更好的密封，导致更大的PPT值。

实施例3

对实施例1的钻井液添加剂样品进行流体侵入测试。如本领域技术人员将理解的，泥浆的滤液侵入行为和壁饼形成特性的测量是钻井液控制和处理的基础。薄而合适的壁饼将形成不透水的滤饼，从而导致进入地层的流体侵入(损失)尽量少。这些特性受流体中固体的类型和数量以及它们的物理和化学相互作用的影响，而这些相互作用又受温度和压力的影响。

美国石油学会(API)推荐实践13B-1(RP 13B-1)建立了使用标准API压滤机现场测试水基钻井液的推荐实践。为了测量流体侵入程度，对标准API压滤机进行了改进，用20/40砾石砂代替滤纸，以模拟井下地层。在20/40砂中，越过砾石砂的2–2.5cm侵入通常被认为是良好井筒稳定性的基准。采用以下测试程序：

i.用20/40的沙子/砾石来填充单元，直到大约半满。

ii.通过手动摇动单元来平整沙床。

iii.将钻井泥浆样品轻轻倒入单元中，直至达到最大液位的上限。

iv.将单元放入其支架中，并用“T形螺钉”固定顶盖。将干燥的量筒放置在单元下方。

v.安全阀关闭，调节器缓慢调整到100psi的压力。测试期从施加压力时开始。

vi.使流体通过沙子过滤10分钟。

vii.在10分钟结束时，测量过滤器的体积，并打开单元以测量流体侵入沙子的厘米数。

流体侵入测试的结果显示在图9中。从结果中可以看出，本发明的钻井液添加剂与对比钻井液相比表现出显著更少的流体侵入。此外，记录的1厘米远低于可接受的标准。

实施例4

本发明的钻井液添加剂将用于密封钻孔，以限制钻井液的损失。虽然这在钻井过程中是有利的，但是将添加剂引入地层也可能影响预期生产区的地层的流动特性。

进行了一系列返回测试，以确定本发明的钻井液对地层的任何有害影响。采用的测试方法如下：

i.准备350毫升预水合膨润土。

ii.将预定量的钻井液添加剂与准备的膨润土混合。

iii.用20/40砾石填充砂来填充API圆筒单元(没有任何滤纸)，至圆筒的约1/3。

iv.将混合的纤维素纤维或膨润土倒入圆筒中。

v.圆筒关闭后，向圆筒施加200psi的压力。

vi.30分钟后，打开圆筒，弃去多余的钻井液，留下形成的滤饼。

vii.将一部分20/40砾石砂插入圆筒中，并将40微米筛网插入圆筒中。

viii.圆筒的顶部用包括单个出口的盖子密封。

ix.将水以10psi的压力泵入圆筒底部，并使其流过沙子、滤饼和出口端口。

测试显示返回渗透率为100％。试验表明，在正压下，钻井液添加剂越过砾石充填砂形成滤饼。一旦正压反转，形成的滤饼从砾石充填砂中去除，允许液体反向流动通过砾石充填砂。返回渗透率测量结果表明，形成的滤饼对地层的流动特性没有任何不利影响。

本领域技术人员将理解，在不背离其精神和范围的情况下，对本文描述的发明的变化和修改将是显而易见的。对本领域技术人员显而易见的变化和修改被认为落入如本文所述的本发明的广泛范围和范畴内。

在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”或其变体将被理解为暗示包含所陈述的整数或整数组，但不排除任何其他整数或整数组。

此外，未来的专利申请可以基于本申请或要求本申请的优先权在澳大利亚或海外提交。应当理解，以下临时权利要求仅作为示例提供，并不旨在限制在任何此类未来申请中可能要求保护的范围。以后可以在临时权利要求中添加或省略特征，以便进一步限定或重新限定本发明。此外，可以在以后添加附加权利要求，以要求保护本发明的其他方面。

Claims (17)

1.一种钻井液添加剂，所述钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得40％至60％的纤维素纤维具有小于75微米的粒度。

2.根据权利要求1所述的钻井液添加剂，其中所述纤维素纤维的混合物包括硬木纤维。

3.根据权利要求2所述的钻井液添加剂，其中硬木纤维包括柚木纤维。

4.根据前述权利要求中任一项所述的钻井液添加剂，其中所述纤维素纤维的混合物包括断裂模量为至少80MPa的纤维。

5.根据前述权利要求中任一项所述的钻井液添加剂，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得40％至60％的纤维具有75微米至250微米的粒度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的钻井液添加剂，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得15％至24％的纤维具有小于40微米的粒度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的钻井液添加剂，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得12％至20％的纤维具有40微米至50微米的粒度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的钻井液添加剂，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得40％至60％的纤维具有小于60微米的粒度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的钻井液添加剂，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得24％至36％的纤维具有80微米至160微米的粒度。

10.根据前述权利要求中任一项所述的钻井液添加剂，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得29％至44％的纤维具有80微米至220微米的粒度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的钻井液添加剂，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得8％至12％的纤维具有160微米至350微米的粒度。

12.根据前述权利要求中任一项所述的钻井液添加剂，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得3％至5％的纤维具有大于220微米的粒度。

13.一种钻井液，所述钻井液包括权利要求1至12中任一项的钻井液添加剂。

14. 根据权利要求13所述的钻井液，其中在钻井液中钻井液添加剂的浓度在1 lbm/bbl和50 lbm/bbl之间。

15. 一种处理延伸到地层中的钻孔的方法，所述方法包括以下步骤：

提供根据本发明第二广义方面的钻井液；和

使钻井液循环通过钻孔，以在钻孔的壁表面上形成基本上不可渗透的层。

16.一种堵漏丸剂，包括根据权利要求1至13中任一项所述的钻井液添加剂。

17. 一种密封从延伸穿过地层的钻孔延伸到地层中的裂缝的方法，所述方法包括以下步骤：

提供根据本发明第四方面的堵漏丸剂；和

使丸剂循环通过钻孔，以在钻孔的壁表面上形成基本上不可渗透的层。

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