DE112013007387T5 - Encapsulated explosives for drilling wells - Google Patents
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Abstract
Systeme und Verfahren für Bohrvorgänge können verkapselte Sprengstoffe verwenden, um die Leistung der Bohrlochschneidwerkzeuge zu ergänzen. Ein beispielhaftes Verfahren kann Folgendes beinhalten: Bohren eines Bohrlochs, das eine unterirdische Formation durchdringt, mit einem Bohrlochschneidwerkzeug; Zirkulieren eines Bohrfluids in dem Bohrloch, wobei das Bohrfluid ein Basisfluid und einen verkapselten Sprengstoff mit einem mittleren Durchmesser von etwa 10 nm bis etwa 20 Mikrometern umfasst; Auslösen der Detonation des verkapselten Sprengstoffs; und Detonieren des verkapselten Sprengstoffs in der Nähe eines Abschnitts der unterirdischen Formation benachbart zu dem Bohrlochschneidwerkzeug.Systems and methods for drilling operations may use encapsulated explosives to supplement the performance of the well tools. An exemplary method may include: drilling a wellbore penetrating a subterranean formation with a downhole cutting tool; Circulating a drilling fluid in the wellbore, the drilling fluid comprising a base fluid and an encapsulated explosive having an average diameter of from about 10 nm to about 20 micrometers; Triggering the detonation of the encapsulated explosive; and detonating the encapsulated explosive near a portion of the subterranean formation adjacent the well tool.
Description
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART
Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen Systeme und Verfahren für Bohrvorgänge, die verkapselte Sprengstoffe verwenden, um die Leistung der Bohrlochschneidwerkzeuge zu ergänzen.The embodiments described herein relate to systems and methods for drilling operations that use encapsulated explosives to supplement the performance of the well tools.
Bohrlochschneidwerkzeuge werden allgemein in der Öl- und Gasindustrie verwendet, um Bohrlöcher in unterirdische Formationen zu bohren. Eine typische Bohrtätigkeit im Zusammenhang mit Bohrlochschneidwerkzeugen beinhaltet Schneidelemente, die benachbarte Formationsmaterialien durchdringen oder brechen und die Formationsmaterialien mittels einer Schabetätigkeit entfernen. Bohrfluid, das während des Bohrens zirkuliert wird, kann ebenfalls bereitgestellt werden, um mehrere Funktionen zu erfüllen, darunter Fortwaschen von Formationsmaterialien und anderen Bohrlochtrümmern vom Boden eines Bohrlochs, Reinigen zugehöriger Schneidestrukturen und Befördern von Formationenbohrklein radial nach außen und dann aufwärts an eine zugehörige Bohrlochoberfläche.Borehole cutting tools are commonly used in the oil and gas industry to drill wells into subterranean formations. A typical drilling operation associated with downhole cutting tools includes cutting elements that penetrate or break adjacent formation materials and remove the formation materials by a scraping action. Drilling fluid that is circulated during drilling may also be provided to perform a number of functions, including washing away formation materials and other debris from the bottom of a well, cleaning associated cutting structures, and moving formation wells radially outward and then up to an associated wellbore surface.
Der Penetrationsgrad des Bohrlochschneidwerkzeugs ist ein Maßstab der Bohreffizienz. Mit erhöhtem Penetrationsgrad nimmt die Schleifabnutzung des Bohrlochschneidwerkzeugs zu. Die Abnutzung des Bohrlochschneidwerkzeugs erfordert eine regelmäßige Ersetzung des Bohrlochschneidwerkzeugs. Die Ersetzung beinhaltet Anhalten des Bohrbetriebs, Zurückholen des abgenutzten Bohrlochschneidwerkzeugs an die Oberfläche und anschließendes Herunterlassen eines neuen oder aufgearbeiteten Bohrlochschneidwerkzeugs zurück in das Bohrloch. Ersetzen eines Bohrlochschneidwerkzeugs kann somit ein recht kostspieliger und zeitaufwändiger Prozess sein.The degree of penetration of the well tool is a measure of drilling efficiency. With increased degree of penetration, the grinding wear of the borehole cutting tool increases. The wear of the downhole cutting tool requires regular replacement of the downhole cutting tool. The replacement includes stopping the drilling operation, retrieving the worn downhole cutting tool to the surface, and then lowering a new or refurbished downhole cutting tool back into the wellbore. Replacing a downhole cutting tool can thus be a rather costly and time consuming process.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die folgenden Figuren sollen bestimmte Aspekte der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele veranschaulichen und sind nicht als ausschließliche Ausführungsformen zu betrachten. Der offenbarte Gegenstand kann beträchtlichen Modifikationen, Abänderungen und Äquivalenten in Form und Funktion unterliegen, die für Fachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung auf der Hand liegen werden.The following figures are intended to illustrate certain aspects of the embodiments described herein and are not to be considered as exclusive embodiments. The disclosed subject matter may be subject to significant modifications, alterations and equivalents in form and function that would be obvious to those skilled in the art having the benefit of this disclosure.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen Systeme und Verfahren für Bohrvorgänge, die verkapselte Sprengstoffe verwenden, um die Leistung der Bohrlochschneidwerkzeuge zu ergänzen.The embodiments described herein relate to systems and methods for drilling operations that use encapsulated explosives to supplement the performance of the well tools.
In einem Aspekt betreffen die offenbarten Systeme und Verfahren Bohrbetriebsvorgänge, die verschiedene bestimmte Anwendungsweisen von verkapselten Sprengstoffen beinhalten, die ausgelöst werden können, um in der Nähe eines Abschnitts einer unterirdischen Formation bei oder nahe bei einem Bohrlochschneidwerkzeug zu detonieren. Die Detonation schwächt und/oder bricht die benachbarte unterirdische Formation auf, was die Tätigkeit des Bohrlochschneidwerkzeugs ergänzen kann. So kann wiederum ein erhöhter Penetrationsgrad mit weniger Drehmoment und Energieverbrauch und geringerer Bohrlochschneidwerkzeugabnutzung erreicht werden. Als Ergebnis können Bohrlochbetreiber von reduziertem Kosten- und Zeitaufwand im Bohrbetrieb profitieren.In one aspect, the disclosed systems and methods relate to drilling operations that involve various particular applications of encapsulated explosives that may be triggered to detonate near a portion of a subterranean formation at or near a well tool. The detonation weakens and / or breaks the adjacent subterranean formation, which can complement the action of the well tool. Thus, in turn, an increased degree of penetration can be achieved with less torque and power consumption and less well tool wear. As a result, well operators can benefit from reduced cost and time in the drilling operations.
Im hier verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff „Bohrlochschneidwerkzeug“ Bohrlochwerkzeuge, die wenigstens einen Abschnitt eines Bohrlochs bohren können, das in eine unterirdische Formation eindringt. Zu Beispielen von Bohrlochschneidwerkzeugen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, kompakte polykristalline Diamant(polycrystalline diamond compact, PDC)-Bohrmeißel, Ausräummeißel, imprägnierte Meißel, Rollenmeißel, Ausräumer mit Schneidelementen und dergleichen.As used herein, the term "well tool" refers to downhole tools that can drill at least a portion of a wellbore that penetrates into a subterranean formation. Examples of wellhead cutting tools include, but are not limited to, compact polycrystalline diamond compact (PDC) drill bits, scrapers, impregnated bits, roller bits, scrapers with cutters, and the like.
Im hier verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff „verkapselter Sprengstoff“ eine Sprengstoffzusammensetzung, die im Wesentlichen von einer anderen Zusammensetzung eingeschlossen ist. Zu Beispielen verkapselter Sprengstoffe können, ohne darauf beschränkt zu sein, Sprengstoffzusammensetzungen gehören, die im Wesentlichen von einer Mizelle, einem Liposom, einem vernetzten Liposom, einem Polymerbläschen, einem dendritischen Polymer, einer Polymerbeschichtung, einem mesoporösen Metalloxidpartikel und einem beliebigen Hybrid davon eingeschlossen sind. Zu weiteren Beispielen verkapselter Sprengstoffe können, ohne darauf beschränkt zu sein, beschichtete Nanopartikel, beschichtete Mikropartikel, imprägnierte mesoporöse Metalloxidnanopartikel, imprägnierte mesoporöse Metalloxidmikropartikel und dergleichen gehören. Hier beschriebene Bohrfluide können in einigen Ausführungsformen Kombinationen beliebiger der vorstehend genannten verkapselten Sprengstoffe beinhalten.As used herein, the term "encapsulated explosive" refers to an explosive composition essentially comprised of another composition. Examples of encapsulated explosives may include, but are not limited to, explosive compositions essentially comprised of a micelle, a liposome, a cross-linked liposome, a polymer bubble, a dendritic polymer, a polymer coating, a mesoporous metal oxide particle, and any hybrid thereof. Other examples of encapsulated explosives may include, but are not limited to, coated nanoparticles, coated microparticles, impregnated mesoporous metal oxide nanoparticles, impregnated mesoporous metal oxide microparticles, and the like. Drilling fluids described herein may in some embodiments include combinations of any of the aforementioned encapsulated explosives.
Zu Beispielen von Sprengstoffzusammensetzungen können, ohne darauf beschränkt zu sein, Thermit, Octogen, Pentaerythritoltetranitrat, Tetranitrotoluol, ein explosives Nitroamin, Bleipikrat, Quecksilberfulminat, Iodnitrid, Kaliumperchlorat, Ammoniumperchlorat und dergleichen und eine Kombination davon gehören. In einigen Fällen kann es sich bei der Sprengstoffzusammensetzung um einen binären Sprengstoff handeln, wobei die einzelnen Komponenten des binären Sprengstoffs einzeln verkapselte Sprengstoffe sind (d. h. solche, die eine Vielzahl von ersten verkapselten Komponenten und eine Vielzahl von zweiten verkapselten Komponenten umfassen). Zu Beispielen binärer Sprengstoffzusammensetzungen können, ohne darauf beschränkt zu sein, Ammoniumnitrat/Schweröl, Ammoniumnitrat/Nitromethan, Ammoniumnitrat/Aluminium und Nitroethan/physischer Sensibilisator gehören.Examples of explosive compositions may include, but are not limited to, thermite, octogen, pentaerythritol tetranitrate, tetranitrotoluene, an explosive nitroamine, lead picrate, mercury fulminate, iodine nitride, potassium perchlorate, ammonium perchlorate, and the like, and a combination thereof. In some cases, the explosive composition may be a binary explosive wherein the individual components of the binary explosive are individually encapsulated explosives (i.e., those comprising a plurality of first encapsulated components and a plurality of second encapsulated components). Examples of binary explosive compositions may include, but are not limited to, ammonium nitrate / heavy oil, ammonium nitrate / nitromethane, ammonium nitrate / aluminum, and nitroethane / physical sensitizer.
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen verkapselten Sprengstoffe einen mittleren Durchmesser im Bereich von einer unteren Grenze von etwa 10 nm, 50 nm, 100 nm oder 500 nm bis zu einer oberen Grenze von etwa 20 Mikrometern, 10 Mikrometern, 5 Mikrometern, 1 Mikrometer oder 500 nm aufweisen, wobei der mittlere Durchmesser zwischen einer beliebigen unteren Grenze und einer beliebigen oberen Grenze liegen kann und jede Untergruppe dazwischen einschließt. Im hier verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff „mittlerer Durchmesser“ den Durchmessermittelwert an der kleinsten Abmessung. Beispielsweise weist ein verkapselter Sprengstoff, der ein beschichteter Nanostab mit einer Länge von etwa 50 nm ist und ein Seitenverhältnis von fünf aufweist, im Sinne der vorliegenden Beschreibung einen Durchmesser von etwa 10 nm auf.In some embodiments, the encapsulated explosives described herein may have an average diameter ranging from a lower limit of about 10 nm, 50 nm, 100 nm or 500 nm to an upper limit of about 20 microns, 10 microns, 5 microns, 1 microns or 500 nm, wherein the average diameter may be between any lower limit and any upper limit and includes any subgroup therebetween. As used herein, the term "average diameter" refers to the mean diameter value at the smallest dimension. For example, an encapsulated explosive, which is a coated nanorod having a length of about 50 nm and an aspect ratio of five, has a diameter of about 10 nm as used herein.
Gemische verkapselter Sprengstoffe mit unterschiedlicher Größe und/oder Zusammensetzung können bei der Anpassung der Explosionsstärke im Bohrloch nützlich sein.Blends of encapsulated explosives of different size and / or composition may be useful in adjusting the depth of the downhole explosion.
Zu geeigneten Basisfluiden können, ohne darauf beschränkt zu sein, Fluide auf Ölbasis, Fluide auf wässriger Basis, wässrig-mischbare Fluide, Wasser-in-Öl-Emulsionen oder Öl-in-Wasser-Emulsionen gehören. Ein Fachmann mit dem Vorteil dieser Offenbarung wird erkennen, dass das Basisfluid derart ausgewählt werden sollte, dass es wenigstens mit dem verkapselten Sprengstoff und den Auslöseverfahren kompatibel ist, die hier beschrieben sind. Zu geeigneten Fluiden auf Ölbasis können Alkane, Olefine, aromatische organische Verbindungen, zyklische Alkane, Paraffine, Dieselfluide, Mineralöle, entschwefelte hydrierte Kerosine und eine beliebige Kombination davon gehören. Zu geeigneten Fluiden auf wässriger Basis können Süßwasser; Salzwasser (z. B. Wasser, das ein oder mehrere darin gelöste Salze enthält); Salzlake (z. B. gesättigtes Salzwasser); Meerwasser; und eine beliebige Kombination davon gehören. Zu geeigneten wässrig-mischbaren Fluiden können, ohne darauf beschränkt zu sein, Alkohole (z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec-Butanol, Isobutanol und tert-Butanol), Glycerine, Glycole (z. B. Polyglycole, Propylenglycol und Ethylenglycol), Polyglycolamine, Polyole, beliebige Derivate davon, beliebige in Kombination mit Salzen (z. B. Natriumchlorid, Calciumchlorid, Calciumbromid, Zinkbromid, Kaliumcarbonat, Natriumformat, Kaliumformat, Cäsiumformat, Natriumacetat, Kaliumacetat, Calciumacetat, Ammoniumacetat, Ammoniumchlorid, Ammoniumbromid, Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfat, Calciumnitrat, Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat), beliebige in Kombination mit einem Fluid auf wässriger Basis und eine beliebige Kombination davon gehören. Geeignete Wasser-in-Öl-Emulsionen, die auch als Invertemulsionen bekannt sind, können ein Öl-Wasser-Verhältnis von einer unteren Grenze von größer als etwa 50:50, 55:45, 60:40, 65:35, 70:30, 75:25 oder 80:20 bis zu einer oberen Grenze von kleiner als 100:0, 95:5, 90:10, 85:15, 80:20, 75:25, 70:30 oder 65:35 nach Volumen im Basisfluid aufweisen, wobei die Menge zwischen einer beliebigen unteren Grenze und einer beliebigen oberen Grenze liegen kann und eine beliebige Untergruppe dazwischen einschließt.Suitable base fluids may include, but are not limited to, oil-based fluids, aqueous-based fluids, aqueous-miscible fluids, water-in-oil emulsions, or oil-in-water emulsions. One skilled in the art having the benefit of this disclosure will recognize that the base fluid should be selected to be compatible with at least the encapsulated explosive and the triggering methods described herein. Suitable oil-based fluids may include alkanes, olefins, aromatic organic compounds, cyclic alkanes, paraffins, diesel fluids, mineral oils, desulfurized hydrogenated kerosenes, and any combination thereof. Suitable aqueous-based fluids may be fresh water; Salt water (eg, water containing one or more salts dissolved therein); Brine (eg saturated salt water); Seawater; and any combination thereof. Suitable aqueous-miscible fluids may include, but are not limited to, alcohols (e.g., methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol and tert-butanol), glycerols, glycols (e.g. Polyglycols, propylene glycol and ethylene glycol), polyglycolamines, polyols, any derivatives thereof, any in combination with salts (e.g., sodium chloride, calcium chloride, calcium bromide, zinc bromide, potassium carbonate, sodium formate, potassium formate, cesium formate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, Ammonium acetate, ammonium chloride, ammonium bromide, sodium nitrate, potassium nitrate, ammonium nitrate, ammonium sulfate, calcium nitrate, sodium carbonate and potassium carbonate), any in combination with an aqueous-based fluid and any combination thereof. Suitable water-in-oil emulsions, also known as invert emulsions, may have an oil-to-water ratio of a lower limit of greater than about 50:50, 55:45, 60:40, 65:35, 70:30 , 75:25 or 80:20 up to an upper limit of less than 100: 0, 95: 5, 90:10, 85:15, 80:20, 75:25, 70:30 or 65:35 by volume Base fluid, wherein the amount may be between any lower limit and any upper limit and includes any subgroup in between.
In einigen Fällen kann die Detonation der verkapselten Sprengstoffe mechanisch ausgelöst werden. Beispielsweise können die verkapselten Sprengstoffe zwischen dem Bohrlochschneidwerkzeug und der unterirdische Formation zerquetscht werden, und der physische Akt des Zerquetschens oder Mahlens der verkapselten Sprengstoffe dient dazu, ihre jeweiligen Detonationen auszulösen. In einem anderen Beispiel kann ein Ultraschallgerät (siehe
In einigen Fällen kann die Detonation der verkapselten Sprengstoffe thermisch ausgelöst werden. Beispielsweise kann die Zusammensetzung, die den Sprengstoff verkapselt, elektromagnetischer Strahlung mit einer Frequenz von etwa 106 Hz bis etwa 1017 Hz ausgesetzt werden, wodurch bewirkt wird, dass die verkapselnde Zusammensetzung sich erwärmt und die Detonation des Sprengstoffs auslöst. Als nicht einschränkendes Beispiel können die verkapselten Sprengstoffe, die funktionalisierte Fullerene (z. B. Dendrofullerene) oder funktionalisierte Nanoröhren zur Umhüllung beinhalten (z. B. mittels Liposom, Mizelle oder Polymerbeschichtung) durch Aussetzung gegenüber Infrarotlicht oder Mikrowellenstrahlung erwärmt werden.In some cases, the detonation of the encapsulated explosives can be thermally triggered. For example, the composition that encapsulates the explosive may be exposed to electromagnetic radiation at a frequency of about 10 6 Hz to about 10 17 Hz, causing the encapsulant composition to heat up and detonate the explosive. By way of non-limiting example, the encapsulated explosives containing functionalized fullerenes (eg, Dendrofullerene) or functionalized nanotubes for encapsulation may be heated (eg, by liposome, micelle, or polymer coating) by exposure to infrared or microwave radiation.
In einem anderen Beispiel, das sowohl thermische als auch mechanische Detonation beinhaltet, kann ein Gemisch eines ersten und zweiten verkapselten Sprengstoffs benutzt werden, wobei der erste verkapselte Sprengstoff in einer geringeren Konzentration vorliegt, eine höhere Detonationssensibilität aufweist und eine höhere Sprengkraft als der zweite verkapselte Sprengstoff aufweist. In diesen Ausführungsformen kann die Detonation des ersten verkapselten Sprengstoffs dazu konfiguriert sein, den zweiten verkapselten Sprengstoff zu detonieren.In another example involving both thermal and mechanical detonation, a mixture of first and second encapsulated explosives may be used, wherein the first encapsulated explosive is in a lower concentration, has higher detonation sensitivity, and has a higher explosive force than the second encapsulated explosive having. In these embodiments, the detonation of the first encapsulated explosive may be configured to detonate the second encapsulated explosive.
In einigen Fällen kann die Detonation der verkapselten Sprengstoffe chemisch ausgelöst werden. Beispielsweise kann die Zusammensetzung, die die einzelnen Komponenten eines binären Sprengstoffs verkapselt, derart beeinträchtigt werden, dass die zwei Komponenten in Kontakt miteinander gelangen und detonieren können. Das Beeinträchtigen der Zusammensetzung, die die Komponenten verkapselt, kann mechanisch und/oder thermisch erreicht werden, wie hier in Bezug auf Detonation beschrieben ist. In anderen Fällen kann das Beeinträchtigen der Zusammensetzung, die die Komponenten verkapselt, eine chemische Auslösung sein, indem der pH-Wert und/oder Salzgehalt des Bohrfluids verändert wird. Beispielsweise können Liposome und Mizellen, die ionische Tenside und/oder Polymere enthalten, bei Veränderungen von pH-Wert und Salzgehalt beeinträchtigt werden.In some cases, the detonation of the encapsulated explosives can be chemically triggered. For example, the composition that encapsulates the individual components of a binary explosive may be compromised such that the two components can come into contact and detonate. The impairment of the composition that encapsulates the components can be achieved mechanically and / or thermally, as described herein with respect to detonation. In other instances, compromising the composition that encapsulates the components may be a chemical trigger by altering the pH and / or salinity of the drilling fluid. For example, liposomes and micelles containing ionic surfactants and / or polymers may be affected by changes in pH and salinity.
Das Auslösen der Detonation der verkapselten Sprengstoffe kann an einer beliebigen Stelle in einem Bohrsystem stattfinden. Bezug nehmend auf
In einigen Fällen kann das Ultraschallgerät
Bezug nehmend auf
Jeder Fuß
Ein Durchschnittsfachmann mit dem Vorteil dieser Offenbarung erkennt die Vielzahl von weiteren Konfigurationen zum Einbeziehen von Ausrüstung, die die Detonation auslösen kann. Beispielsweise kann die Ausrüstung zwischen dem Ausräumer
In einigen Fällen können sich die verkapselten Sprengstoffe in dem Bohrfluid befinden, wenn das Bohrfluid in ein Bohrloch eingeleitet wird. In anderen Fällen können die verkapselten Sprengstoffe dem Bohrfluid an einer Stelle entlang dem Bohrstrang zugesetzt werden. Zum Beispiel stellt
In einigen Fällen kann der Bohrstrang
Erneut Bezug nehmend auf
In einigen Ausführungsformen kann die Detonation der verkapselten Sprengstoffe im Verhältnis zum Bohrbetrieb intermittierend sein. Beispielsweise können die verkapselten Sprengstoffe dem Bohrfluid intermittierend (z. B. vor dem Einleiten in das Bohrloch oder von einem Behälter) zugesetzt werden. In einem anderen Beispiel kann das Auslösen der Detonation der verkapselten Sprengstoffe intermittierend durchgeführt werden, wobei die verkapselten Sprengstoffe im Bohrfluid vorhanden sind, wenn keine Auslösung durchgeführt wird. In einigen Fällen kann ein Hybrid der beiden durchgeführt werden. Die intermittierende Verwendung und/oder Auslösung der verkapselten Sprengstoffe kann Risiken im Zusammenhang mit ihrer Verwendung weiter mindern.In some embodiments, the detonation of the encapsulated explosives may be intermittent relative to the drilling operation. For example, the encapsulated explosives may be added intermittently to the drilling fluid (eg, prior to entering the wellbore or from a vessel) become. In another example, initiation of the detonation of the encapsulated explosives may be intermittent, with the encapsulated explosives present in the drilling fluid when no triggering is performed. In some cases, a hybrid of the two can be performed. The intermittent use and / or release of the encapsulated explosives may further reduce risks associated with their use.
In einigen Ausführungsformen können während des Bohrens eines Bohrlochs, das eine unterirdische Formation durchdringt, die verkapselten Sprengstoffe im Verhältnis zu ausgewählten Gesteinen implementiert werden (z. B. im Bohrfluid enthalten sein, ausgelöst werden oder beides), die sich in der unterirdische Formation befinden, um das Bohren durch das Gestein zu ergänzen. In einigen Fällen kann das Erkennen des Gesteins über einen oder mehrere Sensoren erreicht werden, die benachbart zu einem Bohrlochschneidwerkzeug (z. B einer Bohrlochsohlenanordnung usw.), einem Bohrstrang oder dergleichen angeordnet sind. In einem anderen Beispiel können das Drehmoment, der Penetrationsgrad, der Bohrlochdruck und andere zum Bohren verwendete Parameter angeben, dass ein bestimmtes Gestein angetroffen wurde, in dem die Implementierung verkapselter Sprengstoffe nützlich sein kann. In einem weiteren Beispiel können seismische Daten und andere Formationsdaten (z. B. Kernproben oder der Bohrverlauf eines Bohrlochs in dieselbe Formation) benutzt werden, um das ausgewählte Gestein zu identifizieren. In einem anderen Beispiel kann ein System zum Protokollieren/Messen beim Bohren autonom Signale senden oder in anderer Weise kommunizieren, um den verkapselten Sprengstoff auf Grundlage der Informationen zu der unterirdischen Formation, die anhand der Protokollierungs-/Messaktivität des Bohrsystems bestimmt wurden, auszulösen (oder die verkapselten Sprengstoffe freizusetzen). In einigen Ausführungsformen können Kombinationen der vorstehenden Verfahren benutzt werden, um zu bestimmen, wann die verkapselten Sprengstoffe implementiert werden sollten.In some embodiments, while drilling a borehole penetrating a subterranean formation, the encapsulated explosives may be implemented relative to selected rocks (e.g., contained in drilling fluid, or both) located in the subterranean formation, to complement the drilling through the rock. In some cases, the detection of the rock may be accomplished via one or more sensors located adjacent to a downhole cutting tool (eg, a bottomhole assembly, etc.), a drill string, or the like. In another example, torque, degree of penetration, well pressure, and other parameters used for drilling may indicate that a particular rock has been encountered in which the implementation of encapsulated explosives may be useful. In another example, seismic data and other formation data (e.g., core samples or the wellbore of a well in the same formation) may be used to identify the selected rock. In another example, a drilling / measuring / logging system may autonomously transmit or otherwise communicate signals to trigger (or.) The encapsulated explosive based on the subterranean formation information determined by the logging / measuring activity of the drilling system release the encapsulated explosives). In some embodiments, combinations of the above methods may be used to determine when the encapsulated explosives should be implemented.
Hier offenbarte Ausführungsformen beinhalten:
- A: Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Bohren eines Bohrlochs, das eine unterirdische Formation durchdringt, mit einem Bohrlochschneidwerkzeug; Zirkulieren eines Bohrfluids in dem Bohrloch, wobei das Bohrfluid ein Basisfluid und einen verkapselten Sprengstoff mit einem mittleren Durchmesser von etwa 10 nm bis etwa 20 Mikrometern umfasst; Auslösen der Detonation des verkapselten Sprengstoffs; und Detonieren des verkapselten Sprengstoffs in der Nähe eines Abschnitts der unterirdischen Formation benachbart zu dem Bohrlochschneidwerkzeug;
- B: Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Bohren eines Bohrlochs, das eine unterirdische Formation durchdringt, mit einem Bohrlochschneidwerkzeug, das in Wirkbeziehung an einen Bohrstrang gekoppelt ist, und einen Behälter, der an wenigstens eins ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Bohrlochschneidwerkzeug und dem Bohrstrang gekoppelt ist, wobei der Behälter eine Vielzahl von verkapselten Sprengstoffe enthält; Zirkulieren eines Bohrfluids in dem Bohrloch; Freisetzen wenigstens eines Teils der verkapselten Sprengstoffe von dem Behälter und in das Bohrfluid, wobei die verkapselten Sprengstoffe einen mittleren Durchmesser von etwa 10 nm bis etwa 20 Mikrometern aufweisen; Auslösen der Detonation der verkapselten Sprengstoffe in dem Bohrfluid; und Detonieren der verkapselten Sprengstoffe in der Nähe eines Abschnitts der unterirdischen Formation benachbart zum Bohrlochschneidwerkzeug; und
- C: Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Bohren eines Bohrlochs, das eine unterirdische Formation durchdringt, mit einem Bohrlochschneidwerkzeug, das in Wirkbeziehung an einen Bohrstrang gekoppelt ist, und einen Behälter, der an wenigstens eins von dem Bohrlochschneidwerkzeug und dem Bohrstrang gekoppelt ist, wobei der Behälter eine Vielzahl von ersten verkapselten Komponenten enthält; Zirkulieren eines Bohrfluids in dem Bohrloch, wobei das Bohrfluid ein Basisfluid und eine Vielzahl von zweiten verkapselten Komponenten umfasst, wobei die erste und zweite Vielzahl von verkapselte Komponenten Teil eines binären Sprengstoffs bilden; Freisetzen wenigstens eines Teils der ersten verkapselte Komponenten aus dem Behälter in das Bohrfluid; Auslösen der Detonation des binären Sprengstoffs durch Vermischen der ersten verkapselten Komponenten mit den zweiten verkapselten Komponenten; und Detonieren des binären Sprengstoffs in der Nähe eines Abschnitts der unterirdischen Formation benachbart zu dem Bohrlochschneidwerkzeug.
- A: A method comprising: drilling a wellbore penetrating an underground formation with a downhole cutting tool; Circulating a drilling fluid in the wellbore, the drilling fluid comprising a base fluid and an encapsulated explosive having an average diameter of from about 10 nm to about 20 micrometers; Triggering the detonation of the encapsulated explosive; and detonating the encapsulated explosive near a portion of the subterranean formation adjacent the well tool;
- B: A method comprising: drilling a wellbore penetrating a subterranean formation with a wellbore cutting tool operably coupled to a drillstring; and a receptacle connected to at least one selected from the group consisting of the wellbore cutting tool and the wellbore Drill string is coupled, wherein the container contains a plurality of encapsulated explosives; Circulating a drilling fluid in the wellbore; Releasing at least a portion of the encapsulated explosives from the container and into the drilling fluid, the encapsulated explosives having an average diameter of from about 10 nm to about 20 microns; Triggering the detonation of the encapsulated explosives in the drilling fluid; and detonating the encapsulated explosives near a portion of the subterranean formation adjacent the well tool; and
- C: A method comprising: drilling a wellbore penetrating a subterranean formation with a wellbore cutting tool operably coupled to a drillstring and a receptacle coupled to at least one of the wellbore cutting tool and the drillstring; the container contains a plurality of first encapsulated components; Circulating a drilling fluid in the wellbore, the drilling fluid comprising a base fluid and a plurality of second encapsulated components, the first and second plurality of encapsulated components forming part of a binary explosive; Releasing at least a portion of the first encapsulated components from the container into the drilling fluid; Triggering the detonation of the binary explosive by mixing the first encapsulated components with the second encapsulated components; and detonating the binary explosive proximate a portion of the subterranean formation adjacent to the well tool.
Jede der Ausführungsformen A, B und C kann, soweit nicht anders angegeben, eines oder mehrere der folgenden Elemente in beliebiger Kombination aufweisen: Element 1: wobei das Auslösen der Detonation des verkapselten Sprengstoffs Bestrahlen des verkapselten Sprengstoffs mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Frequenz von etwa 106 Hz bis etwa 1017 Hz umfasst; Element 2: wobei das Auslösen der Detonation des verkapselte Sprengstoffs Zerquetschen des verkapselten Sprengstoffs zwischen dem Bohrlochschneidwerkzeug und der unterirdischen Formation umfasst; Element 3: wobei das Auslösen der Detonation des verkapselten Sprengstoffs Einführen einer Kavitation in das Bohrfluid umfasst; Element 4: wobei das Auslösen der Detonation des verkapselten Sprengstoffs das In-Kontakt-Bringen des verkapselten Sprengstoffs mit einem chemischen Auslöser umfasst; Element 5: wobei das Auslösen der Detonation des verkapselten Sprengstoffs intermittierend ist; Element 6: das Auslösen der Detonation des verkapselten Sprengstoffs erfolgt stromaufwärts von dem Bohrmeißel in einem Bohrstrang, der an das Bohrlochschneidwerkzeug gekoppelt ist; Element 7: wobei der verkapselte Sprengstoff wenigstens eins, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Liposom, einem vernetzten Liposom, einem Nanoliposom, einem Polymerbläschen, einem dendritischen Polymer, einem beschichteten Nanopartikel, einem beschichteten Mikropartikel, einem imprägnierten Nanopartikel, einem imprägnierten Mikropartikel und einem beliebigen Hybrid davon, umfasst; Element 8: wobei der verkapselte Sprengstoff wenigstens eins, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Thermit, Octogen, Pentaerythritoltetranitrat, Tetranitrotoluol, einem explosiven Nitroamin, Bleipikrat, Quecksilberfulminat, Iodnitrid, Kaliumperchlorat, Ammoniumperchlorat und dergleichen und eine Kombination davon, umfasst; Element 9: wobei der verkapselte Sprengstoff einen ersten verkapselten Sprengstoff und einen zweiten verkapselten Sprengstoff umfasst, und wobei der erste verkapselte Sprengstoff eine höhere Detonationssensibilität als der zweite verkapselte Sprengstoff aufweist; Element 10: wobei der verkapselte Sprengstoff ein binärer Sprengstoff ist, der zwei Komponenten umfasst, die jeweils einzeln verkapselt sind; Element 11: wobei der verkapselte Sprengstoff ein binärer Sprengstoff ist, der zwei Komponenten umfasst, die jeweils einzeln verkapselt sind, und wobei die zwei Komponenten wenigstens ein Paar, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumnitrat/Schweröl, Ammoniumnitrat/Nitromethan, Ammoniumnitrat/Aluminium und Nitroethan/physischer Sensibilisator, umfassen; und Element 12: wobei der verkapselte Sprengstoff einen mittleren Durchmesser von etwa 10 nm bis etwa 500 nm aufweist.Each of embodiments A, B and C may, unless otherwise indicated, comprise one or more of the following elements in any combination: Element 1: wherein triggering detonation of the encapsulated explosive exposing the encapsulated explosive to electromagnetic radiation at a frequency of about 10 6 Hz to about 10 17 Hz; Element 2: wherein triggering the detonation of the encapsulated explosive comprises crushing the encapsulated explosive between the well tool and the subterranean formation; Element 3: wherein initiating the detonation of the encapsulated explosive comprises introducing cavitation into the drilling fluid; Element 4: where the triggering of the detonation of the encapsulated explosive is the in-process Bringing the encapsulated explosive with a chemical trigger includes; Element 5: wherein the initiation of the detonation of the encapsulated explosive is intermittent; Element 6: initiation of the detonation of the encapsulated explosive occurs upstream of the drill bit in a drill string coupled to the well tool; Element 7: wherein the encapsulated explosive is at least one selected from the group consisting of a liposome, a crosslinked liposome, a nanoliposome, a polymer bubble, a dendritic polymer, a coated nanoparticle, a coated microparticle, an impregnated nanoparticle, an impregnated microparticle, and a any hybrid thereof; Item 8: wherein the encapsulated explosive comprises at least one selected from the group consisting of thermite, octogen, pentaerythritol tetranitrate, tetranitrotoluene, an explosive nitroamine, lead picrate, mercury fulminate, iodine nitride, potassium perchlorate, ammonium perchlorate, and the like and a combination thereof; Item 9: wherein the encapsulated explosive comprises a first encapsulated explosive and a second encapsulated explosive, and wherein the first encapsulated explosive has a higher detonation sensitivity than the second encapsulated explosive; Element 10: wherein the encapsulated explosive is a binary explosive comprising two components, each individually encapsulated; Element 11: wherein the encapsulated explosive is a binary explosive comprising two components, each individually encapsulated, and wherein the two components comprise at least one pair selected from the group consisting of ammonium nitrate / heavy oil, ammonium nitrate / nitromethane, ammonium nitrate / aluminum and Nitroethane / physical sensitizer, include; and element 12: wherein the encapsulated explosive has an average diameter of from about 10 nm to about 500 nm.
Als nicht einschränkendes Beispiel beinhalten beispielhafte Kombinationen für A, B, C: wenigstens zwei der Elemente 1–4; Element 5 in Kombination mit wenigstens einem der Elemente 1–4; Element 6 in Kombination mit wenigstens einem der Elemente 1–4; Element 5 in Kombination mit Element 6; Element 5 in Kombination mit Element 6 und wenigstens einem der Elemente 1–4; wenigstens zwei der Elemente 7–11; Element 5 in Kombination mit wenigstens einem der Elemente 7–11; Element 6 in Kombination mit wenigstens einem der Elemente 7–11; Element 5 in Kombination mit Element 6 und wenigstens einem der Elemente 7–11; Element 12 in Kombination mit einer der vorstehenden Kombinationen; Element 5 in Kombination mit Element 12; und Element 6 in Kombination mit Element 12.As a non-limiting example, exemplary combinations for A, B, C include: at least two of the elements 1-4; Element 5 in combination with at least one of elements 1-4; Element 6 in combination with at least one of elements 1-4; Element 5 in combination with element 6; Element 5 in combination with element 6 and at least one of elements 1-4; at least two of the elements 7-11; Element 5 in combination with at least one of elements 7-11; Element 6 in combination with at least one of elements 7-11; Element 5 in combination with element 6 and at least one of elements 7-11; Element 12 in combination with one of the above combinations; Element 5 in combination with element 12; and element 6 in combination with element 12.
Eine oder mehrere veranschaulichende Ausführungsformen, die die Grundgedanken der hier beschriebenen Offenbarung verkörpern, sind im Folgenden aufgeführt. In dieser Anmeldung werden aus Gründen der Klarheit nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung beschrieben oder gezeigt. Es versteht sich, dass bei der Entwicklung einer tatsächlichen Ausführungsform, die die vorliegende Offenbarung verkörpert, zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die Ziele des Entwicklers zu erreichen, wie etwa die Einhaltung systembezogener, wirtschaftlicher, vorschriftenbezogener und anderer Einschränkungen, die je nach Implementierung und von Zeit zu Zeit variieren. Obgleich die Bemühungen eines Entwicklers komplex und zeitaufwändig sein können, sind diese Bemühungen trotzdem ein routinemäßiges Unterfangen für Durchschnittsfachleute mit dem Vorteil dieser Offenbarung.One or more illustrative embodiments embodying the principles of the disclosure described herein are set forth below. For purposes of clarity, not all features of an actual implementation are described or shown in this application. It should be understood that in developing an actual embodiment embodying the present disclosure, numerous implementation-specific decisions must be made to achieve the goals of the developer, such as adhering to system-related, economic, regulatory, and other constraints, depending on the implementation and vary from time to time. However, while a developer's effort may be complex and time consuming, these efforts are still a routine undertaking for those of ordinary skill in the art having the benefit of this disclosure.
Es ist zu beachten, dass, wenn der Begriff „etwa“ vor den Anfang einer numerischen Auflistung gesetzt ist, der Begriff alle Zahlen der numerischen Auflistung modifiziert. Bei einigen numerischen Auflistungen von Bereichen können einige aufgeführte untere Grenzen größer als einige aufgeführte obere Grenzen sein. Ein Fachmann wird erkennen, dass die ausgewählte Untergruppe die Auswahl einer oberen Grenze erfordert, die die ausgewählte untere Grenze überschreitet. Soweit nicht anders angegeben, verstehen sich alle Zahlen, die Mengen von Bestandteilen, Eigenschaften wie Molekulargewicht, Reaktionsbedingungen und so fort ausdrücken und in der vorliegenden Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen verwendet werden, als mit dem Begriff „etwa“ modifiziert. Soweit nicht anders angegeben, sind daher die numerischen Parameter, die in der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen angegeben sind, Annäherungen, die abhängig von den gewünschten Eigenschaften variieren können, nach welchen die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele streben. Zumindest, und nicht im Versuch, die Anwendung der Äquivalenzdoktrin auf den Umfang des Anspruchs einzuschränken, ist jeder numerische Parameter wenigstens unter Berücksichtigung der Anzahl angegebener signifikanter Stellen und unter Anwendung gewöhnlicher Rundungsverfahren auszulegen.Note that if the term "about" precedes the beginning of a numeric listing, the term modifies all numbers in the numeric listing. For some numeric listings of ranges, some listed lower bounds may be greater than some listed upper bounds. One skilled in the art will recognize that the selected subset requires selection of an upper bound that exceeds the selected lower bound. Unless otherwise indicated, all numbers expressing amounts of ingredients, such as molecular weight, reaction conditions, and so forth, used in the present specification and claims are to be understood as modified by the term "about." Unless otherwise indicated, therefore, the numerical parameters set forth in the following description and the appended claims are approximations which may vary depending on the desired characteristics sought by the embodiments described herein. At least, and not in an attempt to limit the application of equivalence doctrine to the scope of the claim, each numerical parameter shall be interpreted at least considering the number of significant digits indicated and using ordinary rounding techniques.
Demnach ist die vorliegende Offenbarung gut geeignet, um die aufgeführten sowie die darin innewohnenden Ziele und Vorteile zu erzielen. Die jeweiligen oben offenbarten Ausführungsformen sind nur veranschaulichend, und die vorliegende Offenbarung kann in unterschiedlicher, aber äquivalenter Weise abgewandelt und umgesetzt werden, wie es für Fachleute mit dem Vorteil der vorliegenden Lehren auf der Hand liegen wird. Darüber hinaus sind hinsichtlich der Einzelheiten der hier gezeigten Konstruktion oder Auslegung keine anderen Einschränkungen als die in den nachfolgenden Ansprüchen beschriebenen vorgesehen. Es ist somit deutlich, dass die oben offenbarten jeweiligen veranschaulichenden Ausführungsformen geändert, kombiniert oder abgewandelt werden können und dass alle derartigen Variationen als in den Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung fallend betrachtet werden. Die hier veranschaulichend beschriebene Offenbarung kann in geeigneter Weise unter Weglassung beliebiger Elemente, die hier nicht spezifisch offenbart wurden, und/oder beliebiger hier offenbarter fakultativer Elemente ausgeübt werden. Obwohl Zusammensetzungen und Verfahren als verschiedene Komponenten oder Schritte „umfassend“, „enthaltend“ oder „beinhaltend“ beschrieben wurden, können die Zusammensetzungen und Verfahren auch aus den verschiedenen Komponenten und Schritten „im Wesentlichen bestehen“ oder „bestehen“. Alle oben offenbarten Zahlen und Bereiche können um einen gewissen Betrag variieren. Immer wenn ein numerischer Bereich mit einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert offenbart ist, ist auch jede Zahl und jeder darin enthaltene Bereich, die bzw. der in diesen Bereich fällt, ausdrücklich offenbart. Insbesondere gilt jeder hier offenbarte Wertebereich (der Form „von etwa a bis etwa b“ oder äquivalent „von ungefähr a bis b“ oder äquivalent „von ungefähr a–b“) als jede Zahl und jeden Bereich aufführend, die bzw. der in den breiter gefassten Wertebereich fällt. Außerdem tragen die Begriffe in den Ansprüchen ihre einfache, gewöhnliche Bedeutung, soweit nicht durch den Patentinhaber ausdrücklich und deutlich anders definiert. Die unbestimmten Artikel „ein“, „eine“, „einer“, „eines“, „einem“ in den Ansprüchen sind dabei derart definiert, dass sie ein oder mehr als eines der Elemente bezeichnen, denen sie vorangestellt sind. Falls ein Widerspruch in der Verwendung eines Worts oder Begriffs in dieser Beschreibung und einem oder mehreren Patent- oder anderen Dokumenten auftritt, die durch Querverweis einbezogen sein können, sind die Definitionen in Übereinstimmung mit dieser Beschreibung anzuwenden.Accordingly, the present disclosure is well suited to achieving the listed and the inherent objects and advantages. The particular embodiments disclosed above are illustrative only, and the present disclosure may be modified and implemented in a different but equivalent manner, as will be apparent to those skilled in the art having the benefit of the present teachings. Furthermore, as regards the details of the construction or design shown herein, no other limitations than those described in the following claims are provided. It is thus to be understood that the particular illustrative embodiments disclosed above may be changed, combined, or modified, and that all such variations are considered to fall within the scope and spirit of the present disclosure. The disclosure illustratively described herein may be suitably practiced by omitting any elements not specifically disclosed herein and / or any optional elements disclosed herein. Although compositions and methods have been described as comprising "comprising," "containing," or "including" the components and methods, the compositions and methods may also "consist" essentially of the various components and steps. All numbers and ranges disclosed above may vary by a certain amount. Whenever a numerical range having a lower limit and an upper limit is disclosed, any number and any range therein that falls within this range is expressly disclosed. In particular, each range of values disclosed herein (of the form "from about a to about b" or equivalently "from about a to b" or equivalently "about a-b") is cited as each number and range included in the broader range of values. In addition, the terms in the claims bear their simple, ordinary meaning unless expressly and clearly defined otherwise by the assignee. The indefinite articles "a," "an," "an," "an," "an" in the claims are defined to designate one or more of the elements to which they are prefixed. If there is an inconsistency in the use of a word or term in this specification and one or more patent or other documents that may be incorporated by reference, the definitions in accordance with this description shall apply.
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