DE60302575T2 - Verfahren zur entfernung von bohrklein aus bohrlöchern und bohrflüssigkeiten - Google Patents

Verfahren zur entfernung von bohrklein aus bohrlöchern und bohrflüssigkeiten Download PDF

Info

Publication number
DE60302575T2
DE60302575T2 DE60302575T DE60302575T DE60302575T2 DE 60302575 T2 DE60302575 T2 DE 60302575T2 DE 60302575 T DE60302575 T DE 60302575T DE 60302575 T DE60302575 T DE 60302575T DE 60302575 T2 DE60302575 T2 DE 60302575T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
drilling mud
drilling
crosslinking
polymer
activator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60302575T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60302575D1 (de
Inventor
D. Philip NGUYEN
C. Philip HARRIS
E. Thomas BECKER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Halliburton Energy Services Inc
Original Assignee
Halliburton Energy Services Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Halliburton Energy Services Inc filed Critical Halliburton Energy Services Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE60302575D1 publication Critical patent/DE60302575D1/de
Publication of DE60302575T2 publication Critical patent/DE60302575T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/06Clay-free compositions
    • C09K8/08Clay-free compositions containing natural organic compounds, e.g. polysaccharides, or derivatives thereof
    • C09K8/10Cellulose or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/06Clay-free compositions
    • C09K8/08Clay-free compositions containing natural organic compounds, e.g. polysaccharides, or derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/06Clay-free compositions
    • C09K8/12Clay-free compositions containing synthetic organic macromolecular compounds or their precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/14Clay-containing compositions
    • C09K8/18Clay-containing compositions characterised by the organic compounds
    • C09K8/20Natural organic compounds or derivatives thereof, e.g. polysaccharides or lignin derivatives
    • C09K8/206Derivatives of other natural products, e.g. cellulose, starch, sugars
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/14Clay-containing compositions
    • C09K8/18Clay-containing compositions characterised by the organic compounds
    • C09K8/22Synthetic organic compounds
    • C09K8/24Polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S507/00Earth boring, well treating, and oil field chemistry
    • Y10S507/902Controlled release agent
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S507/00Earth boring, well treating, and oil field chemistry
    • Y10S507/903Crosslinked resin or polymer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

  • 1. Feld der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bohrschlammzusammensetzungen und Verfahren für das Bohren eines Untergrundbohrlochs oder Bohrlochs. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf Zusammensetzungen und Verfahren für das Entfernen von Schnittstücken aus Bohrlöchern, und auch für das Heraustrennen der Schnittstücke aus den Bohrschlammen.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Rotierbohrverfahren, welche Bohrgeräte anwenden, umfassen eine Bohrkrone und eine Bohrstange, und werden seit langem für das Bohren von Bohrlöchern in Untergrundformationen verwendet. Bohrflüssigkeiten oder -schlamme werden gewöhnlich während solcher Bohrverfahren in dem Bohrloch zirkuliert, um einer Reihe von Funktionen zu dienen, welche das Kühlen und Schmieren der Bohrgeräte, das Gegenbalancieren des angetroffenen Untergrundformationsdrucks, und das Entfernen von Bohrschnittstücken aus der Formation und aus dem Bohrloch einschliessen. Während des Entfernens der Bohrschnittstücke aus dem Bohrloch suspendieren Bohrschlamme die Schnittstücke und befördern dieselben an die Erdoberfläche, wo sie aus dem Bohrloch entfernt werden.
  • Das Bohren von gekrümmten und horizontalen Bohrlöchern tritt in der letzten Zeit in der Öl- und Gasindustrie immer häufiger auf. Während des Bohrens solcher Bohrlöcher verursacht Schwerkraft ein Ablagern von Bohrschnittstücken, deren Größe von Mikronen im Durchmesser bis hin zu der gewöhnlicher Kieselsteine reicht, und besonders Kornfraktionen oder kleinere Schnittstückchen beinhaltet, die sich entlang der unteren oder Bodenseite des Bohrlochs ablagern. Solche Ablagerungen werden gewöhnlich „Schnittstückbette" genannt. Die hierin mit Bezug auf Bohrlöcher verwendete Bezeichnung „gekrümmt" sollte so verstanden werden, dass sie beliebige Bohrlöcher einschließt, welche unter einem ausreichend großen Winkel oder einer Krümmung gebohrt werden, welche von der Vertikalen abweicht, so dass sich während des Bohrverfahrens Schnittstückbette formen. „Gekrümmte" Bohrlöcher sollten als solche verstanden werden, welche ohne Einschränkung „gewinkelte", „hoch gewinkelte", „ovale", „ekzentrische", „direktionale", und „horizontale" Bohrlöcher einschliessen, da diese Bezeichnungen innerhalb der Öl- und Gasindustrie allgemein bekannt sind. Die Bezeichnungen „Bohrloch", „Tiefloch", und „Loch" sollen hier synonym angewendet werden.
  • Die Viskosität eines Bohrschlamms wird gewöhnlich gesteigert, um die Schnittstücktransportierfähigkeit des Schlamms zu verbessern. Das Pumpen von besonders viskosen Flüssigkeiten kann sich jedoch auf die Wirtschaftlichkeit eines Ölbohrverfahrens nachteilig auswirken, indem es hohe Reibdrucke erzeugt, welche Pumpausrüstungen mit mehr Pferdestärken fordern, und folgedessen auch höhere Brennstoffkosten verursachen. Eine höhere Bohrschlammviskosität ist nicht nur in dem ringförmigen Raum zwischen dem Bohrgestänge und dem Bohrloch von Vorteil, wo Bohrschnittstücke vorhanden sind, und aus welchem diese entfernt werden müssen. An anderen Standorten innerhalb des Bohrlochs während des Bohrens, hauptsächlich innerhalb des Bohrgestänges und der Fließkanäle innerhalb der Bohrkrone, wird eine niedrigere Viskosität für den Bohrschlamm bevorzugt, so dass Reibdruckverluste minimiert werden können. Die engeren Fließkanäle innerhalb des Bohrgestänges und der Bohrkrone unterwerfen den Bohrschlamm einer höheren Abscherrate, welche auch den Reibdruckverlust steigert. Um dieser unerwünschten Kondition entgegen zu wirken, werden zurzeit angewendete Bohrschlamme auch als „scherkraftverdünnende" Schlamme bezeichnet, da sie so entworfen wurden, dass sie bei nierigeren Abscherraten eine höhere Viskosität aufweisen, und bei höheren Abscherraten eine niedriger Viskosität. Dies dient zu einem gewissen Grad dazu, sowohl die Forderung nach einer höheren Viskosität innerhalb des Bohrlochringraums wie auch diejenige nach einer niedrigeren Viskosität innerhalb des Bohrgestänges und der Bohrkrone zufrieden zu stellen. Der aktuelle Stand der Technik mit Bezug auf das Bohrschlammdesign erlaubt jedoch nur einen begrenzten Grad von Kontrolle über die Varianz der Schlammviskosität zwischen diesen verschiedenen Standorten innerhalb des Bohrlochs, welches gebohrt werden soll.
  • Das Bereinigen (d.h. Entfernen von Bohrschnittstücken) aus einem gekrümmten Bohrloch, besonders eines solchen, welches unter einem großen Winkel gebohrt wird, kann schwierig sein. Eine beschränkte Pumprate, beschränkte Bohrschlammdichte, die Ekzentrizität des Bohrgestänges, scharfe Aufbauraten, und ovalförmige Bohrlöcher können alle zu einer unzureichenden Bohrlochbereinigung beitragen. Eine unzureichende Bohrlochbereinigung kann wiederum zu einem Aufbau von Schnittstückbetten in dem Bohrloch führen, da die gewöhnlich angewendeten Bohrschlamme oft nicht dazu fähig sind, Schnittstücke aus solchen Schnittstückbetten zu entfernen, während sie durch das Bohrloch umlaufen.
  • Eine Ablagerung solcher Schnittstückbette kann zu unerwünschter Reibung, und möglicherweise zu einem Festsetzen des Bohrgestänges führen. Solche Ablagerungen sind besonders während des sogenannten Extended-Reach-Bohrens ein Problem, bei welchem ein Großteil der Länge des Bohrlochs gekrümmt ist und um mehr als 40 Grad von der Vertikalen abweicht.
  • Bohrlochbehandlungen oder das Zirkulieren von Flüssigkeiten, welche speziell für das Entfernen dieser Schnittstückbette formuliert wurden, sind hin und wieder notwendig, um einen Aufbau bis zu einem solchen Grad zu verhindern, bei welchem die Schnittstückchen oder Kornfraktionen das Bohrgerät stören oder das Bohrverfahren anderweitig hindern. Zwei oft angewendete Typen von Behandlungsflüssigkeit, welche mit beschränktem Erfolg angewendet werden können, sind Flüssigkeiten mit hoher Viskosität, welche eine größere Viskosität aufweisen als die Bohrschlamme, welche für das Bohrverfahren verwendet werden, und Flüssigkeiten mit niedrigerer Viskosität, welche eine geringere Viskosität aufweisen als die Bohrschlamme, welche für das Bohrverfahren angewendet werden. Gewöhnlich muss das Bohrverfahren gestoppt werden, während solche Behandlungsflüssigkeiten durch das Bohrloch gekehrt werden, um die Kornfraktionen zu entfernen. Es ist erwünscht, aber schwierig, das Vermischen dieser Behandlungsflüssigkeiten mit dem Bohrschlamm zu verhindern. Solche Vorfälle können sich als problematisch erweisen, denn sie können die physischen Eigenschaften wie zum Beispiel die Dichte des Bohrschlamms ändern.
  • Ein in US-Anmeldung 6,290,001 vom 18. September 2001 an West et al beschriebenes neues Verfahren ermöglicht ein Kehren ohne das Stoppen des Bohrverfahrens. Bei diesem Verfahren wird dem Bohrlochbohrschlamm entweder direkt oder in einer Trägerflüssigkeit, welche mit dem Bohrschlamm kompatibel ist, ein Kehrmaterial hinzugefügt. Das Kehrmaterial wird innerhalb des Bohrlochs zirkuliert, wo es Schnittstücke, besonders Kornfraktionen und kleinere Schnittstückchen, welche sich an der Unterseite des Bohrlochs oder in Schnittstückbetten abgelagert haben abbricht, suspendiert, oder an die Erdoberfläche heraufschiebt. Das Kehrmaterial wird dann aus dem Bohrschlamm entfernt, vorzugsweise durch Heraussieben oder Filtern, so dass der Bohrschlamm ohne eine größere Änderung in der Dichte desselben in das Bohrloch zurückgeführt werden kann. Das Kehrmaterial umfasst ein Gewichtungsmaterial wie zum Beispiel Bariumsulfat, welches gemahlen und auf eine spezifische Korngröße gesiebt wurde, welche ausreichend klein ist, um in dem Bohrschlamm suspendiert zu werden und für die Flüssigkeitspumpgeräte allgemein harmlos ist, aber groß genug ist, um aus dem Bohrschlamm herausgefiltert werden zu können, vorzugsweise mittels des Hauptschiefergesteinschüttlers für das Bohrverfahren.
  • Es besteht jedoch weiter ein Bedarf für zusätzliche Verfahren und Materiale für das Entfernen von Schnittstücken aus Bohrlöchern.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Verfahren der vorliegenden Erfindung verwenden einen Bohrchlamm, dessen Viskosität sich steigert, nachdem der Schlamm durch die Bohrkronendüsen hindurch in das Bohrloch hinein geflossen ist, und welche sich reduziert, wenn der Schlamm an die Erdoberfläche zurückkehrt. Diese Änderung der Viskosität wird durch Anwenden eines Bohrschlamms beeinflußt, welcher ein Polymer enthält, welches innerhalb des Tieflochs vernetzt werden kann (dies steigert die Viskosität des Schlamms). Dieses Vernetzen kann umgekehrt werden, wenn der Schlamm an die Erdoberfläche zurückkehrt, um ein einfaches Entfernen von Schnittstücken und ein Recycling des Bohrschlamms zu erlauben.
  • Ein solches verzögertes und umkehrbares Vernetzen kann auf eine Reihe von Weisen beeinflußt werden. Ein bevorzugtes Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Bohrschlamms in Form einer wässerigen Basis, eines vernetzbaren Polymers, und eines Vernetzungsmittels. Ein Vernetzungsaktivierer ist innerhalb eines Einkapselers in den Bohrschlamm eingekapselt. Der Vernetzungsaktivierer kann aus einem Vernetzungsmittel oder einem Mittel bestehen, welches das Vernetzen des Polymers durch das Vernetzungsmittel fördert, wie zum Beispiel eine den pH-Wert einstellende Zusammensetzung. Der Einkapseler umfasst ein Material oder eine Zusammensetzung, welche deren Integrität aufrecht erhalten kann und den Vernetzungsaktivierer außer dem Polymer beinhaltet, wenn dieses vor einem Injizieren in das Bohrloch in dasselbe eingeführt wird, welches jedoch bricht oder sich in dem Bohrloch auflöst und den Vernetzungaktivierer in den Bohrschlamm freisetzt. Das Brechen oder Auflösen des Einkapselers kann aufgrund der Scherung geschehen, welche aufgrund des Fliessen der Flüssigkeit durch die Bohrkronendüsen auftritt, oder kann auf den steigenden Temperaturen innerhalb des Bohrlochs beruhen. Andere geeignete Vorrichtungen für das Brechen oder Auflösen des Einkapselers können alternativ angewendet werden. Wenn der Vernetzungsaktivierer in dem Bohrschlamm freigesetzt wird, kann dies das Vernetzen des Polymers beeinflussen. Der das vernetzende und vernetzte Polymer enthaltende Bohrschlamm wird in dem Bohrloch zirkuliert, wo derselbe Bohrschnittstücke einschließt.
  • Wenn der Bohrschlamm, welcher Bohrschnittstücke beinhaltet, die Erdoberfläche erreicht, wird die Vernetzung umgekehrt (was die Viskosität des Schlamms reduziert). Die Bohrschnittstücke werden dann aus dem Schlamm entfernt und weiterer verkapselter Vernetzungsaktivierer wird dem Schlamm hinzugefügt (zusammen mit beliebigen anderen geeigneten oder notwendigen Additiven wie zum Beispiel Gewichtungsmittel, welche die gewünschte Dichte erzeugen oder aufrecht erhalten, um den Bohrschlamm zu komplettieren), bevor derselbe in dem Bohrloch zirkuliert wird.
  • Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass besonders viskose Schlamme für das Entfernen von Bohrschnittstücken aus dem Bohrloch angewendet werden können, ohne solche viskosen Schlamme durch die Bohrkronendüsen drücken zu müssen, und daher ohne die Pumpausrüstung besonders zu beanspruchen. Außerdem können solche viskosen Schlamme als Bohrschlamm angewendet werden, ohne die Dichte des Bohrschlamms ändern zu müssen, und ohne das Bohren für ein Kehren des Bohrlochs mit viskosem Schlamm für das Entfernen von Bohrschnittstücken stoppen zu müssen.
  • Ein weiterer Vorteil des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache, dass es während des Bohrverfahrens selber Flexibilität ermöglicht. Die Viskosität des Schlamms kann so oft wie für jeden Takt von Bohrschlamm in dem Bohrloch eingestellt werden. Obwohl eine solche Frequenz wahrscheinlich nicht notwendig sein wird, demostriert sie dennoch die Flexibilität des Verfahrens. Auf diese Weise werden die Schlammrheologie und andere Bohrkonditionen und Untergrundformationseigenschaften (d.h. Porendruck, Gesteinstypen, Öl-/Gas-/Wassersättigung, usw.) während des Bohrens in Echtzeit überwacht, und wenn sich diese Formationseigenschaften und Bohrkonditionen ändern, kann auch die Schlammviskosität gemäß des Verfahrens der Erfindung geändert werden, um das Verfahren für solche Änderungen in der Formation schnell zu adaptieren. Die Schlammviskosität kann durch das Ändern der Menge oder der Art des an der Erdoberfläche zu dem Schlamm hinzugefügten Vernetzungsaktivierers schnell geändert werden.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren für das Bohren eines Bohrlochs in einer Untergrundformation, welches einen Bohrschlamm anwendet, welcher ein Polymerviskosifiziermittel und einen verkapselten Vernetzungsaktivierer umfasst, für das Vernetzen des Polymerviskosifiziermittels. Das vernetzte Polymer stattet den Schlamm mit der Viskosität und der Suspensionsfähigkeit aus, welche es dem Schlamm ermöglichen, Bohrschnittstücke für den Transport derselben aus dem Bohrloch heraus zu suspendieren (oder besser zu suspendieren). Das Polymer wird erst dann vollständig vernetzt und erzeugt erst dann die gewünschte Viskosifizierung des Bohrschlamms, wenn der Schlamm in das Bohrloch eintritt. Vorzugsweise beginnt das Vernetzen erst dann, wenn der Schlamm durch die Bohrkrone hindurch ausgetreten ist, welche für das Bohren des Bohrlochs angewendet wird. Wenn der Schlamm den gewünschten Standort innerhalb des Bohrlochs erreicht hat, sollte das Vernetzen jedoch relativ schnell beginnen um es dem Schlamm zu erlauben, Schnittstücke für den Transport an die Erdoberfläche schnell einzuschliessen.
  • Ein wichtiges Element der Erfindung besteht daraus, dass das Vernetzen des Polymers umkehrbar ist, vorzugsweise einfach und schnell, so dass die Viskosität des Schlamms reduziert werden kann, wenn der Schlamm zirkuliert oder an die Erdoberfläche zurückfließt, Bohrschnittstücke einfach entfernt werden können, und der Schlamm für das Zurückführen und ein erneutes Zirkulieren in das Bohrloch vorbereitet werden kann.
  • Es kann ein beliebiger Bohrschlamm gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden, solange derselbe ein Polymer beinhaltet, dessen Vernetzung schnell umgekehrt werden kann. Im allgemeinen bestehen die Bohrschlamme für die Anwendung gemäß der vorliegenden Erfindung aus Wasser, einem depolymerisierenden Polymer (vorzugsweise vollständig hydratisiert), eine den pH-Wert einstellende Zusammensetzung für das Kontrollieren des pH-Werts des Bohrschlamms auf eine für das Vernetzen optimale Stufe, und ein Vernetzungsmittel. Bei wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung ist das Vernetzungsmittel eingekapselt, um das Vernetzen des depolymerisierten Polymers zu verzögern. Bei wenigstens einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die den pH-Wert einstellende Zusammensetzung, welche für das Kontrollieren des pH-Werts des Bohrschlamms auf eine optimale Stufe für das Vernetzen angewendet wird, eingekapselt, um das Vernetzen des depolymerisierten Polymers zu verzögern. Vorzugsweise wird das für die vorliegende Erfindung angewendete Polymer aus einem depolymerisierten Polysaccharidpolymer bestehen, und am bevorzugtesten wird das Polymer aus einem depolymerisierten Hydroxypropylguar bestehen.
  • Normalerweise wird das für die vorliegende Erfindung angewendete depolymerisierte Polymer in einer konzentrierten Form aufrecht erhalten, bis der Bohrschlamm für die Anwendung während des Bohrens eines Bohrlochs aufbereitet wird. Ein solches Konzentrat ist vorzugsweise vollständigt hydratisiert und kann vor der Anwendung über lange Zeitspannen hinweg gelagert werden. Wenn das Bohrschlammkonzentrat vollständig hydratisiert ist, ist keine Zeit für ein Hydratisieren erforderlich, wenn das Konzentrat später mit mehr Wasser und anderen erwünschten Additiven gemischt wird, um einen Bohrschlamm zu formen, und der Bohrschlamm kann daher schneller vorbereitet werden. Wenn das Konzentrat, vorzugsweise ununterbrochen, mit Wasser sowohl wie beliebigen weiteren erwünschten oder erforderlichen Additiven gemischt wird, um den Bohrschlamm zu produzieren, wird das Wasser in einem Wasser-zu-Konzentrat Verhältnis von ungefähr 4:1 bis ungefähr 20:1 mit dem Konzentrat gemischt, was jedoch von der erwünschten endgültigen Viskosität des Bohrschlamms abhängt. Das verwendete Wasser kann frisches Wasser, ungesättigtes Salzwasser einschließlich Sole oder Meerwasser, oder gesättigtes Salzwasser sein. Die hierin insbesondere mit Bezug auf das Vorbereiten des Polymers oder des Bohrschlamms für Anwendung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendete Bezeichnung 'Wasser' soll als einer dieser Wassertypen verstanden werden. Ein solches Mischen des Bohrschlammkonzentrats mit Wasser und anderen Additiven kann schnell mit wenig Verzögerung durchgeführt werden, so dass der resultierende Bohrschlamm schnell für das Einpumpen in das Bohrgestänge bereitsteht. Die Eigenschaften des Bohrschlamms können daher während des Bohrens und Einpumpens des Bohrschlamms periodisch oder ununterbrochen geändert werden.
  • Ein für die bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung geeignetes, vollständig hydratisiertes depolymerisiertes Polymer kann mittels von verschiedenen Vorrichtungen hergestellt werden, welche dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind. So kann das Polymer zum Beispiel durch das Formen eines hydratisierten Polymers mit einem relativ hohen Molekulargewicht als ein Resultat einer Derivatisierung eines Polysaccharids hergestellt werden, welches dann einer umfangreichen Depolymerisierung unterworfen wird, bei welcher die Polymerzentralverbindung in kurze Polymerkettensegmente unterteilt wird. Die Herstellung solcher Polymer kann zum Beispiel von Rhodia Inc. in Cranberry, New Jersey mit Hilfe von bekannten Derivatisierungs- und Depolymerisierungstechniken erfolgen.
  • Das für das Formen der kurzen Kettensegmente angewendete hydratisierbare Polymer kann aus einem beliebigen Polysaccharid bestehen und ist vorzugsweise ein Guarderitativpolymer, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Hydroxypropylguar, Carboxymethylhydroxypropylguar, Carboxymethylguar, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylzellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, und ähnlichen besteht. Von diesen wird depolymerisiertes Hydroxyprolyguar bevorzugt. Polyacrylamide und/oder Polyacrylonitrile können anstelle von oder zusätzlich zu Polysacchariden auch verwendet werden. Das depolymerisierte Polymer sollte über ein durchschnittliches Molekulargewicht innerhalb des Bereichs von ungefähr 25.000 bis ungefähr 250.000 verfügen und weist vorzugsweise ein durchschnittliches Molekulargewicht innerhalb des Bereichs von ungefähr 50.000 bis ungefähr 250.000 auf. Wenn es aus Transportgründen, Lagergründen oder anderen Gründen erwünscht ist, kann das depolymerisierte Polymer in trockener Form eingelagert, und wenn benötigt wieder hydratisiert werden, um das Bohrschlammkonzentrat zu formen. Das vollständig hydratisierte depolymerisierte Polymer wird vorzugsweise Wasser in einer Menge von mehr als ungefähr 8% Massenanteil des Bohrschlammkonzentrats beigemischt, um auf diese Weise das Bohrschlammkonzentrat zu formen. Vorzugsweise ist das Polymer in einer Menge von ungefähr 8% bis ungefähr 25% Massenanteil oder mehr vorhanden, und am bevorzugtesten von ungefähr 8% bis ungefähr 15% Massenanteil des Bohrschlammkonzentrats. Die Viskosität des Bohrschlammkonzentrats kann allgemein innerhalb des Bereichs von ungefähr 1.000 bis mehr als ungefähr 35.000 cps liegen, was mittels eines Federviskometers der Marke Brookfield DV II + RV bestimmt wird, welcher von Brookfield Engineering Laboratories in Middleboro, MA, vertrieben wird.
  • In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, ein Dispersionsmittel zu dem Polymer hinzuzufügen. Dieses Mittel hilft dabei, depolymerisierte hyratisierbare Polymer zu dispersieren, wenn. diese in trockener Form eingelagert wurden, und ermöglicht auch das erneute Hydratisieren solcher Polymer in Wasser. Dispersionsmittel, die sich als besonders geeignet erwiesen haben, schliessen leichte Kohlenwasserstofföle wie zum Beispiel Polyethylenglycol, Dieselöl, Kerosin, Olefine und ähnliche ein. Von diesen wird Polyethylenglycol bevorzugt. Wenn ein Dispersionsmittel angewendet wird, wird dieses in einer Menge von weniger als ungefähr 500 [sic] bis ungefähr 60% oder mehr Massenanteil des Polymers in das Polymer mit eingeschlossen.
  • Eine Reihe von verschiedenen anderen Additiven kann in ein Bohrschlammkonzentrat zur Zeit der Herstellung desselben für Anwendung gemäß der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen werden. Bei wenigstens einer Ausführungsform können solche Additive den pH-Wert einstellende Zusammensetzungen für das Kontrollieren des pH-Werts des Bohrschlamms einschliessen, um auf diese Weise eine optimale oder gewünschte Stufe für das Vernetzen zu erreichen, wenn dieselben mit zusätzlichem Wasser vermischt werden, um einen Bohrschlamm zu formen. Beispiele solcher Zusammensetzungen, welche angewendet werden können, schliessen Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid, verschiedene Carbonate, oder beliebige andere oft angewendete pH-Wert Kontrolliermittel ein, welche nicht negativ mit dem Polymer reagieren, um dessen Anwendung zu stören, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Von diesen wird Natriumhydroxid bevorzugt. Wenn eine den pH-Wert einstellende Zusammensetzung angewendet oder zu dem Bohrschlammkonzentrat hinzugefügt wird, wird dieselbe in einer Menge innerhalb des Bereichs von ungefähr 0,5% bis ungefähr 10% Massenanteil des darin enthaltenen Wassers in das Konzentrat mit eingeschlossen.
  • Ein pH-Puffer kann auch in das Konzentrat mit eingeschlossen werden. Beispiele von Puffern, welche angewendet werden können schliessen Kaliumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat, Natrium- oder Kaliumdiacetat, Natrium- oder Kaliumphosphat, Natrium- oder Kaliumwasserstoffphosphat, Natrium- oder Kaliumdiwasserstoffphosphat und ähnliche ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Wenn ein Puffer angewendet wird, wird derselbe in einer Menge von ungefähr 0,5% bis ungefähr 100% Massenanteil des darin enthaltenen Wassers in das Konzentrat mit eingeschlossen.
  • Ein weiteres Additiv, welches in das Bohrschlammkonzentrat mit eingeschlossen werden kann, ist ein Tensid für das Verhindern des Formens von Emulsionen zwischen dem Schlamm, welcher mit dem Konzentrat geformt wird, und Untergrundformationsflüssigkeiten. Beispiele von Tensiden, welche angewendet werden können, schliessen Alkylsulfonate, Alkylarylsulfonate einschließlich Alkylbenzylsulfonate wie zum Beispiel Salze von Dodecylbenzensulfonsäure, Alkyltrimethylammoniumchlorid, verzweigte alkylethoxylierte Alkohole, Phenolformaldegyd, nicht ionische Harzmischungen, Cocobetaine, Dioctylnatriumsulfosuccinate, Imodazoline, Alphaolefinsulfonate, lineare alkylethoxylierte Alkohole, Trialkylbenzylammoniumchlorid und ähnliche ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Von diesen werden Salze von Dodecylbenzensulfonsäure bevorzugt. Wenn ein Tensid angewendet wird, wird dasselbe in einer Menge von ungefähr 0,01 % bis ungefähr 10% Massenanteil des in dem Bohrschlamm enthaltenen Wassers in das Konzentrat mit eingeschlossen.
  • Ein weiteres Additiv, welches in das Bohrschlammkonzentrat mit eingeschlossen werden kann, besteht aus einem Tonstabilisierer. Beispiele von Tonstabilisierern, welche angewendet werden können, schliessen Kaliumchlorid, Natriumchlorid, Ammoniumchlorid, Tetramethylammoniumchlorid und ähnliche ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Von diesen werden Kaliumchlorid und Tetramethylammoniumchlorid bevorzugt. Wenn ein Tonstabilisierer angewendet wird, wird derselbe in einer Menge von ungefähr 2% bis ungefähr 20% Massenanteil des darin enthaltenen Wassers in das Konzentrat mit eingeschlossen.
  • Alle der oben beschriebenen, zu dem Bohrschlammkonzentrat hinzugefügten Additive können alternativ dem Bohrschlamm selber (oder auch zusätzlich) hinzugefügt werden. Der Bohrschlamm wird mittels des Bohrschlammkonzentrats durch Hinzufügen von Wasser und das Hinzufügen anderer Additive aufbereitet, welche für das Verwandeln des Schlamms in einen Bohrschlamm erforderlich sind, insbesondere wenn solche Additive nicht schon in dem Konzentrat vorhanden sind. Gewichtungsmittel wie zum Beispiel Kalziumcarbonat, Barit, Hematit, Strontiumsulfat, und amorphose Silika werden wahrscheinlich zu dem Schlamm hinzugefügt werden, um die Dichte des Schlamms auf das Gewicht zu bringen, welches für die jeweilige Untergrundformation und den Anwendungsbereich des Schlamms erforderlich ist.
  • Um die Viskosität des mit oder von dem Bohrschlammkonzentrat geformten Bohrschlamms zu steigern wird ein Vernetzungsmittel mit dem Wasser und dem Bohrschlammkonzentrat und/oder dem Bohrschlamm vermischt. Bei wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung findet ein solches Mischen vorzugsweise im Tiefloch statt. Die vernetzten kurzen Kettensegmente des vollständig hydratisierten depolymerisierten Polymers werden mittels des Vernetzungsmittels vernetzt und produzieren auf diese Weise einen viskosen Bohrschlamm.
  • Die vernetzten Bohrschlamme der vorliegenden Erfindung produzieren Filterkuchen, welche Polymersegmente mit niedrigem Molekulargewicht beinhalten, so dass der Filterkuchen einfach zu entfernen ist. Wenn die oben beschriebenen Vernetzungsmittel angewendet werden, werden die Vernetzungsverbindungen durch ein einfaches Herabsetzen des pH-Werts auf eine Stufe unter ungefähr 9 gebrochen. Innerhalb dieses pH-Bereichs ist der Bohrschlamm allgemein noch nicht vernetzt, obwohl die Säureverbindungen, welche die Vernetzungsverbindungen formen werden, im allgemeinen schon stabil sind und vernetzt werden können. Diese Eigenschaft ermöglicht ein Entfernen des Bohrschlamms aus dem Bohrloch und das wiederholte Anwenden desselben anstelle eines Entsorgens oder Wegwerfens. Dieses Recycling des Bohrschlamms reduziert Abfallentsorgungskosten und reduziert oder eliminiert umweltliche Belastungen, welche mit einer solchen Abfallentsorgung assoziiert sein können. Das Entfernen und Wiederverwenden der Bohrschlamme der vorliegenden Erfindung gestaltet dieselben weitaus wirtschaftlicher in der Anwendung als herkömmliche Bohrschlamme des aktuellen Standes der Technik.
  • Beispiele von bevorzugten Vernetzungsmitteln (welche in dem Bohrschlamm angewendet werden können, um das Vernetzen wie oben beschrieben zu beeinflussen), schliessen Borzusammensetzungen wie zum Beispiel Borsäure, Dinatriumoctaborattetrahydrat, Natriumdiborat und Pentaborate, Ulexite und Colemanite ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt; Zusammensetzungen, welche Zirkonium-IV-Ione wie zum Beispiel Zirkoniumlactat, Zirkoniumlactattriethanolamin, Zirkoniumcarbonat, Zirconiumacetylacetonat und Zirkoniumdiisopropylaminlactat liefern können; Zusammensetzungen, welche Titan-IV-Ione wie zum Beispiel Titanammoniumlactat, Titantriethanolamin, Titanacetylacetonat liefern können; Aluminiumzusammensetzungen wie zum Beispiel Aluminiumlactat oder Aluminiumcitrat; oder Zusammensetzungen, welche Antimonione liefern können. Von diesen wird eine Boratzusammensetzung am meisten bevorzugt. Der exakte Typ und die Menge des angewendeten Vernetzungsmittels oder der Vernetzungsmittel hängt von dem spezifischen depolymerisierten Polymer ab, welches vernetzt werden soll, sowohl wie von der Temperatur, dem Flüssigkeitsverlust, und anderen Formationsbedingungen und – umständen, welche dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind. Die Konzentration des in dem Bohrschlamm angewendeten Vernetzungsmittels beträgt zwischen ungefähr 50 ppm und ungefähr 5000 ppm von aktiven Vernetzungsmittel.
  • Gemäß des Verfahrens dieser Erfindung werden Vernetzungsaktivierer, welche entweder aus dem Vernetzungsmittel oder den pH-Wert einstellenden Zusammensetzungen bestehen, mit einem Material zusammen eingekapselt, welches vorzugsweise dabei hilft, dessen Interaktion mit dem vernetzbaren Polymer in dem Bohrschlamm zu verzögern, wie zum Beispiel ein Material, welches in einem wässerigen Umfeld nicht löslich oder nur wenig löslich ist. Dieser Verzögerungsmechanismus ermöglicht ein Viskosifizieren oder Vernetzen des Bohrschlamms zu gewünschten Zeitpunkten und an gewünschten Standorten. US-Anmeldungen 5,591,700 an Harns et al vom 7. Januar 1997, 5,604,186 an Hunt et al vom 18. Februar 1997, 6,187,720 an Acker et al von 13 Februar 2001, 6,209,646 an Reddy et al vom 3. April 2001, und 6,357,527 an Norman et al vom 19. März 2002 bieten verschiedene Verfahren und Vorrichtungen für das Einkapseln von chemischen Additiven, um deren Interaktion mit den Flüssigkeiten zu verzögern, mit welchen dieselben vermischt werden. Diese Verfahren und Vorrichtungen repräsentieren Beispiele, welche gemäß der vorliegenden Erfindung für das Einkapseln des Vernetzungsaktivierers angewendet werden können. Normalerweise werden die Vernetzungsaktivierer freigesetzt oder entkapselt, oder die Verkapselung wird zerstört oder bei den wärmeren Temperaturen aufgelöst, die in einer Untergrundformation auftreten, oder wenn dieselben einem Abscheren ausgesetzt werden, wenn sie durch die Düsen der Bohrkrone hindurch treten.
  • Wenn das bevorzugte angewendete Vernetzungsmittel aus einer Boratzusammensetzung besteht, wird die den pH-Wert einstellende Zusammensetzung für das Anheben des pH-Werts des Bohrschlamms auf über ungefähr 9 angewendet. Bei diesem pH-Wert vernetzt das Boratzusammensetzungs-Vernetzungsmittel die kurzkettigen hydratisierten Polymersegmente. Wenn der pH-Wert des vernetzten Bohrschlamms auf weniger als 9 abfällt, sind die vernetzten Verbindungen nicht länger vernetzt.
  • Um das (vorzugsweise vollständige) Umkehren des Bohrschlamms zurück in eine dünne oder weniger viskose Flüssigkeit innerhalb einer kurzen Zeitspanne zu verursachen oder zu unterstützen, kann dem Bohrschlamm zu Anfang ein Entbinder hinzugefügt werden, wobei derselbe den pH-Wert des Bohrschlamms herabsetzen kann, oder derselbe kann dem Bohrschlamm vorzugsweise an der Erdoberfläche hinzugefügt werden, wenn der Schlamm nach dem Umlaufen innerhalb des Bohrlochs an die Erdoberfläche zurückkehrt. Wenn dieser zu Anfang hinzugefügt wird, sollte der Entbinder aus einem verzögerten Entbinder bestehen, und sollte vorzugsweise eingekapselt sein, so dass derselbe das Vernetzungsverfahren innerhalb des Bohrlochs nicht stört. Die Aktion eines solchen Entbinders sollte vorzugsweise verzögert werden, bis der Schlamm innerhalb des Bohrlochs zirkuliert, und an die Erdoberfläche zurück befördert werden konnte. Bei einer alternativen Ausführungsform wird ein verzögerter Entbinder und/oder ein verzögerter Brecher angewendet, bei welchem die Verzögerung so lang ist, dass derselbe sich erst einige Zeit nach dem Zirkulieren des Schlamms entbindet oder bricht und einen Teil dieses Schlamms in der Form von Filterkuchen an den Bohrlochwänden positioniert. Der verzögerte Entbinder oder der verzögerte Brecher kann dann den Filterkuchen aufbrechen, um (während eines Zementierverfahrens) ein Verbinden von Zement mit der Formationswand zu fördern oder die Blockierung einer Förderoberfläche zu minimieren, nachdem die Zone mit Kies ausgepackt wurde. Bei dieser bestimmten alternativen Ausführungsform sind die Entbinder oder Brecher jedoch wie bei anderen Ausführungsformen nicht verzögert und können dem Bohrschlamm hinzugefügt werden, wenn derselbe zurück an die Erdoberfläche zirkuliert, um das Umkehren des Vernetzens zu beschleunigen oder zu unterstützen und den Schlamm auf das Recycling zurück in das Bohrloch vorzubereiten.
  • Beispiele von Entbindern, welche angewendet werden können, schliessen verschiedene Lactone, hydrilosierbare Ester, und Säuren ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Von diesen werden die hydrolisierbaren Ester bevorzugt. Beispiele von verzögerten Entbindern schliessen dieselben Entbinder ein, welche in eingekapselter Form bereitgestellt werden, und auch langsam lösliche säureerzeugende Zusammensetzungen. Der Entbinder kann in einer Menge von ungefähr 0% bis ungefähr 5% Massenanteil des darin enthaltenen Wassers in den Bohrschlamm eingeschlossen oder zu demselben hinzugefügt werden. Alternativ können beliebige der herkömmlich mit Metall- oder Ionvernetzern genutzten Brecher zusätzlich zu oder anstelle von Entbindern angewendet werden. Beispiele solcher Brecher schliessen Oxidierer wie zum Beispiel Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat, Magnesiumperoxid, Ammoniumpersulfat und ähnliche ein.
  • Enzymbrecher, welche angewendet werden können, schliessen Alpha- und Betaamylasen, Amyloglucosidasen, Invertasen, Maltasen, Cellulasen und Hemicellulasen ein. Die spezifischen angewendeten Brecher und/oder Entbinder, egal ob einer oder beide eingekapselt sind, sowohl wie die angewendete Menge derselben wird von der gewünschten Brechzeit, dem Typ des Polymers und des Vernetzungsmittels, den Formationseigenschaften und -bedingungen, und anderen Umständen unter Beibehaltung der Ziele dieser Erfindung abhängen.
  • Wie weiter oben schon erwähnt kann der Schlamm für das Recycling zurück in das Bohrloch vorbereitet werden, nachdem die Vernetzung des Schlamms gebrochen und Bohrschnittstücke entfernt wurden. Solche Vorbereitungen werden wahrscheinlich das Hinzufügen eines Vernetzungaktivierers zurück in den Bohrschlamm und das Hinzufügen beliebiger zusätzlich erforderlicher Vernetzungsmittel einschliessen (wenn sich diese von dem Vernetzungsaktivierer unterscheiden). Andere Additive wie zum Beispiel zusätzliche Gewichtungsmittel können erforderlich oder erwünscht sein, und auch hinzugefügt werden.
  • Vorzugsweise wird der Bohrschlamm gemäß der Erfindung durch Dosieren des Bohrschlammkonzentrats oder des angewendeten Bohrschlamms, dessen Vernetzung gebrochen wurde, und aus welchem Bohrschnittstücke entfernt wurden, in einem Mixer aufbereitet, in welchem dasselbe mit zusätzlichem Wasser und/oder Additiven gemischt wird, welche auch in den Mixer dosiert oder auf andere An zu dem Schlamm hinzugefügt werden können. Die Mischung kann dann aus dem Mixer heraus, und vorzugsweise gleichzeitig in das Bohrgestänge hinein gepumpt werden, in welchem sie in das Bohrloch herunter befördert wird. Die Zeitspanne, welche mit dem Dosieren, Mischen und Pumpen beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, an welchem der geformte Bohrschlamm die Bohrkrone und die zu bohrende Untergrundformation erreicht, ist normalerweise und bevorzugterweise eine Zeitspanne von nur wenigen Minuten. Diese einfache und schnelle Vorbereitung erlaubt das Durchführen von Änderungen der Eigenschaften des Bohrschlamms an der Erdoberfläche wie erforderlich innerhalb der Zeit, in welcher der Bohrschlamm gepumpt wird. So können zum Beispiel Änderungen des Bohrschlamms während eines Bohrverfahrens innerhalb einer Untergrundformation in Reaktion auf ununterbrochen überwachte Tieflochparameter durchgeführt werden, welche Schichten oder Zonen von Schiefergestein und Sandstein umfasst, um die gewünschte Bohrlochstabilität zu erreichen oder eine Beschädigung der Formationswand zu minimieren, oder um eine(n) Flüssigkeitsverlust oder -invasion zu minimieren. Die Flüssigkeitsverlustkapazität, Viskosität, der pH-Wert, die Salinität, um nur einige zu nennen, sind einige der Eigenschaften des Bohrschlamms, welche an der Erdoberfläche ununterbrochen gemessen und wie gewünscht geändert werden können, um optimale Tieflochresultate in Echtzeit zu erzielen.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die Prinzipen der Erfindung für ein viskoses Kehren anstelle eines Bohrschlamms angewendet werden. Bei dieser Anwendung kann mehr vernetzbares Polymer und/oder mehr Vernetzer angewendet werden, so dass der Schlamm viskoser gestaltet werden kann als dies normalerweise für einen Bohrschlamm bevorzugt wird, obwohl der Schlamm nicht so viskos sein sollte, dass derselbe seine Fähigkeit verliert, innerhalb des Bohrlochs zu zirkulieren. Der Schlamm kann auch mehr Suspendierungsmittel beinhalten. Wie mit den Ausführungsformen für den Bohrschlamm ist der Vernetzungsaktivierer eingekapselt, so dass das Polymer nicht vernetzt wird, oder erst in dem Bohrloch vollständig vernetzt wird. Der Schlamm wird dann innerhalb des Bohrlochs zirkuliert, um Bohrschnittstücke einzuschliessen, und besonders Bohrschnittstücke, welche sich in der Form von Schnittstückbetten abgelagert haben oder anderweitig von dem Bohrschlamm während des routinemäßigen Bohrverfahrens nicht entfernt werden können. Die Kehrflüssigkeit wird dann zusammen mit den Schnittstücken zur Entfernung derselben an die Erdoberfläche hinauf gebracht. Wie auch mit den anderen Bohrschlammausführungen der Erfindung wird die Viskosität des Bohrschlamms an der Erdoberfläche reduziert, um das Entfernen der Bohrschnittstücke zu erleichtern. Eine solche Reduktion der Viskosität kann mittels von Entbindern und/oder Brechern erzielt werden, welche in den Schlammausführungsformen der Erfindung angewendet werden. Eingekapselte Vernetzungsaktivierer können dann in den Schlamm zurück gebracht werden, um die Behandlung oder das viskose Kehren zu wiederholen. Wie auch mit den Bohrschlammausführungeformen sollte die Kehrflüssigkeit einen Vernetzer umfassen, welcher das Vernetzen des vernetzbaren Polymers innerhalb der Flüssigkeit bei diesem pH-Wert verursacht, wenn der eingekapselte Vernetzungsaktivierer eine Basis für das Steigern des pH-Werts auf die Stufe der Vernetzungsbedingung beinhaltet. Wenn der eingekapselte Vernetzungsaktivierer einen Vernetzer beinhaltet, sollte die Kehrflüssigkeit ein Polymer umfassen, welches mittels desselben Vernetzens vernetzt werden kann, und die Kehrflüssigkeit sollte auf einem pH-Wert gehalten werden, welcher ein solches Vernetzen fördert, wenn ein Vernetzen erwünscht ist, wenn sich die Flüssigkeit in dem Bohrloch befindet. Ein Vorteil des viskosen Kehrens der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik ist die Fähigkeit der Flüssigkeit, für das Recycling oder die Wiederverwendung in dem Bohrloch schnell aufbereitet werden zu können.
  • Die oben aufgeführte Beschreibung der Erfindung soll eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen repräsentieren. Es können verschiedene Änderungen der Details der beschriebenen Zusammensetzungen und Verfahren durchgeführt werden, ohne von dem in den beiliegenden Ansprüchen aufgeführten beabsichtigten Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (24)

  1. Ein Verfahren für das Bohren eines Bohrlochs in einer Untergrundformation mittels einer Bohrkrone, das genannte Verfahren umfassend: das Bereitstellen eines Bohrschlamms mit einem Polymerviskosifizierer und einem eingekapselten Vernetzungsaktivierer für das Vernetzen des genannten Polymerviskosifizierers; das Einführen des genannten Bohrschlamms in das Bohrloch; das Lösen des genannten Vernetzungsaktivierers von der genannten Einkapselung nach Durchfluß desselben durch die Bohrkrone; das Vernetzen des genannten Polymers durch den genannten Vernetzungsaktivierer und das Steigern der Viskosität des genannten Bohrschlamms; das Einschliessen von Bohrschnittstücken in den genannten Bohrschlamm; das Befördern der genannten Bohrschnittstücke und des genannten Bohrschlamms an die Oberfläche des Bohrlochs; das Reduzieren der Viskosität des genannten Bohrschlamms; das Entfernen der genannten Bohrschnittstücke aus dem genannten Bohrschlamm; das Hinzufügen des eingekapselten Vernetzungsaktivierers zu dem genannten Bohrschlamm; und das Zurückführen des genannten Bohrschlamms in das genannte Bohrloch.
  2. Das Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der genannte eingekapselte Vernetzungsaktivierer eine Basis für das Steigern des pH-Werts des Bohrschlamms auf ungefähr 9 bis ungefähr 12 umfasst, und der genannte Bohrschlamm weiter einen Vernetzer umfasst, welcher das Vernetzen des genannten Polymers bei dem genannten pH-Wert von ungefähr 9 bis ungefähr 12 verursacht.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der genannte eingekapselte Vernetzungaktivierer einen Vernetzer umfasst, welcher das Vernetzen des genannten Polymers nach Kontakt mit demselben Vernetzer verursacht.
  4. Das Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Scherung an der Bohrkrone ein Aufbrechen der Einkapselung verursacht, in welche der Vernetzungsaktivierer eingekapselt ist, und damit das Lösen des genannten Vernetzungsaktivierers.
  5. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei welchem die Temperatur der Untergrundformation die Einkapselung, in welche der Vernetzungsaktivierer eingekapselt ist, auflöst und damit den genannten Vernetzungsaktivierer freisetzt.
  6. Das Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die genannte Einkapselung ein Material umfasst, welches durch Scherung aufgebrochen werden kann.
  7. Das Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die genannte Einkapselung ein Material umfasst, welches bei Untergrundtemperaturen schmilzt.
  8. Das Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der genannte Vernetzer Borat umfasst und das genannte Polymer aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche Polysaccharide, Polyacrylamide, Polyacrylamid Copolymer, und hydrolisierte Polyacrylonitrile umfasst.
  9. Das Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die genannten Polysaccharide aus der Gruppe ausgewählt werden, welche Hydroxypropylguar, Carboxymethylhydroxypropylguar, Carboxymethylguar, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose, Galactomannangummi, Cellulose, und andere cellulose Derivative umfasst.
  10. Das Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der genannte eingekapselte Vernetzungsaktivierer einen Vernetzer umfasst und der genannte Bohrschlamm innerhalb des genannten Bohrlochs auf einem pH-Wert gehalten wird, welcher das genannte Vernetzen des genannten Polymers durch den Vernetzer fördert.
  11. Das Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der genannte pH-Wert zwischen ungefähr 9 und ungefähr 12 beträgt.
  12. Das Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem der genannte Vernetzer Borat umfasst und das genannte Polymer aus der Gruppe ausgewählt wird, welche Polysaccharide, Polyacrylamide, Polyacrylamid Copolymer, und hydrolisierte Polyacrylonitrile umfasst.
  13. Das Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem die genannten Polysaccharide aus der Gruppe ausgewählt werden, welche Galactomannangummi, Cellulose, Cellulosederivative, und Hydroxypropylguar umfasst.
  14. Das Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend das Überwachen der Bohrlochbedingungen und der Untergrundformationscharackteristiken während des genannten Bohrens, und das Einstellen der Zusammensetzung des genannten Bohrschlamms, um denselben Änderungen in den genannten Bedingungen und Charakteristiken anzupassen.
  15. Das Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend das Hinzufügen anderer Additive zu dem Bohrschlamm, bevor der genannte Schlamm in das genannte Bohrloch zurückgeführt wird.
  16. Das Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die genannten anderen Additive Gewichtungsmittel umfassen.
  17. Ein Verfahren für das Entfernen von Bohrschnittstücken aus einem Bohrloch, das genannte Verfahren umfassend: das Bereitstellen eines Bohrschlamms mit einem Polymerviskosifizierer und einem eingekapselten Vernetzungsaktivierer für das Vernetzen des genannten Polymerviskosifizierers; das Einführen des genannten Bohrschlamms in das Bohrloch; das Lösen des genannten Vernetzungsaktivierers von der genannten Einkapselung nach Durchfluß desselben durch die Bohrkrone; das Vernetzen des genannten Polymers durch den genannten Vernetzungsaktivierer und das Steigern der Viskosität des genannten Bohrschlamms; das Einschliessen von Bohrschnittstücken in den genannten Bohrschlamm; das Befördern der genannten Bohrschnittstücke und des genannten Bohrschlamms an die Oberfläche des Bohrlochs; das Reduzieren der Viskosität des genannten Bohrschlamms; das Entfernen der genannten Bohrschnittstücke aus dem genannten Bohrschlamm;
  18. Das Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die genannte Viskosität des genannten Schlamms durch Hinzufügen eines Entbinders oder Brechers zu dem genannten Schlamm reduziert wird.
  19. Das Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem der genannte Entbinder aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche umfasst: Lactone, hydrolisierbare Ester, Säuren und säureerzeugende Zusammensetzungen.
  20. Das Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem der genannte Brecher aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche umfasst: Oxidierer und Enzymbrecher.
  21. Das Verfahren nach Anspruch 20, bei welchem die genannten Oxidierer Natriumpersulfat, Kaliumpersulfat, Magnesiumperoxid, und Ammoniumpersulfat umfassen und die genannten Enzymbrecher Alpha- und Betaamylasen, Amyloglucosidase, Invertase, Maltase, Cellulase, und Hemicellulase umfassen.
  22. Das Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die genannte Flüssigkeit aus einem Bohrschlamm besteht.
  23. Das Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die genannte Flüssigkeit aus einer viskosen Kehrflüssigkeit besteht.
  24. Das Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die genannte Viskosität durch Reduzieren des pH-Umfeldes der Flüssigkeit auf unter ungefähr 9 reduziert wird.
DE60302575T 2002-06-25 2003-06-18 Verfahren zur entfernung von bohrklein aus bohrlöchern und bohrflüssigkeiten Expired - Fee Related DE60302575T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/179,698 US6794340B2 (en) 2002-06-25 2002-06-25 Method for removing drill cuttings from wellbores and drilling fluids
US179698 2002-06-25
PCT/GB2003/002612 WO2004000967A1 (en) 2002-06-25 2003-06-18 Method for removing drill cuttings from wellbores and drilling fluids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60302575D1 DE60302575D1 (de) 2006-08-24
DE60302575T2 true DE60302575T2 (de) 2006-11-23

Family

ID=29734966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60302575T Expired - Fee Related DE60302575T2 (de) 2002-06-25 2003-06-18 Verfahren zur entfernung von bohrklein aus bohrlöchern und bohrflüssigkeiten

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6794340B2 (de)
EP (1) EP1517973B1 (de)
AU (1) AU2003240107A1 (de)
BR (1) BR0311143A (de)
CA (1) CA2488675A1 (de)
DE (1) DE60302575T2 (de)
MX (1) MXPA04012413A (de)
NO (1) NO20050392L (de)
WO (1) WO2004000967A1 (de)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7168489B2 (en) * 2001-06-11 2007-01-30 Halliburton Energy Services, Inc. Orthoester compositions and methods for reducing the viscosified treatment fluids
US8541051B2 (en) 2003-08-14 2013-09-24 Halliburton Energy Services, Inc. On-the fly coating of acid-releasing degradable material onto a particulate
US7082995B2 (en) * 2004-03-05 2006-08-01 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and compositions for reducing the viscosity of treatment fluids
US7736521B2 (en) * 2004-03-15 2010-06-15 Total Separation Solutions, Llc Viscosity control and filtration of well fluids
US7439210B2 (en) * 2004-04-24 2008-10-21 Halliburton Energy Services, Inc. Inhibitive water-based drilling fluid system and method for drilling sands and other water-sensitive formations
US7825072B2 (en) * 2004-04-24 2010-11-02 Halliburton Energy Services Inc. Inhibitive water-based drilling fluid system and method for drilling sands and other water-sensitive formations
DE102005007368A1 (de) * 2004-06-16 2006-01-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Schmierend wirkende Polymer-Wasser-Mischung
US7541316B2 (en) * 2005-02-04 2009-06-02 Halliburton Energy Services, Inc. Wellbore treatment fluids having improved thermal stability
US7528095B2 (en) * 2005-02-04 2009-05-05 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and compositions for improving the thermal stability of aqueous polymeric wellbore treatment fluids
US8383556B1 (en) 2006-11-08 2013-02-26 Jock R. Collins High carrying capacity temperature-stable breakable gel for well drilling, completion, and other uses
WO2008083063A2 (en) * 2006-12-28 2008-07-10 3M Innovative Properties Company Aqueous fluid and method of making and using the same
US8697610B2 (en) 2007-05-11 2014-04-15 Schlumberger Technology Corporation Well treatment with complexed metal crosslinkers
FR2924720B1 (fr) * 2007-12-10 2010-09-17 Inst Francais Du Petrole Fluide de forage a base minerale et procede de forage
US8534383B2 (en) * 2008-03-13 2013-09-17 M-I Drilling Fluids Uk Limited Viscosity reducer for water-based muds
US8853135B2 (en) * 2008-05-07 2014-10-07 Schlumberger Technology Corporation Method for treating wellbore in a subterranean formation with high density brines and complexed metal crosslinkers
EP2135914A1 (de) * 2008-06-18 2009-12-23 Schlumberger Holdings Limited Verfahren zur unterirdischen Erzeugung von Thixotropie in Flüssigkeiten
US8946133B2 (en) * 2008-08-18 2015-02-03 Schlumberger Technology Corporation Method and composition for curing lost circulation
US20110237465A1 (en) * 2008-08-18 2011-09-29 Jesse Lee Release of Chemical Systems for Oilfield Applications by Stress Activation
WO2010126925A2 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 M-I L.L.C. Wellbore fluids employing sacrificial viscosifiers
US20110220371A1 (en) * 2010-03-11 2011-09-15 Halliburton Energy Services, Inc. System and method for fluid treatment
FR2962479B1 (fr) * 2010-07-06 2013-02-15 Inst Francais Du Petrole Procede optimise de recuperation assistee chimique
US20120090848A1 (en) * 2010-10-19 2012-04-19 Halliburton Energy Services, Inc. Modification of solid polysaccharide with transesterification agent
US20120090846A1 (en) * 2010-10-19 2012-04-19 Halliburton Energy Services, Inc. Modification of solid polysaccharide with transesterification agent
WO2012085517A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Halliburton Energy Services, Inc. Improved concentrated polymer systems having increased polymer loadings and enhanced methods of use
US20120160498A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Halliburton Energy Services, Inc. Concentrated Polymer Systems Having Increased Polymer Loadings and Enhanced Methods of Use
US20120208726A1 (en) * 2011-02-16 2012-08-16 Kern Smith Composition and method for removing filter cake
BR112013023227A2 (pt) 2011-03-11 2016-12-20 Prad Res & Dev Ltd método para tratar perda de circulação, e material de circulação perdida de gelificação (lcm)
US9574437B2 (en) 2011-07-29 2017-02-21 Baker Hughes Incorporated Viscometer for downhole use
WO2013082582A2 (en) * 2011-12-01 2013-06-06 Annular Cleaning Systems, Llc Apparatus and method for dispensing chemicals into a well
US9038725B2 (en) 2012-07-10 2015-05-26 Halliburton Energy Services, Inc. Method and system for servicing a wellbore
US10259993B2 (en) 2013-04-15 2019-04-16 Epygen Labs Fz Llc Stabilized acid precursor and acid-enzyme formulations for drilling mud cake removal
US10961832B2 (en) 2013-07-23 2021-03-30 Schlumberger Technology Corporation Methods of treatment of a subterranean formation with polymeric structures formed in situ
US9416619B2 (en) * 2013-10-16 2016-08-16 Lawrence Livermore National Security, Llc Cementing a wellbore using cementing material encapsulated in a shell
US9394476B2 (en) 2014-02-24 2016-07-19 Baker Hughes Incorporated Well treatment methods and fluids
MX2016012796A (es) 2014-03-31 2016-12-12 M-I L L C Revoque de filtracion inteligente para reforzar formaciones.
EP3000861A1 (de) * 2014-09-26 2016-03-30 Rhodia Operations Verkapselung von hydrophilen Additiven
EP3000860A1 (de) 2014-09-26 2016-03-30 Rhodia Operations Verwendung von vergekapselten Polyaminen zur Begrenzung des Flüssigkeitsverlusts
US20180002596A1 (en) * 2015-01-16 2018-01-04 Schlumberger Technology Corporation Subterranean fluids containing suspended polymer bodies
US9976390B2 (en) * 2015-03-30 2018-05-22 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Drilling fluids with leakoff control and drill cuttings removal sweeps
CA2992709A1 (en) 2015-08-20 2017-02-23 Halliburton Energy Services, Inc. Modified hydroxyethyl cellulosic polymers for improved well bore fluids and related uses
US11274243B2 (en) 2018-06-08 2022-03-15 Sunita Hydrocolloids Inc. Friction reducers, fracturing fluid compositions and uses thereof
US11746282B2 (en) 2018-06-08 2023-09-05 Sunita Hydrocolloids Inc. Friction reducers, fracturing fluid compositions and uses thereof

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4257903A (en) * 1978-10-19 1981-03-24 The Dow Chemical Company Drilling fluid containing crosslinked polysaccharide derivative
US4614599A (en) * 1985-04-01 1986-09-30 Texaco Inc. Encapsulated lime as a lost circulation additive for aqueous drilling fluids
US4664816A (en) * 1985-05-28 1987-05-12 Texaco Inc. Encapsulated water absorbent polymers as lost circulation additives for aqueous drilling fluids
US4704213A (en) * 1985-05-28 1987-11-03 Texaco Inc. Encapsulated oil absorbent polymers as lost circulation additives for oil based drilling fluids
US5304620A (en) 1992-12-21 1994-04-19 Halliburton Company Method of crosslinking cellulose and guar derivatives for treating subterranean formations
US5591700A (en) * 1994-12-22 1997-01-07 Halliburton Company Fracturing fluid with encapsulated breaker
US5604186A (en) * 1995-02-15 1997-02-18 Halliburton Company Encapsulated enzyme breaker and method for use in treating subterranean formations
US6209646B1 (en) * 1999-04-21 2001-04-03 Halliburton Energy Services, Inc. Controlling the release of chemical additives in well treating fluids
US6187720B1 (en) * 1999-11-01 2001-02-13 David B. Acker Delayed release breakers in gelled hydrocarbons
US6357527B1 (en) * 2000-05-05 2002-03-19 Halliburton Energy Services, Inc. Encapsulated breakers and method for use in treating subterranean formations
US6290001B1 (en) * 2000-05-18 2001-09-18 Halliburton Energy Services, Inc. Method and composition for sweep of cuttings beds in a deviated borehole

Also Published As

Publication number Publication date
EP1517973A1 (de) 2005-03-30
CA2488675A1 (en) 2003-12-31
US20030236171A1 (en) 2003-12-25
NO20050392L (no) 2005-01-25
US6794340B2 (en) 2004-09-21
WO2004000967A1 (en) 2003-12-31
BR0311143A (pt) 2005-04-05
AU2003240107A1 (en) 2004-01-06
DE60302575D1 (de) 2006-08-24
MXPA04012413A (es) 2005-04-19
EP1517973B1 (de) 2005-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60302575T2 (de) Verfahren zur entfernung von bohrklein aus bohrlöchern und bohrflüssigkeiten
US3601194A (en) Low fluid loss well-treating composition and method
EP1991633B1 (de) Bohrschlamm aus basisflüssigkeit und einem teilchenförmigen verbrückungsmittel
AU2010272373B2 (en) Degradable diverting agents and associated methods
US9663706B2 (en) Method to enhance fiber bridging
US20030166471A1 (en) Non-damaging fluid-loss pill and method of using the same
DE112007002575T5 (de) Mit abbaubarem Material unterstützte Umleitung
AU2017401563B2 (en) Lost circulation pill for severe losses using viscoelastic surfactant technology
US20170015890A1 (en) Smart filtrate for strengthening formations
DE60121259T2 (de) Verfahren zum Entfernen von Bohrklein aus einem abgelenkten Bohrloch
AT520254A2 (de) Synthetische Fluidverlustpille auf Polymerbasis
CN105482795A (zh) 一种适用于裂隙性储层的暂堵型修井液及其配制方法
CN1639445A (zh) 用于控制滤筛的方法
CN101644151B (zh) 用于井下地层处理的多功能纳米颗粒
US20180127644A1 (en) Fracturing fluids containing hydrophilic fibers
US10253239B2 (en) Enhanced wellbore strengthening solution
DE112017007400T5 (de) Verfahren und behandlungsfluide zur mikrofrakturerzeugung und abgabe von mikrostützmitteln in unterirdischen formationen
NO20180877A1 (en) Environmentally friendly wellbore consolidating/fluid loss material
WO2016029030A1 (en) Method to enhance fiber bridging for improved lost circulation control
WO2020102149A1 (en) Methods for wellbore strengthening
US20180003021A1 (en) Proppant suspension in shale fractures
US10876026B2 (en) Wellbore fluids and methods of use thereof
USRE30230E (en) Closed circuit method of circulating a substantially solid free drilling fluid
DE2349405A1 (de) Waessrige bohrspuelung und ihre verwendung
US20200172789A1 (en) Composition and method for a self-suspending lost circulation material fluid system

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee