[发明专利]用于注入高密度添加剂到井眼内的方法及其混合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制在钻井作业时的循环漏失、流体损失和/或钻井液渗漏的改良的添加剂。特别是，提供一种添加剂，该添加剂可以以大于类似组分的粉末或者研磨添加剂的速度混合到钻井液中。

现有技术

现有技术中有多种添加剂用于控制钻井作业中的循环漏失或者渗漏。尽管用于这种目的的添加剂的类型从有机物到矿物质再到塑料，但是大多数添加剂是以粉末的形式混合到钻井液中。使用这些粉末形式的添加剂有许多缺点。主要的缺点是添加剂很轻，这导致添加剂与高粘性钻井液的混合速度较慢。在钻井作业中，使得添加剂较快地混合到泥浆中和向下穿过井眼进行循环是必要的，并且影响钻井作业的营利性，有时还影响其安全性。为了克服混合速度较慢的缺点，漏斗已经被设计为具有旋风分离器、文氏管和喷管以加强混合过程和将添加剂以较快速度从漏斗拖入到钻井液中。尽管现有技术已经作出了改进，混合速度还是较低。由于流过旋风分离器的流动速度低，因此，常常发生堵塞并且灰尘也成为问题。在世界上要求零辐射的某些地区，灰尘是一个特别的问题。即使不考虑辐射标准的要求，灰尘对工人也产生危险。

另外一个使用传统粉末添加剂的问题是由钻井作业的一般性变化导致的。钻井作业中有一个发展趋势就是在深水用较大钻机进行钻井，这就需要使用较多容积的泥浆。所使用的泥浆通常是较贵的泥浆和合成油，这特别强调对循环漏失和渗漏的控制。这些因素也导致需要使用大量的添加剂。但是存储空间，特别是对海洋钻机来讲，是另外一个限制因素。

在寻找优良添加剂时，人们已经测试了大量的有机添加剂对于循环漏失和渗漏控制剂的效率。根据授权给Jim G.Cremeans的美国专利US4217965公开的内容，废弃的牛饲料可以作为添加剂使用。这种有机材料由棉籽壳与棉籽粉、斑土、某些棉绒和一种表面活性剂制成。为了把这些种子制成为牛的饲料，这些组分被加热并被压缩、积压成小球。Cremeans认为使用废弃的牛饲料的优点是避免了使用其它有机废弃产品时所需的研磨、粉碎和预处理步骤。小球中的表面活性剂作为润湿剂，从而在不需要其它化学添加剂的情况下改善混合时间。牛饲料小球密度相对较高因此需要较少的存储空间。这些牛饲料的缺点是它们在与钻井液接触后不能马上破裂，而是在加入到泥浆中后继续保持其性状和结构。只有当它们完全到达井眼下后才开始破裂。

人们需要提供一种对存储和/或运输所需空间要求最少的添加剂。还需要提供一种能够以较快速度与钻井液混合的添加剂。需要提供一种低尘或者无尘替代方法，用于将添加剂输送到钻井液中。本发明的一个目的和目标就是提供一种添加剂，该添加剂能够在一引入到钻井液中就能够快速有效地分布到整个钻井液中。参照下面说明书的描述，本发明的这些和其它目的对本领域的普通技术人员来说是显而易见的。

发明内容

本发明公开了一种制造用于钻井液的高密度的添加剂的方法以及该添加剂配方。用于从用于钻井作业中的循环漏失和渗漏控制材料制造高密度添加剂的方法包括：研磨所述的循环漏失和渗漏控制材料从而形成较小尺寸的颗粒，加热该循环漏失和渗漏控制材料，以及施加压力给循环漏失和渗漏控制材料，从而使得该循环漏失渗漏材料穿过用于形成小球状高密度添加剂的小口而密化。尽管许多循环漏失和渗漏控制材料是合适的，优选的实施例包括作为循环漏失和渗漏控制材料使用的有机材料。这种由研磨的循环漏失和渗漏控制材料压缩成小球而制成的用于钻井作业的小球状的高密度添加剂的密度大于压缩前这些循环漏失和渗漏控制材料的密度。

在可以利用的用于生产高密度添加剂的有机循环漏失渗漏材料中，一个最佳的实施例包括一种纤维质材料，特别是包括下面的一种或者几种材料：磨木纸浆、松树皮、水果渣、蔬菜渣、黄松木、松树皮、玉米棒子、花生壳、美洲山核桃木髓、杏仁壳、玉米棒子皮、酒石沉淀、棉花毛刺、燕麦壳、米壳、种子壳、向日葵、亚麻、亚麻子、可可豆、羽毛、泥煤苔、黄麻、亚麻、马海毛、羊毛、纸、甘蔗、甘蔗渣、锯末、竹子、软木、爆米花、木薯粉和高粱。

尽管小球状高密度添加剂的密度较高，其直径在1/8到3/4英寸，长度为1/8到1英寸之间。添加剂的密度可以根据循环漏失和渗漏控制材料进行变化，优选的密度是基于材料性质的最高的压缩比。许多有机材料可以被压缩到研磨材料密度的2到3倍的密度。