[发明专利]包含封端的异氰酸酯树脂的粒子和使用该粒子改进井筒的方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2008年12月23日提交的美国临时专利申请No.61/140428的优先权，该专利的公开内容以引用方式全文并入本文。

背景技术

旋转钻法常常用于钻探油井和气井。通常，从地面延伸到一个或多个地下油和/或气产生地层的井筒是通过地面上的旋转钻机来钻探，该钻机转动连接至一串钻杆的钻头。钻头包括可旋转的切割表面，从而当钻头在压力下被钻柱抵靠地下岩层转动时，钻孔产生。

通常，钻井流体向下穿过钻柱、通过钻头并向上在井筒壁和钻柱壁之间的环形空间内循环。钻井流体起到保持井筒所穿透的地层的流体静压的作用，该压力有助于防止受压地层流体流入井筒，和从井筒移除切屑。随着钻井液循环，在井筒壁上形成了钻井液中固体的滤饼，其可能是流体向地层的初始损耗引起的，并且可以防止额外的流体损耗。钻井流体还能冷却和润滑钻头。

井筒中钻井流体所产生的流体静压可能会使井筒所穿透的松软地层破裂，从而会导致钻井流体被损耗到地层中。当这种情况发生时，必须停止井筒钻探以密封该裂缝，这是十分耗时和昂贵的过程。

另一个与钻探和完成井筒有关的问题发生于将井筒钻入和钻穿未固结的松软区或地层(例如由粘土、页岩、或砂岩形成)时。地层未固结部分可能会脱落井筒侧壁，这会扩大井筒并常常使得钻头和钻杆被卡住。如果发生这种情况，则必须停止钻探并且采取矫正步骤。

伴随钻探发生的问题在内场钻探、老油田下钻探、以及尝试更深的目标时变得更加频繁或明显。近年来这些情况中的每一种均变得更普遍。

解决这些钻探期间可能发生的问题的典型技术包括将套管或衬垫放入井筒，并且在井筒壁和套管或衬垫的外表面之间的环状空间中用(例如)粘固剂来密封井筒。井筒中粘合管的这种技术随着钻探进步而存在诸多缺点，包括放置和密封管道所招致的耗时和高花费，以及各套管深度下的井筒直径减小。也就是说，必须在各套管深度下方减小井直径，从而较小套管可下落穿过此前放置的套管并且在该井筒中密封。

因此，需要钻探井筒和强化地质地层中未固结松软区或裂缝的改进方法。

发明内容

本发明提供了可用于(例如)强化弱固结地质地层或在钻探过程期间破碎的地质地层的多个粒子。在一些实施例中，这些粒子可以在不清除钻井流体(如使用前置液)和无需设备转换的情况下，在钻探过程期间被加入地层中。有利地，根据本发明的多个粒子和方法可以根据各个井和条件(如地质地层的深度和温度)而定制。

在一个方面，本发明提供了多个固体粒子，其包含软化温度在50℃到180℃范围内的热塑性组合物以及封端的异氰酸酯树脂，其中任选地，在所述多个固体粒子中的至少一些粒子包含所述热塑性组合物和所述封端的异氰酸酯树脂两者。

在另一方面，本发明提供了一种组合物，其包含流体和分散于所述流体中的本文所公开的多个粒子。

在另一方面，本发明提供了一种改进地质地层内井筒的方法，该方法包括：

将根据本发明的组合物引入井筒中；

使该热塑性组合物经受高于其软化温度的温度；

使封端的异氰酸酯树脂经受足以产生游离的异氰酸酯树脂的温度；以及

至少部分地固化该游离的异氰酸酯树脂以在井筒中形成堵塞物。在一些实施例中，使热塑性组合物经受高于其软化温度的温度，使封端的异氰酸酯树脂经受足以产生游离的异氰酸酯树脂的温度，并且至少部分地固化该游离的异氰酸酯树脂是发生在将组合物引入到井筒中之后。

在另一方面，本发明提供了一种制备多个粒子的方法，该方法包括：

选择待钻探的地质地层区域，该地质区域具有目标深度和温度；

接收包含该地质地层区域的目标深度和温度的数据；

生成包含热塑性组合物和封端的异氰酸酯树脂的制剂，其中对该热塑性组合物的选择至少部分地基于其软化温度低于地质区域中的温度，其中对该封端的异氰酸酯树脂的选择至少部分地基于其脱封温度低于地质区域中的温度，并且其中制剂的生成至少部分地基于其在达到目标深度之后胶凝；以及

根据该制剂制备多个粒子，其中多个粒子的至少一部分包含热塑性组合物，并且其中多个粒子的至少一部分包含封端的异氰酸酯树脂。

在本申请中：

诸如“一”、“一个”和“所述”这样的术语并非旨在指单一实体，而是包括一般类别，其具体例子可用来作举例说明。术语“一个”、“一种”和“所述”可以与术语“至少一个(至少一种)”互换使用。