[发明专利]增强纤维衔接的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强纤维衔接的方法，从而在井筒钻井期间控制循环液漏失，且尤其使用于中间区，即，通常在地表套管下方的井的非储层段，和产油气区中。本发明提供在自然裂缝内更好的衔接，从而处理尺寸较大的裂缝中的损失，并进一步改进抵抗侵蚀损失的稳定性。本发明方法利用小纤维，使方法与各种钻井工具的底部钻具组合相容。

发明背景

在井筒钻井期间，出于多种功能，通常在井中使用各种流体。流体可通过钻杆和钻头循环至井筒中，且接着可随后通过井筒向上流动至地表。在这个循环期间，钻井液可用于从井底将钻屑移除至地表；当循环中断时撑起钻屑和称重材料；控制地下压力；维持井筒的完整性，直到井段被套封和巩固为止；通过提供足够静水压力以防止地层流体进入井筒中而将流体与地层隔离；冷却和润滑钻柱和钻头；和/或使渗透率达到最大。

出于这些各种目的使用的流体组合物可以是水基或油基的，并可包含增重剂、表面活性剂、支撑剂和聚合物。然而，为了使井筒流体执行其所有功能并允许井筒作业得以继续，流体必须保持在钻孔中。常常，遇到大量（或在一些情况中几乎所有）井筒流体可能漏失至地层的不可取的地层条件。例如，井筒流体可通过地层中的较大或较小裂隙或裂缝或通过钻孔周围的高多孔性岩石基质而离开钻孔。

循环液漏失是反复出现的钻井问题，其特征是钻井泥浆损失至井下地层中。其可在有裂缝、高渗透性、多孔、海绵状或溶蚀的地层中自然出现。这些地层可包括页岩、沙、砾石、贝壳床、暗礁矿床、石灰石、白云石和白垩，等等。钻井并生产石油和天然气时遇到的其它问题包括卡管、井眼坍塌、井失去控制和生产损失或生产减少。

循环液漏失也可能源自钻井期间诱发的压力。明确而言，当出于井控制和维持稳定井筒所需的泥浆重量超过地层的耐压裂性时，可能出现诱发的泥浆损失。一个尤其具挑战性的情况出现在耗尽的储层中，其中孔隙压力上的下降削弱了含烃岩石，但是相邻或互层低渗透性岩石（如页岩）维持其孔隙压力。这可使得不可能钻入某些耗尽区，因为支撑页岩所需的泥浆重量超过了沙和淤泥的压裂压力。

常常通过在注入至井筒中的流体中包括添加剂而控制循环液漏失。用于控制或停止循环液漏失的最常见添加剂是膨润土，其将密封小孔或裂缝。较高浓度的膨润土增加了粘度并减慢了流体流动至周围岩石中。也已经使用其它固体，如研磨的纸、研磨的玉米棒和锯削来控制流体损失。有时也使用聚合物来增加井筒流体的粘度并控制流体损失。然而，聚合物添加剂一般比颗粒物（如膨润土）更昂贵。

已广泛描述在钻井作业期间使用纤维和固体来防止循环液漏失。这些纤维例如包括黄麻、亚麻、马海毛、龙舌兰纤维、合成纤维、棉、棉绒、羊毛、回魂绒线和甘蔗纤维。用于防止或处理循环液漏失的一个已知过程涉及将具有介于约10mm与约25mm之间的长度的水分散性纤维（例如玻璃或聚合物纤维）以范围介于约1.43kg/m³与约17.1kg/m³之间的浓度添加至泵送的水基流体，其包括具有小于约300微米的当量直径的固体颗粒。另一已知过程利用选自玄武岩纤维、硅灰石纤维和陶瓷纤维的熔融加工的无机纤维。

然而，如果使用低量或中等量的纤维，那么这些已知方法和组合物无法有效控制流体损失。因此，一种控制损失并利用中等水平和低水平纤维的方法是可取的。此外，利用尺寸足够小的纤维以便与底部钻具组合相容的这种过程将是可取的。

发明概要

实施方案描述循环液漏失材料，其包括纤维和任选在粘性流体中悬浮的固体以及降粘剂。已发现流体粘度的降低可显著改进对于所需纤维载荷的衔接效率。在具有低粘度的流体中，纤维形成具有大于原始纤维长度和直径的尺寸的聚集体。这种聚集体导致携带纤维的流体的衔接效率增强，并允许用尺寸更小的纤维堵塞开口。另外触发基液粘度减小提供了对纤维材料产生堵塞的位置的控制。这使得能以堵塞钻井工具的底部钻具组合的最小风险而使用较广范围浓度的纤维来对抗循环液漏失。

在一方面，实施方案提供处理地质地层的方法，其包括：将高粘性组合物注入至井筒中，所述高粘性组合物包括基液，其中基液具有100cP或更大的初始粘度并且其在暴露至降粘剂时表现出粘度减小，和纤维，其中纤维在基液的粘度减小时表现出植绒；和将降粘剂注入至井筒中，其中降粘剂与高粘性组合物一起或分开注入至井筒中。

在本发明方法的一些实施方案中，基液是聚合物流体。

在本发明方法的一些实施方案中，降粘剂是选自酸、碱、盐、表面活性剂、酶、氧化剂、有机溶剂、互溶剂、其前体和其混合物的化学添加剂。