[发明专利]高压钻井液添加剂

说明书

本发明涉及一种钻井液添加剂，该钻井液添加剂包括纤维素纤维的混合物，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得40％至60％的纤维素纤维具有小于75微米的粒度。

技术领域

本发明涉及一种用于钻井液的添加剂。更具体地，本发明的添加剂旨在密封钻探的钻孔的壁，以防止或至少限制钻井液的漏失。

背景技术

以下对背景技术的讨论仅旨在促进对本发明的理解。讨论不是认可或承认所提及的任何材料是或曾经是本申请的优先权日的公知常识的一部分。

油、气或地热井的钻探通常发生在数千米的深度。使用连接到钻柱的钻头钻出这种井，所述钻柱向上延伸至地面。钻柱包括多个管，也称为套管，它们首尾相连地固定。钻井作业将在地层中形成钻孔，并且随着钻井作业的继续，更多的管被添加到钻柱。诸如钻井泥浆之类的钻井液沿着钻柱被泵送至钻头，然后沿钻孔和钻柱之间的环循环回去。循环的钻井液会将任何钻屑从钻头带到地面。钻屑通常在地面从钻井液中去除，并且钻井液通过钻孔再循环。

钻井液的另一个功能是提供流体静压头，该流体静压头抵消储层中的钻井气体或钻井油的压力。钻井泥浆压力通常保持在地层压力以上，以防止储层流体流入钻孔，这会导致井喷情况。

当钻头穿透含石油地层时，由于泥浆和储层流体之间的正压差，钻井泥浆侵入地层。地层中的孔隙和裂缝提供了出口，钻井液可以通过该出口流入。钻井液中尺寸足够的固体颗粒将进入孔隙和裂缝，最终形成滤饼。在整个钻开的生产层表面形成低渗透泥饼有效地阻止了额外的钻井液固体进入地层，但并没有阻止钻井液中的液体。这种液体进入地层的损失被称为“漏失”，这至少会导致钻井液的损失，但也会导致更严重的问题。如果井筒中的流体量由于井漏而下降，则流体静压降低，这可以允许处于比降低的流体静压更高的压力下的气体或流体流入井筒。这会导致井喷。漏失的另一个后果是干钻。当流体完全从井筒中流失而实际钻井没有停止时，就会发生干钻。这可能导致钻机损坏，可能导致钻头丢失或可能需要钻新井。

为了控制漏失，已经使用了一系列钻井液添加剂来堵塞和/或密封钻孔的孔隙和裂缝。这些添加剂通常形成丸剂，当发生漏失时所述丸剂可以添加到钻井液中。虽然已发现许多交联聚合物可有效密封钻孔，但这些物质通常不会生物或化学降解。这可能导致生产区被永久阻塞。因此优选可生物降解的添加剂，并且已经使用了许多，包括来自稻壳、花生壳和木材的纤维和颗粒。这些材料仅对渗透率在2000–5000mD范围内的地层的密封有效。此外，形成的滤饼仍然表现出一定程度的渗透性，这基本上限制了钻井液可以循环的压力。

在与本发明具有共同申请人的AU 72159/01中，发明人尝试使用包含柚木纤维的钻井添加剂来密封钻孔。这些柚木纤维经过研磨处理，达到80到325目的目标平均粒度。虽然这种添加剂确实在一定程度上堵塞了标准地层的裂缝，但密封有限。

在整个本说明书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”或其变体将被理解为暗示包含所陈述的整数或整数组，但不排除任何其他整数或整数组。

发明内容

根据本发明，提供了一种钻井液添加剂，该钻井液添加剂包含纤维素纤维的混合物，其中纤维素纤维的混合物的粒度分布使得纤维素纤维的40％至60％具有小于75微米的粒度。

优选地，纤维素纤维的混合物包含硬木纤维。更优选地，硬木纤维包括柚木纤维。如本领域技术人员将理解的，柚木(Tectona grandis)是唇形科的硬木树种。

在整个该说明书中，除非上下文另有要求，否则术语“纤维素纤维的混合物”或变体将被理解为是指具有不同粒度或粒度级的纤维素纤维的混合物。

在本发明的一个实施方式中，纤维素纤维的混合物包含断裂模量至少为80MPa的纤维。优选地，至少90％的纤维素纤维具有至少80MPa的断裂模量。

在本发明的一种形式中，纤维素纤维的混合物的粒度分布使得40％至60％的纤维具有75微米至250微米的粒度。