[发明专利]含有细泡沫的油基流体和用它钻井的方法

说明书

本专利申请是US专利申请No.08/800,727(02/13/97申请)和PCT国际专利申请No.PCT/US98/02566(02/10/98申请)的部分延续申请；在此要求了它们每一个的优先权。

发明背景

在待审查的专利申请No.08/800,727(02/13/97申请，引入本文供参考)和待审查的PCT专利申请No.PCT/US98/02566(02/10/98申请，引入本文供参考)中公开了水性钻井和井维护流体，它显示出高的低剪切速率粘度(以下常常称为“LSRV”)且它含有细泡沫(aphrons)(即气体的微泡)。优选的流体具有通过如下原因所产生的细泡沫：吸取流体所接触的空气和因为在流动的流体离开钻头时发生的压降和空化作用而产生细泡沫。然而惰性气体如氮气和二氧化碳能够被引入到流体中而不依赖于所吸取的空气，或能够由反应活性组分如碳酸盐和酸的反应就地产生。而且，该细泡沫能够在井的表面上产生并引入到流体中，或该细泡沫能够在流体的表面上产生。

本发明涉及含有细泡沫的钻井和维护流体，其中该流体具有含油的液体连续相。

在疏松的砂层储藏区中钻探和完井的水平井最近成为可能，这归因于新的技术和完井方法。这一类型的井需要进行砂石控制，例如长的裸眼井砾石充填或安装机械防砂设备(割缝衬管、预制滤砂管等等)。成功的井已用水平技术完井，通过使用这些砂石控制方法，产生长达1800英尺(550米)和更长的层段。

通常该井用常规钻井泥浆钻探到有开采价值的区域的顶部并设置钻探套管。然后将水泥钻出到套管靴并测试该套管靴。该钻探泥浆然后用一般由聚合物、增粘剂和用于形成滤饼的颗粒物组成的“低损害潜力钻井液”置换。该颗粒物通常是分级盐(NaCl)或分级碳酸钙(CaCO₃)。使用这些化合物是因为它们可溶于不饱和的盐水或盐酸中。

在裸井段已经钻探到总深度时，在裸井段中放置井壁砾石充填筛或防砂装置。为此，有必要从裸井段循环该钻井液，这样该井能够用砾石充填或能够测试防砂装置。用无固体的盐水完井液置换该钻井液是必要的。对于滤饼被完井液物理侵蚀的担心也总是一个问题。即，该滤饼应该足够的耐久和稳定，以允许完井或其它操作的实施并在整个操作过程中保护钻井。

在钻探微裂纹的页岩、微裂纹的和有孔洞的碳酸盐以及白云石岩层时需要钻井液，后者用于密封这些岩层防止该流体大量漏失到岩层中。

理想的钻探泥浆或套管钻进液应该以机械方式密封所有的与井眼相通的孔口、微裂纹等，在完井作业期间保持完整，从而通过油或气的生产而被容易地除去。在设计这些流体或泥浆时遇到了问题，因为不同的生产区在压力、渗透性、孔隙率和地层构型上有变化。如果设计出一种流体，它能够阻止昂贵的完井液漏失到地层中和在各种完井作业如砾石填塞或钻井修理过程中有效地保护原始的可渗透地层，则是非常理想的。

油基泥浆和逆乳液(油基)钻井液已获得应用，在这些应用中如果使用水性流体将导致钻探通过地层时对地层的损害。例如，已经知道如果使用水性的钻井液，某些类型的页岩将隆起和崩塌。由于油基钻井液不会导致页岩的任何溶胀，它们的使用避免了该隆起问题。反乳化泥浆主要含有作为连续相的油性介质如液态烃、作为分散相的水、各种乳化剂、润湿剂、增重剂和增粘剂如胺处理的粘土。

油基泥浆的一个缺点是与同样密度的水基钻泥相比，它们倾向于促进在钻探过程中的循环液漏失。

发明概述

我们已经发现，当用于钻井时，含有细泡沫的油基流体(泥浆)显著减少循环液漏失问题。该油基流体包括油质的连续相、使该流体的低剪切速率粘度提高到至少10,000厘泊的一种或多种增粘剂、一种或多种细泡沫产生性表面活性剂和细泡沫。

因此，本发明的一个目的是将细泡沫引入到油基钻井和维护流体中以改进其性能。

本发明的另一目的是制备油基钻井和维护流体，它具有至少大约10,000厘泊的低剪切速率粘度并且其中含有细泡沫。

本发明的再一目的是提供钻井的方法，其中将本发明的新型钻井液用作可再循环的钻井液。

本发明的这些和其它目的对于阅读了说明书和权利要求之后的所属领域的技术人员来说是明显的。

尽管本发明容许有各种改进和替代形式，但其特定的实施方案将在下文进行详细地描述并作为实施例给出。然而，应该理解的是，不希望将本发明限定到这里所公开的特定形式，而与此相反，本发明将覆盖如所附权利要求中所表达的在本发明的精神和范围内的所有改进和替代方案。