用于增强纤维桥接的方法

申请号 CN201380074624.1 申请日 2013-01-29 公开(公告)号 CN105026515A 公开(公告)日 2015-11-04
申请人 普拉德研究及开发股份有限公司; 发明人 O·A·米尼希; D·付; N·得勒格尔; D·V·杰米多夫;
摘要 本 发明 涉及这样一种 流体 组合物,其包含刚性 纤维 、柔性纤维和固体堵塞颗粒,该流体组合物可有效控制流体从地下井孔流出进入地下 地层 岩石 的孔洞、裂纹和裂缝中。该组合物可有效用于 钻井液 、 水 泥浆、砾石充填液、 酸化 液和水 力 压裂液中。所述流体也可用于在油井增产处理中提供导流,从而使增产流体避免地层岩石中具有较高渗透性的区域而处理具有较低渗透性的区域,由此提高增产结果。
权利要求

1.组合物,包含刚性纤维、柔性纤维和固体堵塞颗粒,其中所述刚性纤维的长度是
2mm-12mm,所述刚性纤维的直径是20μm-60μm,所述柔性纤维的长度是2mm-12mm,并且所述柔性纤维的直径是8μm-19μm。
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2.权利要求1的组合物,其中所述刚性纤维存在的浓度是3.4kg/m -12.5kg/m,并且所
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述柔性纤维存在的浓度是5.1kg/m-18.8kg/m。
3.权利要求1的组合物,其中所述刚性纤维和所述柔性纤维的重量比是40%/60%w/w至90%/10%w/w。
4.权利要求1的组合物,其中所述纤维包括玻璃、陶瓷、、金属形式的元素、金属合金、聚乳酸、聚乙醇酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、多元醇、聚酰胺、聚酯、聚己内酰胺或聚内酯,或者它们的组合。
5.权利要求1的组合物,其中所述固体堵塞颗粒包括粒状颗粒或片状颗粒、或者它们的组合,并且所述颗粒的尺寸为5μm-1000μm。
6.权利要求1的组合物,其中所述固体堵塞颗粒包括碳酸颗粒。
7.阻挡流体流过经井孔穿透的地下地层中的至少一个通道的方法,包括:
(i)选择刚性纤维、柔性纤维以及固体堵塞颗粒的组成、浓度和尺寸;
(ii)制备加入所述纤维和颗粒的基础流体;和
(iii)迫使所述阻挡流体进入所述通道;
其中,所述纤维形成横断所述通道的网栅,并且所述固体颗粒堵塞所述网栅孔,从而阻挡流体流动,
其中,所述刚性纤维具有20μm-60μm的直径和2mm-12mm的长度,
其中,所述柔性纤维具有8μm-19μm的直径和2mm-12mm的长度。
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8.权利要求7的方法,其中所述刚性纤维存在的浓度是3.4kg/m -12.5kg/m,并且所述
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柔性纤维存在的浓度是5.1kg/m-18.8kg/m。
9.权利要求7的方法,其中所述刚性纤维和所述柔性纤维的重量比为40%/60%w/w至90%/10%w/w。
10.权利要求7的方法,其中所述颗粒的尺寸是5μm-1000μm。
11.权利要求7的方法,其中所述纤维包括玻璃、陶瓷、碳、金属形式的元素、金属合金、聚乳酸、聚乙醇酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、多元醇、聚酰胺、聚酯、聚己内酰胺或聚内酯,或者它们的组合。
12.权利要求7的方法,其中所述固体堵塞颗粒包括粒状颗粒或片状颗粒,或者它们的组合。
13.权利要求7的方法,其中所述基础流体是钻井液泥浆、酸化液、水压裂液或砾石充填液。
14.使经井孔穿透的地下地层增产的方法,该地层有至少两个具有不同渗透性的区域,所述方法包括:
(i)选择刚性纤维、柔性纤维以及固体堵塞颗粒的组成、浓度和尺寸;
(ii)制备加入所述纤维和颗粒的基础流体;和
(iii)迫使所述流体进入所述地下地层;
其中,阻挡流体流进具有较高渗透性的区域,并且允许流体流进具有较低渗透性的区域,
其中,所述纤维形成横断通道的网栅,并且所述固体颗粒堵塞网栅孔,从而阻挡流体流动,
其中,所述刚性纤维具有20μm-60μm的直径和2mm-12mm的长度,
其中,所述柔性纤维具有8μm-19μm的直径和2mm-12mm的长度。
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15.权利要求14的方法,其中所述刚性纤维存在的浓度是3.4kg/m -12.5kg/m,并且所
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述柔性纤维存在的浓度是5.1kg/m-18.8kg/m。
16.权利要求14的方法,其中所述刚性纤维和所述柔性纤维的重量比为40%/60%w/w-90%/10%w/w。
17.权利要求14的方法,其中所述固体堵塞颗粒包括粒状颗粒或片状颗粒,或者它们的组合。
18.权利要求14的方法,其中所述颗粒的尺寸是5μm-1000μm。
19.权利要求14的方法,其中所述基础流体是酸化液、水力压裂液、或是二者。
20.权利要求14的方法,其中所述纤维包括玻璃、陶瓷、碳、金属形式的元素、金属合金、聚乳酸、聚乙醇酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、多元醇、聚酰胺、聚酯、聚己内酰胺或聚内酯,或者它们的组合。

说明书全文

用于增强纤维桥接的方法

背景技术

[0001] 本部分的综述仅为提供涉及本发明公开内容的背景信息,并且可能不构成现有技术
[0002] 本发明的公开内容广义上涉及一种增强纤维桥接从而在井孔的钻探过程中控制循环液漏失的方法。
[0003] 在井孔的钻探过程中,通常将各种流体用于井中以实现各种功能。流体可以通过钻杆钻头循环进入井孔内,随后可以通过井孔向上流动至地表。在这个循环过程中,钻井液可以起到以下作用:从井的底部移除钻屑带到地表,在循环中断时使钻屑和加重材料悬浮,控制地表下压,维持井孔的完整性直至井段被下套管和完成固井,通过提供足够的流体静压力防止地层流体进入井孔内而将流体与地层分离,冷却和润滑钻柱和钻头,和/或最大化进尺速度。
[0004] 用于这些各种用途的流体组合物可以是基的或油基的,并且可以包含加重剂、表面活性剂支撑剂或聚合物。然而,对于实现其全部功能并允许井孔操作继续的井孔流体,流体必须留在钻孔中。常常遇到不希望的地层条件,其中大量的或在某些情况下几乎所有的井孔流体可能会损失到地层中。例如,井孔流体可以通过地层中的大、小裂缝或断口或者通过钻孔周围的高孔隙度的岩石基质离开钻孔。
[0005] 循环液漏失是一个反复出现的钻井问题,其特点是钻井泥浆损失到井下地层中。它可以在断裂的、高渗透性的、多孔的、洞穴性的或孔洞的地层中自然发生。这些地层可包括页岩、砂、砾石、贝壳床、礁沉积物石灰岩、白岩和白垩等。在钻井和生产油气时遇到的其它问题包括卡管、井壁坍塌、控井的损失、以及产量的损失或下降。
[0006] 循环液漏失也可能是在钻孔期间引起的压力导致的。特别是,当为了维持稳定的井孔而井控制所需的泥浆重量超过了地层的抗断裂性时,可能会引起泥浆损失。在枯竭储层中出现了特别具有挑战性的情况,其中孔隙压力的下降削弱了含岩石,但邻接的或夹层的低渗透性岩石(如页岩)保持了其孔隙压力。因为支持页岩所需的泥浆重量超过了砂岩和粉土的破裂压力,这使某些枯竭区的钻井是不可能的。
[0007] 流体损失通常分为四类。渗漏损失的特征是泥浆损失是约0.16-约1.6m3/hr(约1-约10bbl/hr)。它们可能与地表处的岩屑去除相混淆。渗漏损失有时会以对高渗透性地层过滤的形式发生。传统的LCM(特定尺寸的颗粒)通常足以解决这个问题。如果地层损害或卡管是首要关心的问题,通常尝试在进行钻探之前愈合损失。比渗漏损失更大但小于
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约32m/hr(约200bbl/hr)的损失,被定义为部分损失。当遇到这种类型的损失时,在几乎所有情形下都需要重新完全循环(regaining full circulation)。单独使用特定尺寸的固
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体不能解决这一问题。当损失是约32-48m/hr(200-300bbl/hr)时,它们被称为严重损失,并且常规的LCM系统可能是不够用的。严重损失特别发生在存在宽裂缝的情况下。与部分损失的情况一样,需要重新完全循环。如果常规处理是不成功的,LCM或高粘段塞的解卡可
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以解决这一问题。第四类是总损失,这种情况下流体损失超过约48m/hr(约300bbl/hr)。
当流体送通过大的洞穴或孔洞时,可能会出现总损失。在此情况下,常见的解决方案是使用水泥堵塞物和/或聚合物小段塞,其中可加入LCM以改进性能。在实践中,一个重要的因素是这些类型损失的区域分布的不确定性,例如,一定尺寸的裂缝可能导致严重损失或总损失,这些损失取决于所述井下裂缝的数量。
[0008] 使用纤维和固体防止在钻井操作过程中的循环液漏失是广为人知的。这种纤维包括例如黄麻、亚麻、海毛、龙舌兰纤维、合成纤维、、棉短绒、羊毛、羊毛翻制品和甘蔗渣3
纤维。用于预防或处理循环液漏失的一个已知方法涉及将浓度范围约1.43-约17.1kg/m、长度约10-约25mm的水分散性纤维(例如玻璃或聚合物纤维)加入至泵送的水基流体中,该水基流体包含等量直径小于约300微米的固体颗粒。另一种已知工艺采用熔融加工的选自玄武岩纤维、灰石纤维以及陶瓷纤维的无机纤维。然而,这些已知的方法和组合物通常需要大量的纤维。

发明内容

[0009] 本发明公开了这样一些组合物和方法,通过所述组合物和方法可最小化或防止井孔流体逃逸进入地下地层。
[0010] 在一方面中,实施方案涉及包含刚性纤维、柔性纤维和固体堵塞颗粒的组合物。刚性纤维的长度是2mm-12mm,并且刚性纤维的直径是20μm-60μm。柔性纤维的长度是
2mm-12mm,并且柔性纤维的直径是8μm-19μm。
[0011] 在另一方面中,实施方案涉及阻挡流体流过经井孔穿透的地下地层中的至少一个通道的方法。选择刚性纤维、柔性纤维和固体堵塞颗粒的组成、浓度和尺寸。制备加入纤维和颗粒的基础流体,并且然后迫使所得到的阻挡流体进入通道。纤维形成横断通道的网栅(mesh),并且固体颗粒堵塞网栅孔(mesh),从而阻挡流体流动。刚性纤维可以具有20μm-60μm的直径和2mm-12mm的长度,柔性纤维可以具有8μm-19μm的直径和2mm-12mm的长度。
[0012] 在又一方面中,实施方案涉及处理经地下井中的井孔穿透的地质地层的方法。制备的处理流体包含基础流体、刚性纤维、柔性纤维和固体堵塞颗粒。将处理流体注入地质地层中的孔洞、裂纹、裂缝或它们的组合中。纤维形成横断通道的网栅,并且固体颗粒堵塞网栅孔,从而阻挡流体流动。刚性纤维可以具有20μm-60μm的直径和2mm-12mm的长度,柔性纤维可以具有8μm-19μm的直径和2mm-12mm的长度。
[0013] 在又一方面中,实施方案涉及使经井孔穿透的地下地层增产的方法,该地层有至少两个具有不同渗透性的区域。选择刚性纤维、柔性纤维和固体堵塞颗粒的组成、浓度和尺寸。制备加入纤维和颗粒的基础流体,然后迫使所得到的阻挡流体进入地层。阻挡流体流进具有较高渗透性的区域,并且允许流体流进具有较低渗透性的区域。刚性纤维可以具有20μm-60μm的直径和2mm-12mm的长度,柔性纤维可以具有8μm-19μm的直径和2mm-12mm的长度。
附图说明
[0014] 图1是描述了由施加的力引起的纤维偏转的示意图。
[0015] 图2示出了在前述实施例中使用的循环液漏失测试装置的示意图。
[0016] 图3示出了其中切出了一个槽的圆筒的放大图。该槽模拟在地下井的地层岩石中的洞。

具体实施方式

[0017] 虽然下面的讨论强调了阻挡在钻井过程中遇到的裂缝,但是本发明公开的纤维和方法也可用于固井和遇到流体损失或循环液漏失的其它操作中。本发明以垂直井的处理做说明,但同样适用于任何方向的井。本发明以用于烃生产的井做说明,但应当理解所公开的方法可用于生产其它流体(例如水或二)的井,或例如用于注入井或储存井。还应当理解,在整个说明书中,当浓度或用量的范围被描述为有用的或适合的等时,其意指在该范围内的任何一个和每一个浓度或用量(包括端点在内)均被视为已经记载了。此外,每个数值应该被解读为由术语“约”修饰(除非已经明确地如此修饰)一次,然后再被解读为未经如此修饰,除非在上下文中另有说明。例如,“1-10的范围”应被解读为指沿着约1-约10的连续区域的每个和每一个可能的数值。换句话说,当表述一定的范围时,即使在该范围内只有明确地标识或提及几个具体的数据点,或者即使在该范围内没有提及数据点时,应当理解,申请人明白和理解该范围内的任何和所有的数据点均被认为已经具体指出,并且申请人拥有整个范围和该范围内的所有点。
[0018] 申请人已确定,在使用纤维和固体颗粒的混合物以最小化或防止流体损失和循环液漏失时,选择和使用合适纤维的一个重要因素是一定长度和直径的刚性纤维和柔性纤维的结合,这在阻挡井孔流体逃逸至地层岩石的情况下提供了优越的性能。纤维-颗粒的混合物可以适合用于钻井液、水泥浆、砾石充填流体、酸化液和水力压裂液中。钻井液可以是水基的、油基的、合成的或乳液的。在酸化和水力压裂的情况下,纤维-颗粒混合物可用于提供导流——将流体流从具有高渗透性的区域引导进入具有低渗透性的区域。
[0019] 纤维的刚度杨氏模量成正比,并且通常称作变形抗性。纤维的刚度是影响纤维性能的主要特点之一。一个表征纤维抗性的简化方法是将纤维考虑成类似结构梁,在两端的支架之间弯曲。这示于图1中,示出了长度l的纤维的偏转,施加的载荷W下的变形。
[0020] 采用了几个假设以估计在暴露于载荷时纤维的偏转。这是用于估计纤维强度的简化理论方法。假设如下:
[0021] 计算基于在空气中的周围条件。
[0022] 载荷是直接朝向纤维作用产生的压降。
[0023] 载荷在纤维长度上是均匀的。
[0024] 没有重叠的纤维。
[0025] 由所施加的压力(例如70克力/平方毫米[100psi])和暴露于所述压力的纤维表面积,计算载荷。
[0026] 纤维偏转:
[0027]
[0028] 圆柱惯性:
[0029] 或 (2)
[0030] Ic=0.0491d4 (3)
[0031] 矩形惯性:
[0032]
[0033] W=引起偏转的重量或力(克)
[0034] E=弹性模量(Kg/mm2)
[0035] I=惯性矩
[0036] l=裂缝宽度(mm)
[0037] y=偏转(mm)
[0038] r=纤维半径(微米)
[0039] t=纤维厚度(mm)
[0040] b=纤维宽度/幅度(mm)
[0041] 由前面的方程式,可以得到一个表达式用于计算“刚度”。
[0042] 其中 (5)
[0043] S=刚度。
[0044] 这些方程式可以应用于规则或不规则横截面形状的纤维。具有圆形横截面的纤维的刚度计算的例子如下。
[0045] 偏转与l/刚度成正比,并且对于所有的纤维,方程式1中的W和I保持恒定,由此计算刚度。表1列出了“刚度因子”,其被定义为给定纤维的刚度与在实验中使用的玻璃纤维(GL)的刚度的比值,所述实验将在后面的实施例部分描述。直径20微米、长度12mm的玻璃纤维的杨氏模量是65GPa。聚丙烯(FM)、尼龙(NL)和交联聚乙烯醇(R1和R2)纤维的性质也将在后面更详细地描述。矩形纤维的刚度或刚度因子与圆形纤维是相同的,除了使用不同的矩形惯性表达式(方程式4)。
[0046]纤维 材料 直径/厚度 E 刚度因子
(μm) (Kg/mm2)
1.GL-20微米 抗玻璃 20 6628.16 1.000
2.FM-45微米 聚丙烯 45 152.96 0.591
3.NL-150微米 尼龙 150 203.94 97.356
4.NL-250微米 尼龙 250 203.91 751.202
5.NL-280微米 尼龙 280 203.91 1182.031
6.FM-12.5微米 聚丙烯 12.5 152.96 0.004
7.NL-50微米 尼龙 50 203.94 1.202
8.R1 交联聚乙烯醇 80 2957.18 1014.818
9.R2 交联聚乙烯醇 100 2549.29 240.385
[0047] 表1.刚度估计
[0048] 本发明的刚性纤维可具有20μm-60μm、或30μm-50μm的直径。刚性纤维的长度可以是2mm-12mm、3mm-10mm或4mm-8mm。
[0049] 本发明的柔性纤维可具有8μm-19μm、或10μm-14μm的直径。柔性纤维的长度可以是2mm-12mm、3mm-10mm或4mm-8mm。
[0050] 纤维可包括玻璃、陶瓷、碳(包括碳基化合物)、金属形式的元素、金属合金。纤维也可以包括可降解的聚合物,包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚酰胺、聚己内酰胺和聚内酯。这些纤维类型的组合也是可以预见的。
[0051] 在PLA纤维的情况下,杨氏模量在0.35GPa-2.8GPa内变化。根据前面描述的计算,40μm直径的PLA纤维的最大刚度因子是0.69。根据本发明,这些纤维被认为是“刚性”的。
[0052] 在井孔操作期间需要可降解的聚合物用于桥接或堵塞时,所述可降解的聚合物可以在井孔中基本上保持完整。在所述操作后,纤维可通过热分解或另一种化学转化(如水解)发生分解。分解产物可以是水溶的或油溶的,从而最大限度地减少对地层或生产的损害。根据本发明的目的,如果纤维在使用机械设备如刮铲施加的压力下破碎成粉末,则该纤维可以被认为是分解的。
[0053] 典型的纤维分解数据列于表2中。将纤维浸渍在油包水乳液钻井液(30%水)中。标准PLA是TreviraTM 260,可从Trevira GmbH,Bobingen,Germany获得。高温PLA是BiofrontTM,可从Teijin,Ltd.,Japan获得。尼龙-6是从Snovi Chemical(Shanghai)Co.Ltd.,China得到的。
[0054]
[0055] 表2.纤维分解数据。
[0056] 刚性纤维和柔性纤维的重量比可以是40%刚性/90%柔性w/w至90%刚性/10%柔性w/w,或者可以是50%刚性/50%柔性w/w至80刚性%/20%柔性w/w。
[0057] 固体堵塞颗粒可以是粒状或片状形式的,或是二者。它们可包括碳酸盐矿物、云母、玻璃纸薄片、橡胶、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚(苯乙烯-丁二烯)、灰、硅石、云母、氧化、玻璃、重晶石、陶瓷、金属和金属氧化物、淀粉和改性淀粉、赤矿、铁矿、陶瓷微球、玻璃微球、氧化镁、石墨、天然沥青、水泥、微水泥(microcement)、坚果堵塞物(nut plug)或砂,及它们的混合物。颗粒可包括碳酸盐矿物,并可以包括碳酸
[0058] 对于颗粒,尺寸可以是约5-1000μm,可以是约10-300μm,并且可以是约15-150μm。颗粒的载荷范围可以与纤维的载荷范围相同。颗粒也可以多峰粒度分布存在,具有粗、中、细颗粒。
[0059] 粗、中、细的碳酸钙颗粒可具有以约10μm、65μm、130μm、700μm或1000μm为中心的颗粒尺寸分布,并且其浓度范围是总颗粒共混物的约5重量%-约100%。云母片是特别合适的颗粒共混物成分。云母可以以如上所述的粗、中、细尺寸范围中的任何一种、任何两种或所有三种使用,其浓度范围是总颗粒共混物的约2%重量-约10重量%。坚果堵塞物可以以中或细的尺寸范围使用,其浓度约2重量%-约40重量%。石墨或天然沥青可以以约2重量%-约40重量%的浓度范围使用。轻质材料如聚丙烯或者中空或多孔陶瓷珠可以在约2重量%-约50重量%的浓度范围内使用。砂颗粒的尺寸可以在约50μm-约1000μm的范围内变化。如果在水泥浆中包含颗粒,该水泥浆的密度可以是约1.0kg/L-约
2.2kg/L(约8.5lbm/gal-约18lbm/gal)。
[0060] 在一方面中,实施方案涉及包含刚性纤维、柔性纤维和固体堵塞颗粒的组合物。刚性纤维的长度可以是2mm-12mm,刚性纤维的直径可以是20μm-60μm。柔性纤维的长度可以是2mm-12mm,柔性纤维的直径可以是8μm-19μm。
[0061] 在另一方面中,实施方案涉及阻挡流体流过经井孔穿透的地下地层中的至少一个通道的方法。选择刚性纤维、柔性纤维和固体堵塞颗粒的组成、浓度和尺寸。制备加入纤维和颗粒的基础流体,然后迫使所得阻挡流体进入通道。纤维形成横断通道的网栅,并且固体颗粒堵塞网栅孔,从而阻挡流体流动。
[0062] 在又一方面中,实施方案涉及处理经地下井中的井孔穿透的地质地层的方法。制备的处理流体包含基础流体、刚性纤维、柔性纤维和固体堵塞颗粒。将处理流体注入地质地层中的孔洞、裂纹、裂缝或它们的组合中。纤维形成横断通道的网栅,并且固体颗粒堵塞网栅孔,从而阻挡流体流动。
[0063] 在又一方面中,实施方案涉及使经井孔穿透的地下地层增产的方法,该地层有至少两个具有不同渗透性的区域。选择刚性纤维、柔性纤维和固体堵塞颗粒的组成、浓度和尺寸。制备加入纤维和颗粒的基础流体,然后迫使所得到的阻挡流体进入地层。阻挡流体流进入具有较高渗透性的区域,并且允许流体流进入具有较低渗透性的区域。
[0064] 对于所有方面,刚性纤维可具有20μm-60μm的直径,2mm-12mm的长度,并且其存3 3
在的浓度可以是3.4kg/m-12.5kg/m。柔性纤维可具有8μm-19μm的直径,2mm-12mm的长
3 3
度,并且其存在的浓度可以是5.1kg/m-18.8kg/m。刚性纤维与柔性纤维的重量比可以是
40%/60%w/w至90%/10%w/w。
[0065] 因此,组合物中的总纤维浓度可以在约8.5kg/m3-约31.3kg/m3的范围内变化。
[0066] 对于所有方面,纤维可包括玻璃、陶瓷、碳、金属形式的元素、金属合金、聚乳酸、聚乙醇酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、多元醇、聚酰胺、聚酯、聚己内酰胺或聚内酯,或者它们的组合。固体颗粒可以包括粒状颗粒或片状颗粒,或者它们的组合。
[0067] 实施例
[0068] 可根据以下实施例进一步理解本发明。
[0069] 在实验室中采用下列材料进行流体阻挡测试。基础流体是VERSACLEANTM钻井液,一种油包水乳液体系,可从MI-SWACO,Houston,TX,USA获得。油相是矿物油。
[0070] 刚性纤维是基于聚乳酸(PLA)的,长4mm,直径为40μm。柔性纤维也是基于PLA的,长6mm,直径为12μm。
[0071] 实施例1
[0072] 流动测试使用桥塞测试装置进行。该装置包括填充有待测试配制物的金属管,其中使用HPLC泵泵送水推压所述待测试配制物通过直径变化的槽。最大流速为1L/min。用压力传感器(从Viatran,Inc.获得)监测压力,并且该装置可以在500psi(34.5bar)的最大压力下操作。该装置由申请人构造,并设计为模拟流体流进地层岩石孔隙。示意图如图1中所示。
[0073] 泵101连接到管102。该管的内部体积为500mL。活塞103装在该管内。压力传感器104装在该管的端部,位于活塞和与泵连接的管的端部之间。槽组件105附接到管的另一端。
[0074] 槽组件的详图如图2中所示。所述组件的外层部分是管201,其尺寸是长度130mm和直径21mm。槽202的长度是65mm。宽度在1mm-5mm范围内变化的各种槽是可用的。在所述槽之前是10mm长的锥形部203。槽内衬砂纸,用来模拟岩石裂缝的粗糙表面。所述砂纸具有250-300μm的颗粒尺寸。
[0075] 在实验过程中,将测试的浆料通过槽泵入。如果堵塞发生,会观察到迅速升高的压力。当压力达到了34.5bar(500psi)的极限时测试结束。
[0076] 制备了两种流体。第一流体含有114kg/m3(40lbm/bbl)的市售纤维状循环液漏失TM添加剂,从M-I SWACO,Houston,TX获得的FORM-A-BLOK 。将所述添加剂在矿物油中用重
3
晶石形成浆体,其浓度是28.4kg/m(10lbm/bbl)。
[0077] 第二流体是刚性纤维和柔性纤维的共混物,二者比例是80重量%刚性/20重量%3
柔性。钻井液的水与油之比是70:30,流体密度是1200kg/m(10lbm/bbl),粘度为35cP。重
3
晶石用作加重材料。流体中的总纤维浓度是22.8kg/m(8lbm/bbl)。对于这两种流体,碳酸
3
钙颗粒的d50=180μm,其存在的浓度是45.6kg/m (16lbm/bbl)。
[0078] 对两种流体在如前所述的桥塞测试装置中进行了测试。槽大小是5mm。含有TMFORM-A-BLOK 的流体,尽管在流体中的浓度较高,但无法堵塞所述槽。然而,本发明的含有纤维共混物的流体成功地堵塞了所述槽。
[0079] 实施例2
[0080] 使用实施例1中所述的测试装置。钻井液的水与油之比为70:30,粘度是18cP,3
流体中碳酸钙颗粒(d50=180μm)的浓度为45.6kg/m (16lbm/bbl)。流体密度是1020kg/
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m(8.5lbm/gal)。重晶石用作加重材料。总纤维浓度保持恒定在17.1kg/m(6lbm/bbl);
然而,对不同重量比的刚性纤维和柔性纤维进行了测试。使用2mm和3mm的槽。结果列于表1中。当达到34.5bar的压力极限时泵停止,之后观察系统中的压力衰减。如果压力很快下降到零,表明形成了桥塞。这个桥塞是渗透性的,并允许一些流体通过滤饼。如果压力的衰减很慢,表明形成了堵塞物。这意味着滤饼的渗透性小得多。系统的压力未达到
34.5bar(500psi)意味着“没有桥塞”。
[0081]
[0082] 表1.纤维-固体堵塞实验的结果
[0083] 实施例3
[0084] 使用实施例1中所述的测试装置。钻井液的水与油之比为70:30,粘度是34cP,流体中碳酸钙颗粒(d50=180μm)的浓度使得纤维:碳酸盐的重量比是3:8。流体密度是1230kg/m3(10lbm/gal)。重晶石用作加重材料。刚性纤维/柔性纤维的比例保持恒定在40/60,并且总纤维浓度是5.7kg/m3-11.4kg/m3(2lbm/bbl-4lbm/bbl)。使用5mm的砂纸槽,并操作HPLC泵处于750ml/min。总纤维浓度是5.7kg/m3时,在槽中没有桥塞形成。总纤维浓度是8.6kg/m3时,在槽中形成了桥塞。总纤维浓度是11.4kg/m3时,在槽中形成了堵塞物。
[0085] 虽然为了使本发明可应用而描述了各实施方案,但应当理解的是,本文不限于公开的实施方案。在阅读说明书之后本领域技术人员容易想到的变化和修改也落入由所附权利要求限定的公开范围之内。
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