[发明专利]用于减少井筒滤失和滤液损失的方法和水性基井筒流体

说明书

发明背景

发明领域

本文中公开的实施方案总体上涉及用于减少钻井过程中井筒滤失(wellbore fluid loss)的方法和流体。还更具体地，本文中公开的实施方案涉及含有至少一种天然聚合物和至少一种胶乳的共聚物的水性基井筒流体。

背景技术

在井筒的钻制过程中，各种流体典型用于各种功能的井。流体可以循环通过钻杆和钻头进入到井筒中，然后可以随后向上流动通过井筒达到地面。在此循环中，钻井液可以起到下列作用：将钻井切屑从井眼的底部移动到地面；当循环中断时悬浮切屑和加重材料；控制地下压力；在对井段下套管和注水泥之前，维持井筒的完整性；通过提供足够的流体静压力而分离来自地层的流体，以防止地层流体进入到井筒中；冷却和润滑钻柱和钻头；和/或将渗透速率最大化。

如上所述，将井筒流体循环到井下以移除岩石，并且递送试剂以抵抗上述各种问题。流体组合物可以是水基的或油基的，并且可以包含加重剂，表面活性剂，支撑剂和聚合物。然而，对于要进行其所有功能并且允许井筒作业继续的井筒流体，流体必须保持在井眼中。经常地，遭遇不期望的地层条件，其中显著量的，或在一些情况下，实际上所有的井筒流体可能损失到地层中。例如，井筒流体可以通过地层中的大的或小的裂缝或断口或通过包围井眼的高度多孔的岩石基体离开井眼。因而，滤失或漏失循环液是重复出现的钻井问题，其特征在于井筒流体损失到破裂的、高度渗透性的、多孔的、多孔穴的或含晶簇的井下地层中。

当用水基流体钻制到页岩地层中的具体问题是孔隙压力增加和由流体渗透页岩而溶胀。典型将页岩稳定剂加入到泥浆中以抑制这些现象并且稳定页岩不受泥浆影响。

降低侵入到井眼壁中的钻井液压力是保持井筒稳定性的最重要因素之一。据认为，足够的井眼压力将稳定页岩以保持井眼的完整性。将泥浆或液体侵袭页岩时，孔隙中的压力上升并且泥浆柱和页岩之间的压力差下降。随着压力差下降，页岩不再受到支持并且可以容易地脱落并且落入到井筒中。类似地，水往页岩基体中的侵入增加部分脱水的页岩主体的水合或润湿，从而导致其软化并且使其损失结构强度。化学反应性还可以导致不稳定性。总是存在着对用于稳定页岩地层的更好组合物和方法的需求。

当从砂岩地层，特别是枯竭的砂岩地层回收烃时，存在着对密封并防止滤失的类似需求。枯竭的砂岩地层是生产性的，或从前是生产性的烃区，它们的内含物已经被开采、消耗或以其它方式消耗，从而产生比可以在井中使用的流体压力更低的地层压力。由于此压力差，重要的是部分或完全密封砂岩地层以抑制或防止泥浆往砂岩中的滤失。

在解决这些和其它问题的尝试中，已经使用可交联或吸收聚合物，损失控制材料(LCM)小段塞和水泥注入物(cement squeezes)。这些添加剂在下列方面具有应用：防止泥浆损失，稳定和增强井筒，区域隔离和水封堵处理。一些典型的用于抵抗滤失的在井液中使用的增粘添加剂包括天然聚合物和它们的衍生物，例如黄原胶和羟乙基纤维素(HEC)。另外，可以使用广泛的多糖和多糖衍生物，如现有技术中已知的。

此外，在完井作业中在不破坏地层渗透性的情况下提供有效的滤失控制已经成为对理想滤失控制小段塞的主要要求。常规滤失控制小段塞包括多种聚合物或树脂，碳酸钙，和粒级盐滤失添加剂，其已经随着变化的滤失控制程度而被使用。这些小段塞从特定固体的存在而实现了它们的滤失控制以抑制流入或流过地层，所述特定固体依赖于积聚在地层表面上的滤饼。然而，这些添加剂材料在其施用以后可以导致对井筒附近区域的严重破坏。如果不将地层渗透性恢复到其最初水平，则此破坏可以显著降低开采水平。此外，在完井作业中的合适的点，必须移除滤饼以恢复地层的渗透性，优选恢复至其最初水平。

当用于井控制或保持稳定井筒所需的泥浆重量超过地层的抗破裂性时，也可能发生诱导的泥浆损失。特别挑战性的情况出现在枯竭的油层中，其中孔隙压力的下降弱化含烃岩石，但是附近的或内部嵌入的低渗透性岩石如页岩保持它们的孔隙压力。这可以使得某些枯竭的区不可能进行钻制，原因在于用于支持页岩所需的泥浆重量超过了砂岩和粉砂的抗破裂性。

尽管通常将各种天然和合成聚合物加入到井筒流体中以控制流体往到地下地层中的滤失，向其中泵送水基流体的一些井筒具有相对高的井下温度和/或压力，常规滤失控制剂在所述相对高的井下温度和/或压力是不稳定的。同样地，这些滤失控制剂可能不能起到其提供井下滤失控制目的的作用。

因此，存在着对在使用水性基井筒流体时减少滤失的方法和系统的持续需求。

发明概述