[发明专利]井眼流体中的固体

说明书

背景技术

流体的重要范围是被用在地下井眼的创建和生产中。这些流体可以 包括用于多个目的的悬浮固体。包含在该大类中的是钻井流体，该钻井 流体可以包括悬浮固体从而堵住地层岩石中的裂缝并且减缓所谓的井 漏。

自然地在断裂、多孔或高渗透的地层中能够发生井漏，该井漏是钻 井流体漏失到井眼地层中。井漏也可能源自于在钻井期间引入的压力。 井漏也可能源自于钻井引起的裂缝。例如，当孔隙压力(地层孔隙空间 中的由地层流体提供的压力)超过裸井中的压力时，地层流体往往从地 层流入到裸井中。因此，裸井中的压力典型地被维持在比孔隙压力高的 压力下。然而，如果由井眼中的流体施加的流体静压超过地层中的抗裂 强度，那么地层可能断裂并且因此可能发生钻井流体漏失。此外，井眼 流体的漏失可能导致井眼中的流体静压降低，这继而可能还允许地层流 体进入井眼中。典型地，地层破裂压力限定了裸井中的允许的井眼压力 的上限，同时孔隙压力限定了下限。因此，矿井设计和钻井流体的选择 中的主要约束是变化的孔隙压力和地层破裂压力之间的平衡或者根据矿 井深度的压裂梯度。

当水泥灌浆时发生类似的问题。将水泥推入围绕套管的环形空间中 的压力能够在周围的地层中造成裂缝，水泥可能漏失到该裂缝中。

旨在缓解井漏的多种措施是可用的。这些措施包括将颗粒状固体添 加都钻井流体中，从而颗粒能够进入开口以进入到裂缝中并且堵塞该裂 缝或者使得开口弥合以密封裂缝。讨论该“井漏材料”的文件包括US专 利8401795和美国石油工程师协会论文SPE58793，SPE153154和 SPE164748。

发明内容

该发明内容被提供以介绍下文将进一步说明的概念的一部分。该发 明内容不试图被用作帮助限定要求保护的主题的范围。

如在本文中说明的那样，井眼流体包括悬浮的由增材制造工艺形成 的固态物体。该处理可以是3D打印工艺。在另一方面，公开了一种制 造井眼流体的方法，其特征在于，通过增材制造工艺形成固态物体并且 将这些物体包含在井眼流体中。

增材制造工艺可以被执行为根据以数字形式被保持的设计而构建物 体。该处理通过将材料添加在工作区中的选定的位置而渐进地创建物体， 从而被添加的材料结合到已经存在于一个或多个相邻的位置处的材料 上。此种处理的术语被称为“增材”，因此更多的材料被渐进地添加，从 而达到成品的物品，这与从工件上移除材料而创建期望形状的传统机械 处理相反。多种增材处理是已知的并且有时被称为三维打印(3D打印)， 虽然术语可以被保留用于这些增材制造工艺中的一个或仅仅一些。

术语“3D打印”可以被用于如下的工艺：在该工艺中，使用移动的打 印头将可聚合的液态合成物的液滴输送到各个选定的位置。合成物例如 可以是通过紫外线或可见光而可光聚合的，并且在打印头将合成物的液 滴输送到选定的位置的同时，通过利用紫外线或可见光照射工作区而启 动聚合作用。光聚合作用将各个液滴结合到已经被输送并且被聚合的材 料上。此种处理和用于此目的的设备在US5287435被说明，虽然例如在 US6658314和US7766641中公开了多种后续的发展。

工作区中的位置阵列有时称为体元。增材制造工艺可以以连续的多 层创造期望的物体，在各层中将材料添加在选定的位置处，并且然后移 动到下一层。连续的多层中每一层可以被认为是具有光聚合材料的尺寸 均匀的体元阵列，该光聚合材料被输送到各层中的选定的体元。如 US665831中所述的那样，随着最终形成成品物体的聚合材料被输送到 选定的位置(即，选定的体元)，作为临时支撑体的其他材料可以被输送 到剩下的体元。在所有层已经被完成之后，移除该支撑材料。

如US665831中所述的那样，一些3D打印机具有将一种以上聚合材 料输送到选定的位置以及将临时支撑材料输送到其他位置的功能，因此 使得物体由两种材料形成。材料也可以被混合在一起，例如通过材料输 送到一连串的比邻体元中的交替体元上。

在其他配置中，被输送到选定的位置的且最终将形成成品物体的材 料作为丝状体被提供，该丝状体被加热并且以熔融的形式被输送，从而 该丝状体在冷却时粘连到之前被输送的材料上。在US7384255中公开了 此种系统并且该申请的内容通过引用纳入此文。