用于钻探系统的增强涂抹效果的裂缝封堵方法技术方案

本发明专利技术涉及钻井，特定而言钻进一种油气井，以允许更长的钻井周期和一次安装更长的套管或衬管的长度。本发明专利技术包括涂抹工具和在钻井液中特定粒度的颗粒堵漏材料固体的组合，它们协同工作以用于关闭且密封泄漏的地层和裂缝，无论泄漏的地层和裂缝为预先存在的或是由于钻井引起的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及钻进用于开采诸如油气这样的流体的的井、井且特别地涉及钻进其中 裂缝和井漏/漏失循环液(lost circulation)构成问题的井。
技术介绍
在钻进油气井的方法中，钻井泥浆被喷射到钻柱的中心内以向下流到钻头，且往 回向上到地面、在介于井筒外侧与钻柱之间的环形空间中以将钻屑远离井筒底部运送并 且从井眼出来。当井眼保持基本上充满钻井泥浆时，通过维持由钻头穿入的地层上的压头 (head pressure),还使用了钻井泥楽;来防止井喷或井涌。当在井下地层中的例如油气这样 的高压流体释放到井筒内、且快速上升到地面上时，发生井喷或井涌。在地面处，这些流体 可能释放大量能量，这对于人和设备而言都是危险的。已开发了用于钻进油气井的钻井泥 浆，其具有增重(增稠/致密化)剂来提供充分的压头从而防止从地层最初释放高压流体 和气体。但是，仅密度并未解决这个问题，因为钻井泥浆可漏掉到一个或多个井下地层内， 减小了在井眼中的钻井泥浆的体积、和因而降低了井筒的压头。钻井泥浆漏入到一个或多 个地层内的情形被称作“井漏”。井漏和卡钻(stuck pipe)为在钻进油气井时面对的成本最高的问题中的两个问 题。为了减小井漏的可能性，将“堵漏材料”的粒子(通常被称作“LCM”)添加到钻井泥浆 以封堵钻井泥浆所漏失到的地层。这是简单且巧妙的解决方案，因为由钻井泥浆携带的粒 子朝向泄露地层流动且然后在井筒的侧部处在泄露地层中收集。但最终，当钻井流体的漏 失变得过多时，必需停止钻井且安装套管柱以密封现有井筒的部分从而使得钻井可在套管 柱的底部处重新开始。安装套管或衬管的成本很高，因为当安装套管且牢固结合住套管时， 暂停了钻井。用于安装套管柱的开支只是成本的一部分，因为当钻井的进一步的进程停止 的同时，仍然要继续支付钻机和人员的每日费用。应当指出的是，在向井眼添加每个连续套管柱时，井眼的内部尺寸减小。当考虑到 油管、阀、泵和其它设备所需的空间时，在目标区处的套管内通常需要最小直径以便开采可 能存在的碳氢化合物。因而，最初，井眼被钻得显著过大，预期到随着每个套管柱，井筒尺寸 连续越来越小。钻井队有责任在安装新套管柱之前到达关键点以便保留套管的最终内部尺 寸。当杆/钻管卡在井眼中时造成了钻井的显著增加成本的第二方面。其包括受卡 /卡住的钻柱，和受卡/卡住的套管，和受卡/卡住的线缆测井工具。这些杆/钻管常常被 卡住，因为可渗透带允许钻井液流体静压与地层压力的压差，以利用比可被施加用来将杆 拉松的力更大的力来抵着滤饼而卡住钻柱。此外，井筒坍塌，且岩石的散裂或崩落所造成的 碎屑常常会造成卡钻。套管钻探为这样一种操作其中钻柱为实际套管而不是正常更小直径钻杆/钻 管。这种套管钻探方法已经部分有效地减小了井漏，且通过已被称作涂抹效果的效果而改 进了井筒稳定性。涂抹效果为对井筒和任何滤饼的机械调节，减小了可渗透性、且利用钻井泥浆和钻屑来填充任何裂缝或井漏带。但是，套管钻探并不适用于所有井，且尚未有效地用 于减小在所有区域中的和针对所有井配置的这些问题。
技术实现思路
本专利技术涉及一种利用在钻柱端部处的钻头以钻井液的最小漏失和最少套管操作 来钻进井筒的方法。一种钻井液具备颗粒堵漏材料，其中堵漏材料包括用于实现增强涂抹 裂缝封堵的粒子，其中堵漏材料粒子具有从约100微米至约1500微米的粒度分布，且具有 在粒度分布的整个范围的大量粒子。堵漏材料的粒子也在钻井液中在从每桶至少O. 5磅直 到每桶15磅的范围中随着钻井液流动，且也在井筒外围处的任何漏失区域处形成封堵物， 并且在这样的漏失区域处形成滤饼，并且阻挡或减小从井筒到漏失区域内的流体流动。钻 柱具备沿着钻柱的周边的一部分的至少一个涂抹部段以将堵漏材料的滤饼涂抹到漏失区 域内，且将堵漏材料压缩为更牢固的封堵物以增强漏失区域处的堵漏材料的性能，其中涂 抹部段具有有效直径为井筒直径的至少约75%，且在钻柱旋转时涂抹所述井筒的壁。使钻柱 旋转以将井筒进一步钻入到地下且使涂抹部段转动，从而使得涂抹表面沿着井筒的内表面 涂抹、且特别地将堵漏材料压为更致密的粒子质量体的封堵物并且调节漏失区域以减轻漏 失、卡钻和剥落。在本专利技术的特定方面，涂抹部段包括了套管钻井布置中的套管，或者在衬管钻井 布置中的衬管。在本专利技术的第二备选方面，涂抹部段包括一种安装到钻杆的一部段上或者在常规 钻井布置中钻杆的两部段之间的工具。示出并披露了一套涂抹工具。虽然堵漏材料的第一优选粒度分布范围在从100微米至1500微米的范围中，更 优选地，将该范围扩展到各种更宽的范围，其中，该范围的下限为75微米且甚至低至50微 米。该范围的上限可为约2000微米，约2500微米，约3000微米，约3500微米且包括高达 约4000微米。应当指出的是，在整个范围，大量的粒子应存在于钻井液中以可用于封堵井 漏带或区域。 在特别优选的布置中，堵漏材料包括下列的组合约三分之一的约600微米d50的 精细磨碎坚果壳；约三分之一的1500微米d50的中等磨碎坚果壳；以及三分之一的250微 米d50的粗磨碎的碳酸钙250。d50数值为在该范围内的粒子直径，其中50%的粒子较小且 50%的粒子较大。附图说明结合附图理解，参考以下描述，可最佳地理解本专利技术的实施例以及其另外的优点， 本专利技术的实施例使用一种特殊涂抹工具代替套管钻探技术，在附图中图1为本专利技术的涂抹工具的第一实施例的正视图；图2为在井眼内的涂抹工具的第一实施例的顶视截面图；图3为本专利技术的涂抹工具的第二实施例的正视图；图4为在井眼内的涂抹工具的第二实施例的顶视截面图；图5为本专利技术的涂抹工具的第三实施例的正视图；图6为在井眼内的涂抹工具的第三实施例的顶视截面图；图7为第四实施例、第五实施例和第六实施例的正视图，从本专利技术的涂抹工具的前视 角来看，它们是相似的；图8为涂抹工具的第四实施例的顶视截面图；图9为涂抹工具的第五实施例的顶视截面图；图10为涂抹工具的第六实施例的顶视截面图；图11为涂抹工具的第七实施例的正视图；以及 图12为涂抹工具的第七实施例的顶视图。具体实施方式现转至本专利技术的优选布置，参看附图以使得能更清楚地理解本专利技术。但应了解，本 专利技术的特征和概念可以以其它布置来证明，且本专利技术的范围并不限于所描述或图示的实施 例。本专利技术的范围预期仅受到所附权利要求的范围限制。由于从地面向地下钻出了井筒以经过岩石、砂、页岩、粘土和其它地层这样的许多 层，这些地层中的许多地层是相对地不能渗透的。换言之，这些不能渗透的地层通常不容纳 液体或不允许气体或液体通过。但是，存在着可渗透的地层，且这些可渗透地层中的某些具 有在压力下的流体。流体主要包括盐和淡水，但还可包括油、天然气和这些流体与其它流体 的混合物。在地下在地层中的压力下的流体给钻井操作人员带来问题，因为由钻井设备穿 入这样的地层可释放大量力。在这样的高压流体不受控制地释放到井眼内的情况下，可能 会造成破坏性井喷。如上文所述的那样，为了维持对这些高压流体的控制，已开发了具有高密度的钻 井液来维持井筒压力高于任何预期的地层压力。常规地，通过添加包括较小、但很致密的粒 子的增重剂或增稠剂来实现高密度。这样的增重剂的粒度通常小于100微米。即使没有增 重剂，钻井液通常积聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.28 US 12/790,0761.一种利用在钻柱端部上的钻头以钻井液的最小漏失和最少套管操作用于钻进井筒的方法，其中所述方法包括 a)提供具有颗粒堵漏材料的钻井液，其中所述堵漏材料包括用于实现增强的涂抹裂缝封堵的粒子，其中所述粒子具有从约100微米至约1500微米的粒度分布，且具有在粒度分布的整个范围的大量粒子，且另外其中所述堵漏材料的粒子在钻井液中在从每桶至少0.5磅直到每桶15磅的范围中随着钻井液流动、且也在井筒外围处的任何漏失区域处形成封堵物、且在这样的漏失区域处形成滤饼、并且阻挡或减小从井筒到漏失区域内的流体流动； b)提供钻柱，其具有沿着钻柱的周边的一部分的至少一个涂抹部段以将堵漏材料的滤饼涂抹到漏失区域内，且将堵漏材料压缩为更牢固的封堵物以增强堵漏材料在漏失区域处的性能，其中涂抹部段具有涂抹表面，其具有的有效直径为井筒直径至少约75%，且当所述钻柱旋转时涂抹所述井筒的壁；以及 c)使所述钻柱旋转以将所述井筒进一步钻入到地下，且使涂抹部段转动，从而使得所述涂抹表面沿着所述井筒的内表面涂抹、且特别地将所述堵漏材料压为更致密的粒子的质量体的封堵物、并且调节所述漏失区域以减轻井漏、卡钻和剥落。2.根据权利要求1所述的用于钻进井筒的方法，其特征在于，所述涂抹部段包括套管钻井布置中的套管或者在衬管钻井布置中的衬管。3.根据权利要求1所述的用于钻进井筒的方法，其特征在于，所述涂抹部段包括一种安装到在常规钻井布置中的钻杆的一部段上或者钻杆的两部段之间的工具。4.根据权利要求3所述的用于钻进井筒的方法，其特征在于，安装到钻杆的一部段上或者钻杆的两部段之间的工具包括一种螺旋镘刀，螺旋镘刀布置成具有前表面和主涂抹表面，其中，所述前表面俘获所述粒子，且所述主涂抹表面将所述粒子压成更致密的粒子的质量体。5.根据权利要求3所述的用于钻进井筒的方法，其特征在于，安装到钻杆的一部段上或者钻杆的两部段之间的工具包括绕所述工具而相等地间隔开的至少两个相对平直的镘刀，其中每个镘刀布置成具有前边缘和主涂抹表面，其中所述前表面俘获所述粒子，且所述主涂抹表面将所述粒子压为更致密的粒子的质量体。6.根据权利要求3所述的用于钻进井筒的方法，其特征在于，安装于钻杆的一部段上或者钻杆的两部段之间的工具包括一种螺旋镘刀，所述螺旋镘刀包括通过弹簧加载的附连而安装到接头的相对侧上的镘刀部段以在操作中在径向挠曲，且其中每个镘刀部段包括前表面和主涂抹表面，其中所述前表面俘获所述粒子，且当所述钻柱旋转时所述主涂抹表面将所述粒子压到所述井筒上。7.根据权利要求3所述的用于钻进井筒的方法，其特征在于，安装到钻杆的一部段上或者钻杆的两部段之间的工具包括一种全环绕镘刀，其中当所述钻柱旋转时，所述全环绕镘刀的周围表面将所述粒子压到所述井筒上。8.根据权利要求7所述的用于钻进井筒的方法，其特征在于，所述全环绕镘刀具有在其上端和下端处的锥形表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：DH伯德摩尔，PD斯科特，RD沃茨，
申请(专利权)人：康纳科菲利普斯公司，
类型：
国别省市：