用于井眼流体中的颗粒制造技术

本发明专利技术提供了一种制造用于井眼中的固相的含重晶石的材料的方法。该方法包括提供具有相对小的颗粒的含重晶石的材料的步骤，所述颗粒的粒度分布为至少50体积%的颗粒具有1μm至10μm范围内的直径，至少90体积%的颗粒具有4μm至20μm范围内的直径；以及将所述含重晶石的材料与液体接触，以形成相对大的颗粒，所述颗粒的粒度分布为至少90体积%的颗粒具有至少30μm的直径。在此还描述了一种使用包含含重晶石的材料的流体来处理井眼的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于井眼流体中的颗粒
本专利技术涉及用于井眼流体中的重晶石增重剂，特别是用于钻孔流体中的重晶石增重剂。
技术介绍
钻孔流体在钻探石油和天然气的整个过程中发挥了许多重要的功能。其中一个功能是在钻头碾磨穿过地壳时对所述钻头进行冷却和润滑。随着钻头下行，其产生“钻屑”，或者小块石头、粘土、页岩或沙子。井眼流体用于将这些钻屑向上传输返回地表。在钻孔过程中，将称为“套管”的大管插入井内，以为井眼加上衬套（line），并提供稳定性。本领域技术人员应理解，这些未加套管的井眼段暴露于储集层的高压，必须在能够设置套管之前对其进行稳定；否则，可能发生储集层的“井涌”或在极端情况下发生“井喷”——储集层流体向井眼内灾难性地、不受控制地流入。如果监控得当，井眼流体可以提供足够的压力稳定性，来对抗储集层流体的这种流入。区别各种不同井眼流体在实现这些功能中的有效性的决定性特征是密度，或每单位体积的质量。井眼流体必须具有足够的密度，以将钻屑带至地表。通过增加井眼流体施加在井下地层表面上的压力，密度也有助于井眼的稳定性。钻孔内的流体柱施加液体静压力（也称水头压力），该压力与孔的深度和所述流体的密度成比例。因此，可以稳定钻孔且防止不期望的储集层流体流入的方法是，小心监控井眼流体的密度以保证维持足够大的液体静压力。增加井眼流体的密度是期望已久的，而且，并不意外存在各种不同的方法。一种方法是向井眼流体中添加盐水形式的溶解盐，如氯化钠、氯化钙和溴化钙。另一种方法是将惰性的、高密度颗粒加入至井眼流体，以形成密度增加的悬浮液。这些惰性的、高密度颗粒通常称为“增重剂”，并典型地包括粉末状的重晶石、方解石或赤铁矿矿物。天然存在的重晶石（硫酸钡）已用作钻孔流体中的增重剂多年。钻孔级重晶石经常由含硫酸钡的矿石生产，所述矿石或者来自单一源或者通过将几个来源的材料混合而获得。它可以包含除硫酸钡矿物之外的其它材料，并因而其颜色可以从灰白色变化为灰色或红棕色。美国石油协会（AmericanPetroleumInstitute,API）已经发布了磨碎的重晶石必须遵循的国际标准。这些标准可参见于API规范13A，第2节。其它材料（例如细碎的金属）已经被用作井眼流体用增重剂，例如见于PCT专利申请WO085/05118中，所述专利申请公开了使用直径小于250μm并且优选为15-75μm的球形的铁颗粒，而且还已提出公开于US专利NO.4217229中的碳酸钙和碳酸铁作为增重剂。本领域已知的是，在钻孔过程中增重剂以及钻屑可能产生沉降或“下陷（sag）”，这可能产生与井相关的众多问题，如循环液漏失、井眼失控、卡钻（stuckpipe）和较差的固井作业。颗粒从井眼流体中沉降出来，发生下陷现象。这种沉降导致泥浆密度或“泥浆比重（mudweight）”的显著局部变化，使得高于标称的或期望的泥浆比重的情况以及低于标称的或期望的泥浆比重的情况同时发生。该现象通常在所述井眼流体自下而上循环一个往返、测井或套管运行后出现。通常，在自下而上的循环中，轻泥浆之后紧随重泥浆。下陷受到与操作实践或钻孔液体状况相关的多个因素的影响，所述因素如低剪切条件，钻柱转数、时间、钻孔设计、钻孔液体配方和性能，增重剂的质量。下陷现象容易发生在斜井中，最严重的下陷现象发生在大位移井中。对于使用颗粒增重剂的钻孔流体而言，已知发生了差压卡钻（differentialsticking）或所述颗粒增重剂在所述井眼的低侧上的沉降。粒度和密度决定了增重剂的质量，这又与下陷程度相关。例如，可以看出，理论上更轻和更细的颗粒将下陷更少。然而，经常减小增重剂的粒度导致流体粘度的不期望的增加，尤其是其塑性粘度的不期望的增加。塑性粘度一般被理解为内部对流体流动的阻力的度量，这可归因于给定流体中存在的固体的总量、类型或尺寸大小。理论上说，可归因于粒度减小的这种塑性粘度的增加——以及由此增加总的粒子表面积——由吸附到颗粒表面的流体（如水或钻孔流体）的体积的相应增加而造成。因此，粒度小于10μm是十分不利的。例如，WO2005/11874通过以下方式克服了这一问题：其采用平均颗粒直径在1微米至8微米之间的重晶石增重剂，其密度增加了，因此可抵抗下陷，而没有显著的粘度增加。该增重剂非常成功地达到了其预期目的的功能。然而，本专利技术的专利技术人已经注意到，WO2005/11874中描述的重晶石基的颗粒的一个局限在于它们的运输十分困难。传统上将小颗粒从筒仓气动运输至驳船，之后运输至钻孔设施上，所述运输通过使用管来吹动所述颗粒而进行。通常由第三方在不同位置提供用于所述运输的设施，在所述不同位置处将干燥的颗粒在制造商和最终用户之间的各种不同位置以这种方式移动。在油漆工业中使用专用吹风器以移动如WO2005/11874所描述的那些尺寸的颗粒，但是考虑到现有的气动基础设施对于大多数其它颗粒能够胜任，本专利技术的专利技术人认为替换该气动基础设施来传送颗粒不切实际。例如，对在WO2005/11874中描述的重晶石颗粒的供应已被限制为大袋式提供，而其运输成本较高，并且对于某些装置而言，不可能以这种方式利用颗粒，因此限制了产品的市场。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是克服或减轻现有技术中的问题或限制。根据本专利技术的第一方面，提供了一种制造用于井眼中的固相的含重晶石的材料的方法，所述方法包括：提供具有相对小的颗粒的含重晶石的材料，所述颗粒的粒度分布为至少50体积%的颗粒具有1μm至10μm范围内的直径，至少90体积%的颗粒具有4μm至20μm范围内的直径；将所述含重晶石的材料与液体接触，以形成相对大的颗粒，所述颗粒的粒度分布为至少90体积%的颗粒具有至少30μm的直径。本专利技术还提供了一种使用流体处理井眼的方法，所述方法包括：（a）提供具有相对大的颗粒的含重晶石的材料，所述颗粒的粒度分布为至少90体积%的颗粒具有至少30μm的直径；（b）将所述含重晶石的材料在剪切条件下分散至液体中，从而使分散后所述流体包含相对小的颗粒，所述颗粒的粒度分布为至少50体积%的颗粒具有1μm至10μm范围内的直径，至少90体积%的颗粒具有4μm至20μm范围内的直径；（c）将含重晶石的材料导入至井眼。步骤（b）和（c）可以按顺序或同时进行，但是优选地，步骤（b）在步骤（c）之前实施。通常步骤（c）包括将包含所述含重晶石的材料的流体导入所述井眼中。根据本专利技术的第三方面，提供一种含重晶石的材料，该材料具有相对大的颗粒，所述颗粒的粒度分布为至少90体积%的颗粒具有至少30μm的直径；以及附聚剂。本专利技术的实施方案的一个优点是，可以将相对大的颗粒借助常规的气动设备和方法移动，因为它们大得足以采用这种方式处理。而且使用时它们回复到相对小的颗粒，从而保持这种粒度下的有益特性。具体实施方式相对小的颗粒和相对大的颗粒中的所述“相对”，意味着彼此之间的尺寸相对性。优选，相对大的颗粒的粒度分布为，至少90体积%的颗粒具有至少40μm的直径，优选至少50μm的直径。优选，至少90体积%的相对大的颗粒具有不大于100μm的直径，优选不大于90μm的直径。然而某些实施方案可具有大得多的直径，因为较大颗粒可以气动传输。因此某些实施方案具有至少90%的相对大的颗粒，其尺寸在500μm以上，可能在700μm以上，任选地位于700-9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】2011.01.12 GB 1100456.11.制造用于井眼中的固相的含重晶石的材料的方法，所述方法包括：提供具有相对小的颗粒的含重晶石的材料，所述颗粒的粒度分布为至少50体积％的颗粒具有1μm至10μm范围内的直径，至少90体积％的颗粒具有4μm至20μm范围内的直径；将所述含重晶石的材料与液体接触，以形成相对大的颗粒，所述颗粒的粒度分布为至少90体积％的颗粒具有至少30μm的直径，其中在形成相对大的颗粒后，将这些相对大的颗粒部分干燥，以失去其液体的0.1-10重量％，并且所述液体为附聚剂。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述相对大的颗粒的粒度分布为，至少90体积％的颗粒具有至少40μm的直径。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述相对大的颗粒的粒度分布为，至少90体积％的颗粒具有700-900μm范围内的直径。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中提供0.6-10重量％的液体/含重晶石的材料。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述液体包含选自下述物质中的一种或多种：氯化钠、氯化钙、木素磺酸盐、天然树胶产品、二醇、和可商购的粘合剂。6.使用流体处理井眼的方法，所述方法包括：(a)提供根据权利要求1-5任一项所述的方法制备的部分干燥的具有相对大的颗粒的含重晶石的材料，所述颗粒的粒度分布为至少90体积％的颗粒具有至少30μm的直径；(...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·马萨姆，R·宾厄姆，M·菲利普，
申请(专利权)人：MI钻井液英国有限公司，
类型：
国别省市：