[發(fā)明專利]挖掘流體、挖掘方法及挖掘流體添加劑

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080040429.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN113906194A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 長繩成實(shí);向井竜太郎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國立大學(xué)法人秋田大學(xué);株式會(huì)社鐘化
• 主分類號(hào): E21B21/01
• 分類號(hào): E21B21/01;E21B21/06;E21B41/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 沈雪

本發(fā)明的目的在于提供巖屑輸送及井眼清潔的能力優(yōu)異、環(huán)境負(fù)擔(dān)小的掘削流體。所述掘削流體是含有水、生物可分解纖維、以及增粘劑的挖掘流體，其中，所述增粘劑包含生物分解性多糖類，所述挖掘流體中包含0.01g/L以上且5g/L以下的所述生物分解性多糖類。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及挖掘流體、挖掘方法及挖掘流體添加劑。

背景技術(shù)

挖掘流體也被稱為挖掘泥水，是為了以下各種目的而使用的流體：為了石油開采等而送入坑井，使其在坑井內(nèi)部流動(dòng)，從坑底、鉆頭的附近去除挖掘碎屑(巖屑，cuttings)并運(yùn)至地表；用作鉆頭的潤滑劑、冷卻劑；以及保持坑井的穩(wěn)定性；等。

在坑井挖掘時(shí)，巖屑的沉降、堆積及不充分的井眼清潔會(huì)成為鉆柱的升降操作等非生產(chǎn)時(shí)間的增加、早期的鉆頭磨損、以及鉆具組合(鉆柱的前端)的滯留(換言之，卡住的現(xiàn)象)等挖掘障礙的原因。

巖屑的運(yùn)送(巖屑輸送)取決于挖掘流體的流體特性、坑井的傾斜角、鉆桿的轉(zhuǎn)速、流速、坑井的形狀及其它挖掘參數(shù)。因此，為了改善巖屑輸送，可以舉出在挖掘流體中加入加重劑、分散劑、增粘劑及纖維等添加劑。

在專利文獻(xiàn)1及2中，為了從坑井中排出巖屑，作為這樣的添加劑，記載了選自聚烯烴、聚酯及尼龍的親水性纖維。

預(yù)先對(duì)本發(fā)明所使用的以下用語進(jìn)行說明。

鉆頭：相當(dāng)于挖掘刀。

鉆桿：將轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞至鉆頭的管。鉆桿可以將挖掘流體流入鉆桿內(nèi)而送至鉆頭挖掘部，使挖掘流體在坑井內(nèi)流動(dòng)。

環(huán)空(annulus)部：鉆桿外側(cè)的能夠流過挖掘流體的區(qū)域。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：美國專利第6,164,380號(hào)說明書

專利文獻(xiàn)2：美國專利第6,016,872號(hào)說明書

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

位于鉆桿內(nèi)及鉆頭的附近等高剪切速度區(qū)域的挖掘流體的粘度低時(shí)，能夠減小鉆桿內(nèi)的壓力損失，增大來自鉆頭的挖掘流體的噴流推力，有利于巖屑輸送及井眼清潔的高效化。另外，也能夠從使用后的挖掘流體中高效地去除巖屑。

另一方面，位于環(huán)空部等低剪切速度區(qū)域的挖掘流體的粘度高時(shí)，有利于巖屑輸送及井眼清潔的效率。

對(duì)于現(xiàn)有的挖掘流體而言，將位于高剪切速度區(qū)域的挖掘流體的粘度保持得很低時(shí)，位于低剪切速度區(qū)域的挖掘流體的粘度容易降低。如果位于低剪切速度區(qū)域的挖掘流體的粘度過度降低，則會(huì)背離挖掘流體所要求的流變特性、即假塑性流體或賓漢流體的性質(zhì)，巖屑輸送及井眼清潔的能力不足。

特別是對(duì)于為了石油開發(fā)、天然氣體開發(fā)或地?zé)衢_發(fā)而進(jìn)行的坑井挖掘、特別是為了地?zé)衢_發(fā)而進(jìn)行的坑井挖掘而言，根據(jù)地層的溫度和/或地層的壓力條件，會(huì)發(fā)生不得不使用對(duì)巖屑輸送效率不利的低粘性或低比重的挖掘流體的情況。對(duì)于這樣的狀況下的坑井挖掘而言，如果位于環(huán)空部等低剪切速度區(qū)域的挖掘流體的粘度易于降低，則更進(jìn)一步不利于巖屑輸送及井眼清潔的效率。

另外，對(duì)于添加了現(xiàn)有的添加劑的挖掘流體而言，如果想要提高位于低剪切速度區(qū)域的挖掘流體的粘度，則位于高剪切速度區(qū)域的挖掘流體的粘度也增高，在過高時(shí)會(huì)失去流動(dòng)性。因此，巖屑輸送及井眼清潔的能力不足。

此外，坑井挖掘是為了在平地、山地、江河、運(yùn)河及海洋等任意環(huán)境中形成地表以下的結(jié)構(gòu)而進(jìn)行的，其結(jié)果是生物分解性不足的添加劑被廢棄或投放及殘留在環(huán)境中等造成的環(huán)境負(fù)擔(dān)很大。

本發(fā)明的目的在于提供巖屑輸送及井眼清潔的能力優(yōu)異、環(huán)境負(fù)擔(dān)小的挖掘流體。

解決課題的方法