优先权声明
本申请要求2015年5月27日提交的美国临时申请号62/166,948的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
本说明书涉及水系钻井泥浆组合物和相关方法。
背景
每年使用数百万筒水系泥浆以在海岸和近海钻井环境中勘探和开采油气资源二者。已经在油气、地热、和水钻井行业中使用膨润土泥浆作为钻井泥浆添加剂，以用于孔清洁、钻屑悬浮、地层支撑、和其他钻井操作。膨润土泥浆的常规化学结构与严重的技术限制有关，原因在于对一价和二价盐、不希望的泥浆固体、水泥污染、ph变化、和在100摄氏度以上的温度变化的差的承受能力。标准泥浆系统还与地表下地层如硬石膏、蒸发岩、刺穿盐丘(saltdiapir)、富含粘土的地层、反应性页岩、泥灰岩等具有强的相互作用。因为不能使用盐抑制膨润土泥浆的反应性淡水相，所以它在对蒸发岩、硬石膏和反应性页岩进行钻井中产生严重的钻孔问题，这在许多油田中是经常遇到的。归因于在膨润土泥浆配制物中使用的淡水的高溶解能力，在对页岩、蒸发岩和硬石膏进行钻井时发生孔扩大和循环损失。膨润土泥浆触发的钻孔问题可能会导致设置未计划用的套管柱，使得总体井成本的显著增加，并且还可能会导致需要用于校正的补救措施的差的固井工作。然而，归因于膨润土泥浆的严重的技术限制，在许多油田中它们无法有效用于对蒸发岩、硬石膏、富含粘土且含盐的地层进行钻井。
概述
本说明书描述了通过化学和/或物理处理将被污染的钻井泥浆的性质维持在所需范围内的系统和方法。在一些实例中，方法包括在地下区域中注入钻井泥浆，所述钻井泥浆包含一定量的含有火山灰的第一钻井泥浆添加剂，确定与所述地下区域的工艺相关的气体的存在，和通过将一定量的第二钻井泥浆添加剂注入穿过所述地下区域来中和所述气体，所述第二钻井泥浆添加剂包含气体中和剂。
在一些实施方案中，所述第一钻井泥浆添加剂还包含水、增粘剂和ph缓冲液。确定所述气体的存在可以包括检测所述气体的浓度。气体的浓度还可以包括将气体取样探针连接至所述地下区域和使用所述气体取样探针测量所述气体的浓度。所述气体取样探针可以包括表面监测系统。
在一些实施方案中，确定所述气体的存在可以包括将所述气体的浓度与浓度阈值进行比较。浓度阈值可以是约10份/百万(ppm)。所述方法还可以包括测量与所述第一钻井泥浆添加剂和所述第二钻井泥浆添加剂混合的所述钻井泥浆的一组过滤性质、流变性质和凝胶强度性质。
在所述钻井泥浆中的所述火山灰的量可以在所述钻井泥浆的约5重量％至约8重量％的范围内。所述水的量可以是大于90重量％的量。所述增粘剂的量可以在所述钻井泥浆的约0.3重量％至约0.8重量％的范围内。所述双功能泥浆添加剂的量可以在所述水系钻井泥浆的约0.5％(w/w)至约1％(w/w)的范围内。所述钻井泥浆不包含方石英。所述火山灰呈现约40微米的d50值。所述火山灰可以包含二氧化硅、氧化铝、氢氧化钙、氧化铁、和氧化镁。
在一些实施方案中，所述水可以包含淡水、海水、盐水或地层盐水中的至少一种。所述钻井泥浆添加剂具有小于约100微米的粒度分布。所述钻井泥浆添加剂可以包含洋车前子(psyllium)壳、羟基丙基化淀粉、阿拉伯糖(aribonose)或木糖中的至少一种。所述钻井泥浆添加剂具有在约8cp至约30cp的范围内的粘度。
本公开还提供了另一种方法，所述方法包括以下动作：将钻井泥浆添加剂加入至钻井泥浆，所述钻井泥浆添加剂包含一定量的火山灰和气体中和剂，通过在对井眼进行钻井的同时使包含所述钻井泥浆添加剂的所述钻井泥浆流经地下地层，将响应于对所述井眼进行钻井穿过所述地下地层而从所述地下地层释放的气体的影响中和。
在一些实施方案中，所述钻井泥浆添加剂还包含水、增粘剂和ph缓冲液中的至少一种。在所述钻井泥浆中的所述火山灰的量可以在所述钻井泥浆的约5重量％至约8重量％的范围内。所述水的量可以是大于90重量％的量。所述增粘剂的量可以在所述钻井泥浆的约0.3重量％至约0.8重量％的范围内。所述双功能泥浆添加剂的量可以在所述钻井泥浆的约0.5％(w/w)至约1％(w/w)的范围内。所述钻井泥浆不包含方石英。所述火山灰可以呈现40微米的d50值。所述火山灰可以包含二氧化硅、氧化铝、氢氧化钙、氧化铁和氧化镁。
在一些实施方案中，所述水可以是淡水、海水、盐水、地层盐水或它们的组合。所述钻井泥浆添加剂具有小于约100微米的粒度分布。所述钻井泥浆添加剂可以包含洋车前子壳、羟基丙基化淀粉、阿拉伯糖、木糖、或它们的组合。所述钻井泥浆添加剂具有在8cp至30cp的范围内的粘度。
在以下附图和描述中给出了在本说明书中描述的主题的一个或多个实施方案的详情。根据说明书、附图和权利要求，主题的其他特征、方面、和优点将会变得显而易见。
附图简述
图1示出了用于在地下地层中钻井的实例井系统。
图2是用于中和地下地层中的气体的实例过程的流程图。
图3是用于中和地下地层中的气体的另一个实例过程的流程图。
在各个附图中相似的附图编号和标记表示相似的元件。
详细描述
本说明书涉及通过化学和/或物理处理将被污染的钻井泥浆的性质维持在所需范围内。提供钻井泥浆组合物和相关方法作为本实施方案的实施方案。钻井泥浆组合物含有火山灰并且针对高盐含量、水泥、石灰、和高温的承受能力提供改善的性质。
在地下区域中的井眼形成包括，例如使用钻井装备，对地下区域进行钻井。钻井泥浆被注入并且流经进行钻井的井眼。钻井泥浆用于多个目的，以下描述了其中的一些。有时，在地下区域中捕获的有害气体可以响应于钻井而释放。可以通过将某些钻井添加剂(有时被称为气体中和剂或氧清除剂)加入至钻井泥浆中来中和这样的气体。然而，那些气体中和剂可能会负面影响钻井泥浆的性能。本公开描述了可以与气体中和剂一起加入至钻井泥浆中的钻井添加剂，其降低或消除了气体中和剂对钻井泥浆的负面影响，而不影响气体中和剂中和从地下区域释放的有害气体的能力。
可以实施在本说明书中描述的主题的具体实施方案从而实现以下优点中的一个或多个。本实施方案提供了职业健康、安全与环境(ohse)以及环保的泥浆钻孔添加剂，其不含致癌物质(例如，方石英)。钻孔泥浆提供相对简单的配制物，其容易维持并且自由处置在装备运行附近。作为本实施方案的另一个优点，提出的泥浆组合物允许将氯化钾和泥浆系统中的其他类型的抑制剂结合而不引起泥浆性质的任何改变，从而提供对反应性页岩、粘土、泥灰岩和其他水敏感性地层的抑制。泥浆组合物还对泥浆固体具有较高的承受能力，以防止泥浆的流变和过滤性质的任何大幅改变。泥浆组合物此外还对一价和二价盐具有较高的承受能力，以防止泥浆组合物的流变、凝胶强度、过滤、和泥饼构建性质的任何大幅改变。泥浆承受在每筒泥浆5至25磅范围内的盐浓度并且还承受一价盐(例如，nacl或kcl)和二价盐(例如，cacl2)的饱和水平。在一些实施方案中，泥浆承受高达饱和水平的任何盐浓度。额外的优点是，本实施方案的泥浆组合物对水泥污染具有较高的承受能力，以防止泥浆组合物的流变、凝胶强度、过滤、和泥饼构建性质的任何大幅改变。泥浆组合物的实施方案具有较高的热稳定性(高达100摄氏度)，以防止泥浆系统的流变、凝胶强度、过滤、和泥饼构建性质的任何大幅改变。泥浆组合物的实施方案具有低的美国石油协会(americanpetroleuminstitute，api)和高温/高压(hthp)流体损失，并且允许充分分散并且薄的泥饼沉积在钻孔壁上以降低在高度可透过性地层中的差异粘着的范围。较小的粒度和较高的表面积以及粒子间物理和机械相互作用的变化使得水系钻井泥浆承受两种以上不同污染物如多种类型的钻井固体、生水泥和固化水泥的同时污染。通过降低泥浆处理和泥浆控制成本连同与泥浆有关的钻井问题和相关的非生产时间成本的减少，钻井泥浆添加剂的使用可以降低总钻井成本。由于在火山灰添加剂中不含方石英，所以系统是ohse友好的。在配制物中使用的天然和有机添加剂是环保的。因此，泥浆系统是环境友好的。钻井泥浆添加剂对高达饱和水平的钻井泥浆的盐的高承受能力使得钻井泥浆添加剂高度适用于盐地层钻井。
图1是用于维持在地下地层101中的被污染的钻井泥浆的性质的实例井系统100的图。所示出的实例系统100包括钻井操作的一个或多个组件。通常，例如，固井操作可以将套管和井眼的壁之间的环形空间密封(例如，永久性地)。水泥还可以将地层密封以防止钻井液的损失，并且用于从设置用于引导钻头方向改变的剔除塞(kick-offplug)到塞住以放弃固定初始岩层中的地层流体并且将井的所选择的间隔密封的范围内的操作。
实例井系统100包括在地表面144下方的地下地层中所限定的井眼102(如示出的，图1的底部相对于顶部放大)。井眼102可以包括水平、竖直、弯曲、和/或倾斜区段的任何组合，包括侧向井眼(lateralwellbore)、多边形(multi-lateral)、或其他构造。此外，尽管在地表面144上示出，系统100可以位于海底或水系环境。例如，在一些实施方案中，可以在水体而不是地表面144上部署用于形成井眼102的钻井组合件。例如，在一些实施方案中，地表面144可以是大洋、海湾、海、或在其下可以发现含烃地层的任何其他水体。简而言之，提及的地表面144包括陆地和水表面二者，并且构想了从一个或二个位置形成和/或发展一个或多个斜井眼系统100。
在这个实例中，井眼102包括套管106，其可以在井眼102中进行固井。套管106包括通过套管套环107而末端与末端连接的多个套管区段106a、106b、106c、106d和106e。井系统100包括被配置成在井眼102中展开的工作柱104。在这个实例中，工作柱104在表面144上方终止。工作柱104包括被配置成将材料转移至井眼102中或从井眼102中转移出来的连接的和/或卷曲的管道的管状导管。例如，工作柱104可以将驱替液108传送至井眼102的一部分中或通过井眼102的一部分传送。在示出了钻井工作的上下文的实例中，驱替液108可以是用于迫使水泥浆液110从工作柱104中出来并且进入井眼102和工作柱104之间的环的钻井泥浆。工作柱104还可以传送其他类型的流体，如水泥浆液110和钻井液112。工作柱104可以与流体供应源流体连通。实例流体供应源包括加压箱和/或表面压缩机。在其他实例中，工作柱104可以通过线绳(例如，钢丝绳、滑线(slickline)、e-线、或其他)在井眼102之中和之外展开。
工作柱104可以包括一个或多个井下工具。通常，可定位的井下工具可以包括可以被安装在井下工具中的位置检测器。在一些实例中，位置检测器可以包括气体检测器、套管套环定位器(ccl)、温度传感器、γ射线检测器、或与井系统100相容的不同检测器。可定位的井下工具还可以包括测量在套管内部的流体的其他性质如温度、压力、ph、盐度的装置。在实例工作柱104中的可定位的井下工具的实例可以包括顶部塞114、底部塞116、漂浮套环118、集中器(centralizer)120、引鞋(guideshoe)124、和其他井下工具。可定位的井下工具可以与接收器126偶联，以传输和/或转移(例如，在表面144处)通过位置检测器生成的信号。
在一些实施方案中，每当套管套环定位器移动通过管道套管套环时，可定位的井下工具可以在工作柱104中自动生成表面可检测信号。可以通过表面接收器126测量(例如，连续地或以特定间隔)可定位的井下工具的深度。可定位的井下工具的测量的深度与记录的被检测的信号相对应以产生每个被检测的套管套环的深度的准确记录。
接收器126可以是压力传感器、加速度计、地震检波器、或与井系统100相容的任何其他类型的接收器。接收器126可以与控制系统128连接以处理(例如，在表面144处)通过位置检测器生成的信号。控制系统128被配置成处理通过位置检测器生成的信号并且基于可定位的井下工具的确定的位置执行特定动作以控制流体通过套管的流动。在可定位的井下工具是顶部塞114的情况中，可以使用控制系统128控制驱替液108的组成和体积流量。
驱替液108可以包含任何适当的流体或流体组合物。例如，驱替液108可以是针对高盐含量、水泥、石灰、和高温的承受能力具有改善性质的水系钻井泥浆组合物。在上下文的实例中，钻井泥浆可以包含酸溶液、苯酚二磺酸(pda)、溶剂(例如，水、浆液、盐水、油、或任何适合的组合)和钻井泥浆添加剂。
在一些实施方案中，钻井泥浆添加剂可以包含火山灰、水、增粘剂、ph缓冲液、和双功能泥浆添加剂。火山灰包含二氧化硅、氧化铝、石灰、氧化铁和氧化镁。增粘剂可以以足以为组合物提供足够的粘性性质的量存在。ph缓冲液可以以足以将组合物的ph维持在预定ph范围内的量存在。双功能泥浆添加剂是同时发挥两种功能的添加剂。在本实施方案中使用的双功能添加剂起粘度增强剂的作用，如二级增粘剂，并且还起滤失添加剂的作用。双功能泥浆添加剂不与火山灰发生化学反应。
在钻井液或泥浆内含有的组分的量可以变化。例如，火山灰可以在组合物的约5重量％(重量％)至约8重量％的范围内存在。术语“约”表示具有若干百分数的相关值的近似值，因此约5重量％可以以正或负5％或10％变化。在一个实施方案中，可以使用的火山灰的百分比是约5.35％。水可以以大于组合物的约90重量％的量存在。在一些实施方案中，可以在泥浆组合物配制物中使用的水的百分比是93.6重量％。增粘剂可以在约0.3重量％至约0.8重量％的范围内存在。在一些实施方案中，增粘剂可以以约0.535重量％的量存在，尤其是当增粘剂包含野油菜黄单胞菌(xanthomonascampestris，xc)聚合物时。双功能泥浆添加剂可以在组合物的约0.5质量分数(％(w/w))至约1％(w/w)的范围内存在。
在火山灰中含有的组分和每种组分的量可以变化，尤其是取决于火山灰的来源。火山灰的实例可以包含二氧化硅、氧化铝、石灰(氧化钙)、氧化铁和氧化镁。在一些实施方案中，火山灰可以包含约45.7重量％二氧化硅、约15重量％氢氧化铝、约9重量％石灰、约12重量％氧化铁、和约8重量％氧化镁。火山灰组合物可以不含方石英。
火山灰可以包含在可以通过使用任何具有可编程预定粒度分布廓线的商业粉碎机制造的特定尺寸范围内的粒子。在一些实施方案中，火山灰具有在约20微米至约60微米的范围内的平均粒度分布，具有40微米的主要d50值(d50值表示其中在粒子数量的一半在该值下方的直径)。可以在室温下使用冷水制备本实施方案的泥浆组合物的配制物。在一些实施方案中，可以将成分在大约室温的温度范围混合以制备可行的泥浆配制物，而无需加热。
本实施方案的钻井液是水系的。用于制造本实施方案的钻井液组合物的水的来源可以变化。例如，水可以是淡水、海水、盐水、地层盐水、或它们的组合。水的其他适合的来源对本领域技术人员来说可以是显而易见的并且被认为是在本实施方案的范围内。
双功能泥浆添加剂的性质可以变化，取决于其中使用钻井泥浆的应用。在一些实施方案中，粒度可能是重要的。在一些实施方案中，双功能泥浆添加剂具有小于约100微米的粒度分布。在一些实施方案中，对于双功能泥浆添加剂来说希望的是不与火山灰发生化学反应。在其他应用中，对于双功能泥浆添加剂来说希望的是能够与火山灰物理结合。
可以使用各种类型的化合物作为双功能或分支泥浆添加剂。例如，双功能泥浆添加剂可以包含洋车前子壳、羟基丙基化淀粉、阿拉伯糖、木糖、或它们的组合。可以用作双功能泥浆添加剂的其他适合的化合物对本领域技术人员来说可以是显而易见的并且被认为是在本实施方案的范围内。
在一些实施方案中，当双功能添加剂包含洋车前子壳时，洋车前子壳可以以在约0.5重量％至约1重量％范围内的量存在。在一些实施方案中，洋车前子壳可以以约0.535重量％的量存在。洋车前子壳可以以有效提高泥浆组合物的粘性性质并且控制泥浆组合物的流体损失行为的量存在。洋车前子壳可以用于提高泥浆组合物的流变性质以及本实施方案的泥浆组合物的过滤控制行为。
可以使用各种类型的化合物作为在本实施方案的实施方案中的增粘剂。例如，增粘剂可以包括xc聚合物、水可溶胀性增粘剂、聚丙烯酰胺、聚阴离子纤维素、或它们的组合。在一些实施方案中，增粘剂可以包含xc聚合物作为用于在泥浆系统中产生所需粘性性质的单一功能性增粘剂。在一些实施方案中，当单一功能性增粘剂是xc聚合物时，增粘剂可以用于在泥浆组合物中产生所需的流变和胶凝性质。在一些实施方案中，增粘剂可以是水可溶胀性增粘剂。
在一些实施方案中，将组合物的粘度维持在预定范围内。例如，增粘剂可以将组合物的粘度维持在约8厘泊(cp)至约30cp的范围内。在一些实施方案中，希望的是将组合物的ph维持在预定范围内，以防止反应性页岩、粘土、泥灰岩、和其他水敏感性地层的形成。例如，ph缓冲液可以维持在约9至约10.5；或备选地约9.5至约10的范围内的组合物的ph。可以在本实施方案中使用各种类型的ph缓冲液。例如，ph缓冲液可以包含氢氧化钠、氢氧化钾、石灰、或它们的组合。氢氧化钠可以是5当量浓度(normality)的氢氧化钠。在一些实施方案中，当ph缓冲液是5当量浓度的氢氧化钠时，碱性材料将泥浆组合物保持在碱性范围内以使泥浆组合物对钢管、箱、泵等的腐蚀作用最小化。在一些实施方案中，当ph缓冲液包含氢氧化钠时，氢氧化钠可以以在约2立方厘米至约2.5立方厘米存在；或备选地以约2立方厘米的范围内的量存在。例如，氢氧化钠可以以对于泥浆组合物有效维持约9.5至约10的ph范围的量存在。
与本实施方案的钻井泥浆添加剂(泥浆组合物)混合的钻井泥浆对多种污染物和/或条件具有高承受能力。例如，针对大范围的ph值，本实施方案的泥浆组合物仍然稳定，并且在流变、过滤和泥饼构建性质方面具有可忽略的变化或没有变化。在一些实施方案中，ph值可以在约7至约12之间的范围内，并且在泥浆组合物的流变或过滤行为方面没有大幅改变。
在一些实施方案中，针对大范围的固体含量，泥浆组合物仍然稳定，并且在流变、过滤和泥饼构建性质方面具有可忽略的变化或没有变化。例如，固体的含量可以在约1份/十亿(ppb)至约25ppb之间的范围内，而在泥浆组合物的流变或过滤行为方面没有大幅改变。在一些实施方案中，针对大范围的一价盐污染，泥浆组合物仍然稳定，并且在流变、过滤和泥饼构建性质方面具有可忽略的变化或没有变化。在一些实施方案中，一价盐含量可以在约0ppb至约25ppb之间的范围内，而在泥浆组合物的流变或过滤行为方面没有大幅改变。在一些实施方案中，针对大范围的二价盐污染，泥浆组合物仍然稳定，并且在流变、过滤和泥饼构建性质方面具有可忽略的变化或没有变化。在一些实施方案中，二价盐含量可以在约1ppb至约25ppb之间的范围内，并且在泥浆组合物的流变或过滤行为方面没有大幅改变。在一些实施方案中，针对大范围的水泥污染，泥浆组合物仍然稳定，并且在流变、过滤和泥饼构建性质方面具有可忽略的变化或没有变化。在一些实施方案中，水泥含量可以在约0ppb至约30ppb之间的范围内，并且在泥浆组合物的流变或过滤行为方面没有大幅改变。
在一些实施方案中，针对大范围的温度，泥浆组合物仍然稳定，并且在流变、过滤和泥饼构建性质方面具有可忽略的变化或没有变化。在一些实施方案中，温度可以在约20℃至约100℃之间的范围内，并且在泥浆组合物的流变或过滤行为方面没有大幅改变。除了ph缓冲液、增粘剂、和双功能泥浆添加剂之外，可以在本实施方案中使用其他类型的泥浆添加剂，如作为抑制剂的氯化钾。根据需要，可以在本实施方案中使用的其他适合的添加剂包括交联剂、杀生物剂、破胶剂、缓冲液、表面活性剂、防乳化剂、稳定剂、滤失添加剂、起泡剂、减摩剂等或它们的组合。在本实施方案的泥浆组合物中的增粘剂和双功能添加剂的浓度可以在泥浆系统的约0.5％(w/w)至约1％(w/w)的范围内，以得到希望的流变、过滤和泥饼构建性质。
在一些实施方案中，归因于其以最小钻孔问题对盐地层、反应性页岩地层、和/或松散地层进行钻井的能力，可以使用实例井系统100作为适合的泥浆系统。可以通过加入大于60ppb的水泥将泥浆系统转化为凝胶系堵漏材料(lostcirculationmaterial，lcm)，以起控制钻井时循环损失的天然交联剂的作用。
图2是示出用于通过化学和/或物理处理将被污染的钻井泥浆的性质维持在所需范围内的实例过程200的流程图。在一些实例中，过程200用于辅助在井眼中产生流体。在202，在井中注入钻井泥浆。例如，可以使用参照图1描述的实例系统100注入钻井泥浆。钻井泥浆的组合物可以包含酸溶液、pda和溶剂(例如，水、浆液、盐水、油、或任何适合的组合)。
在204，将气体检测器与井连接。在一些实施方案中，气体检测器可以包括气体取样探针和表面监测系统。例如，可以使用表面监测系统检测在井中h2s的存在。在一些实施方案中，气体检测器可以基于泥浆性质的变化而确定在井中气体(例如，co2和o2)的存在。气体存在的确定还可以包括气体浓度与预定阈值的比较。例如，可以在进行过程200的下一步骤之前连续监测在井中硫化氢h2s的存在，直到其达到10ppm的阈值。气体存在的确定还可以是二进制型的，因此特定气体(例如，二氧化碳co2和氧o2)的任何高于零的浓度的观测结果都可以触发过程200的下一步骤的进行。
在206，制备钻井泥浆添加剂并且在井中注入钻井泥浆添加剂的至少一部分以维持钻井泥浆的稳定性。例如，可以使用参照图1描述的实例系统100注入钻井泥浆添加剂。基于多种技术和环境因素选择在本实施方案中使用的各种泥浆组分的类型和比例。例如，钻井泥浆添加剂的组合物可以包含火山灰、水、增粘剂、ph缓冲液、双功能泥浆添加剂(如参照图1描述的)和额外的气体中和剂。额外的气体中和剂可以是中和在步骤204中确定的气体的化学物质(例如，用于硫化氢h2s中和的葡萄糖酸铁，用于co2中和的氢氧化钙ca(oh)2和/或用于o2中和的硫氢化钠nahs)。为了得到所需的泥浆性质，评价一系列的增粘剂和双功能添加剂的值，以为该实施方案选择最适合的值或值的范围。增粘剂的量可以在本文中所述的最佳值附近的窄范围内变化。还可以适当调节其他泥浆添加剂来改变在本实施方案的泥浆组合物中的火山灰的比例。发现通过将单一功能性增粘剂和双官能添加剂的比率从约1∶1改变为约1∶2，可以制造低或高粘度的钻井泥浆系统以实现某些钻井条件。
在一些实施方案中，过程200还包括连续监测井中的气体并且在整个钻井过程中进一步注入钻井泥浆添加剂(重复步骤204和206)。如用于步骤206的钻井泥浆添加剂的组合物可以适用于在步骤204的测量中确定的变体，因此气体存在的变化的确定可以触发相应中和化学组分的加入以维持所希望的泥浆性质。
图3是示出用于通过化学和/或物理处理将被污染的钻井泥浆的性质维持在所需范围内的实例过程300的流程图。在一些实施方案中，过程300用于辅助在井眼中产生流体。在302，将钻井泥浆添加剂加入至钻井泥浆中以形成环保的水系钻井泥浆混合物。在一些实施方案中，借助高速混合机如hamiltonbeach混合机，使由增粘剂和双功能添加剂辅助的微米尺寸的火山灰粒子基本上均匀地悬浮在钻井泥浆中。在这种配制物中使用的单一和双功能添加剂的组合动作允许使粒子长时间(大于2周)保持悬浮并且因此增强本实施方案的泥浆组合物的长期稳定性以及所有其他泥浆性质。
在304，选择性地测试环保的水系钻井泥浆混合物。例如，测量与钻井操作相关的第一组流体性质。流体性质可以包括环保的水系钻井泥浆的过滤性质(例如，api流体损失行为)、流变性质、触变性质和凝胶强度性质，并且进行测量。在一些实施方案中，将环保的水系钻井泥浆混合物的一部分与一种或多种污染物进一步混合。污染物可以包括一价盐、二价盐、盐水、硬水、钻井固体、生水泥和固化水泥中的至少一种。一价盐可以包括氯化钠nacl和氯化钾kcl。二价盐可以包括氯化钙cacl2。可以测量与钻井操作相关的第二组流体性质。可以将第一组流体性质与第二组流体性质进行比较。该比较可以通过表明测量的性质在钻井泥浆的最佳操作范围内来表明钻井泥浆的稳定性。在一些实施方案中，还测试了在表1-4中列出的其他性质。初始sava泥浆的配方在表1中给出。为了评价泥浆的污染物承受能力而加入的污染物的类型和量在表2中给出。各种污染物对流体损失行为的影响的实验结果在表3中给出。各种污染物对流变性和凝胶强度性质的影响的实验结果在表4中给出。
表1在被泥浆污染物污染之前的基础泥浆组合物
表2基础泥浆sava的污染物承受能力评价的试验计划
表3污染物对流体损失行为的影响的评价
表4污染物对流变性和凝胶强度行为的影响的评价
在306，在井中注入具有在钻井泥浆混合物的最佳操作范围内的性质的环保的水系钻井泥浆以中和气体的影响。在一些实施方案中，如在表1-4中示出的，钻井泥浆混合物的注入额外中和了一种或多种其他污染物，如一价和二价盐。
因此，已经描述了主题的具体实施方案。其他实施方案在以下权利要求的范围内。在一些情况下，在权利要求中叙述的行为可以以不同顺序进行并且仍然实现理想结果。另外，在附图中描述的过程并非必须需要所示的具体顺序或先后顺序以实现理想结果。