在墨西哥灣和世界其他地區，當鉆遇孔隙壓力枯竭的砂巖層時常遭遇井漏，這是因為井筒內鉆井液的液柱壓力大于地層的孔隙壓力，除了因天然裂縫或溶洞地層可能導致鉆井液漏失外，巨大的上覆壓力也能誘發裂縫，使整個鉆井液漏入地層。傳統的解決方法是采用顆粒狀堵漏材料封堵漏層，大致的設想是在鉆井液中加入合適尺寸的固體顆粒，顆粒的大小與井下遭遇裂縫的寬度相吻合，堵漏漿泵入井下后讓鉆井液中的固體顆粒在裂縫入口形成搭橋或橋接，按設計要求在井壁形成較為堅固的泥餅，驅使堵漏漿進入裂縫入口的壓力會在某一時刻達到平衡，從而使固體顆粒承擔起支撐地層環向應力的任務，環向應力來自于鄰近井筒的地層，這種方法在該行業通常被稱作“應力籠框”，意思是隔離地層應力，使其對井筒產生的負面影響降至最小。
堵漏需要的新材料
堵漏材料尺寸、形狀、取向和材料類型各有不同，但仍具有相當的共性， 確定井漏后進行堵漏作業，這可能會耗費大量時間，具體取決于井的深度，即使是這樣，由于細顆粒的遷移和流失，顆粒堵漏法對產層來說也不是沒有風險，某種情況下，一些泵入井下的可治愈裂縫的顆粒藥劑可能會滯留于井底并保持在那兒，之后鉆井將其鉆穿帶出井眼。
該行業顯然需要一種應對鉆井作業鉆遇壓力枯竭地層的新方法，最初的目標是開發一種合成的反相乳液體系，通過有效增大鉆井壓力窗口來持續加固井筒，換句話說，建造一種增強的泥餅，一種能從根本上增大破裂壓力的泥餅。最終，研發出一種合成基的鉆井液添加劑的共混液，它能增強并加固鉆井期間即將著床于井壁的泥餅，隨著開發液的使用，因鉆井液侵入地層導致裂縫擴散或傳播的壓力可能會增大，不需要額外的固體顆?；騻鹘y堵漏材料， 井壁就能不斷得到加固，安全的鉆井壓力窗口就能得到增大。
增強泥餅強度與彈性
隨著該項目與相應添加劑包研發的開展，人們發現需要一種潛在的瞬間即能產生作用的處治方法。一種能使泥餅強度增強的方法應該是最佳的應對方法，借助相應添加劑包研發的智能泥餅必須能快速地著床在井壁表面，需比傳統的合成鉆井液形成的泥餅要更加堅固，如果泥餅背后井壁表面的巖石出現開裂的情況， 智能泥餅還需更具彈性。為了達到這一特性，整個泥漿必須快速地去液態化， 從而封堵住地層，隔離并阻止泥漿侵入地層，這種現象也可被認為是一種相對壓平或完全隔離濾出液進入地層的高初始噴射濾失現象。為了找到與基線相比較的添加劑濃度，經過大量嘗試，為這一特性最初篩選出各種不同1.68g/cm 3 的候選液，作為簡化的合成流體。
審查篩選
在最初范圍的尋找和篩選中，我們配制出了新的實驗室鉆井液，并在滾筒爐中進行了 65℃的老化處理，下面從各種配方中挑選一個樣本簡要介紹一下探索過程；當然，我們關注的是對鉆井液流變學的影響，不過，這并不是我們主要的篩選工具，我們使用一種標準滲透率堵漏檢測儀，針對此次取樣，試驗過程中溫度加熱至 121℃時施加了一個表壓為 17.2MPa 的壓差，并讓靜態泥餅著床在一個介質盤上，同時監測濾液收集，記錄濾液體積，觀察初始濾失量，此外，收集一小時的濾液總量。通常試驗是通過一個鋁砂石或其它陶瓷來進行的，選擇何種滲透率的石盤取決于實驗者的要求。最初，我們采用了 40 微米的石盤進行試驗，但很快就變為用實際砂巖地層中切割來石盤進行試驗，為了更能代表油田地下的巖石屬性，這些砂巖具有高、中、低不同的滲透率，圖 1 展示了這種噴射濾失及加固包和泥餅的封堵表現。基準配方相當于一種合成基鉆井液體系，這種鉆井液體系含有一些添加劑，它能起到增壓和壓平鉆井液、使其緊貼井壁、去除流變學的作用。如以上所述，其主要的衡量標準是獨特的失水特性及后續泥餅的增強特性，由于密度范圍約為1.44g~1.92g/cm 3 之間，大多數配方都配成了 1.68g/cm 3 的密度，合成水比在 75/25 和 80/20 之間，加入一些組分后水相會增加；為了使其余的配方與基準相同，真正觀察到泥餅加固劑的效果，沒有對合成水比進行調整。
地層壓裂試驗
除了配方篩選外，還對不同形狀的各種砂巖巖心進行了壓裂試驗，最初的目標是驗證概念，在常規設備上進行了壓裂試驗，試驗了未加權的基準配方和一種早期版本的提高井筒強度的加固包，所謂“未加權”是指所有數據的重要性一律平等對待，以確定加固包確實能提高裂縫延伸壓力和破裂壓力；這些設備能夠模擬上覆壓力，以及在矩形砂巖上模擬最大和最小水平圍壓應力，或在圓柱形砂巖上模擬水平圍壓應力。
這些實驗是在室溫下做的，準備好壓裂液樣品，將其注入進一個預飽和的巖心中，所有的實驗巖心都被飽和浸透， 但未施加孔隙壓力，為了方便起見，一般用水來使巖心飽和浸透，隨著巖心樣品在模擬井下壓力的作用下，接著，以一個恒定的流速將候選的壓裂液泵入巖心井筒中，并利用數據采集系統對包括井筒壓力在內的壓力進行監測。在概念實驗的驗證中，采用強化井筒的加固包，以更高的壓力將加固液壓入巖心樣品，從而使破裂壓力得到大的提高。根據井筒壓力導數變化的計算，裂縫起裂壓力與基線相似，因此，增強的添加劑包確實能夠加固井筒，而不需使用傳統的顆粒堵漏材料。
模擬裂縫口增大
另一個主要的開發工具是一種定制的高壓裂縫測試儀，這種設備能模擬一個固定寬度或開口變大的裂縫，圖 2 給出了這種設備的原理圖；整個測試過程中，為了保持連續性，采用了定制的固定滲透率的鋁硅石盤片，制備好候選的配方制劑，然后，注入進測試器具；在裝置內部，兩個鋁硅石盤，一個帶有一個井筒孔，在承壓下產生一個閉合的裂縫，然后，樣本制劑以恒定的流量被注入進井筒孔，同時，通過數據采集系統監測井筒壓力、圍壓，以及它們之間的壓差。
整個實驗過程中，關閉石盤的壓力被緩慢去除，于是裂縫寬度或模擬的裂縫口慢慢地張開，通過使用該設備的線性垂直位置傳感器，記錄下由傳感器測量的因井筒壓力損失導致泥餅失效或強度不足所致的裂縫寬度，并與改進后的井筒加固包的效果相比較，更為成功的井筒加固包能夠封堵較大寬度（以微米測量）的裂縫，裂縫寬度可以是從完全閉合或零微米開始張開、逐漸增大、直至出現漏失時的裂縫寬度；隨著開發工作的繼續，成功的加固包被重新試驗，借助滲透率封堵儀測試液體流失，并檢查流變學性能。
大塊砂巖壓裂
我 們 在 壓 裂 方 面 所 做 的 工 作確實找到了將大塊砂巖樣本移動所需 的 條 件， 幸 運 的 是， 斯 倫 貝 謝旗下的 M-I SWACO 公司有機會在 TerraTek 服務公司授權使用這種試驗設備，他們在一臺大型壓裂試驗機上進行了兩次試驗，所用的樣本石盤和巖心非常接近真實的巖石特性，大部分開發工作都是在TerraTek 服務公司完成的，場地試驗為項目的技術研發提供了最佳條件，在休斯頓配制好基準配方和以基準配方開發的增強井筒強度的加固包（配方 B），并將這些制劑運抵 TerraTek 公司的試驗場地，在那兒對制劑再進行均勻調制和檢查，以確保制劑的基本屬性，例如流變學性能。大塊砂巖樣本的制備是一個漫長過程，包括：對巖石塊進行飽和處理、在試驗孔中鑲嵌一個模擬襯砌并將其固定好，以及將砂巖塊體裝入應力試驗架中，砂巖樣本的測量尺寸為 27.25″ ×27.25″ ×32”，模擬井眼的孔徑為 1”，一旦做完這些工作就可將砂巖塊放置在試驗架中， 安裝液壓千斤頂和試驗艙蓋，接著，對砂巖樣本施加適當的上覆壓力，以模擬井下地層的壓力條件；為了獲得實際現場中井眼兩側壓裂模擬可能存在的應力差，以 1.5:1的比例施加最大和最小水平圍壓應力，兩次試驗每次均以 5 毫升 / 分鐘的恒定流速注入液體，下面對場地試驗結果做一下闡述。
性能表現
在 TerraTek 公司對大塊砂巖所做的場地壓裂試驗結果相當有趣，通過所觀察到的更高的破裂壓力，不僅證實并確定了井筒加固包，而且，還證實了斯倫貝謝古爾德研究中心 John Cook 提出的持續井筒加固的壓裂模型，該模型能計算模擬的裂縫開口，通過計算出的泥餅背后較大的裂縫寬度和長度來看，裂縫模型計算驗證了加固效果，見圖 3。場地試驗的另一個效果是自治愈性觀察，泥餅失效被認為始于一種針狀孔，針狀孔一旦張開，就會使整個鉆井液進入裂縫，并使裂縫延伸擴散。如下圖場地試驗結果所 示， 井 筒 加 固 劑 不 僅 能 使 砂 巖的 破 裂 壓 力 提 高 近 600psi（4.14MPa），壓力對時間的曲線中較大的鋸齒形突顯了加固后的泥餅不僅具有再封堵能力，還能使井筒承壓能力再提高 600~700psi（4.14~4.8MPa）。
另 外， 試 驗 還 顯 示， 通 過 地層損害、滲透率恢復試驗證實，地層的封堵效果還得到了增強；滲透率恢復不僅提高了 6~7%，更重要的是，流動初始壓力降低了一個數量 級， 從 25psi（0.17MPa） 降 至2psi（0.014MPa）。
力枯竭的地層提高 0.5 磅 / 桶，這一技術還能在一種情況下使用，當遭遇井漏時，只需通過降低泵速從而降低井下壓力和當量循環密度 ECD的方法，鉆井作業可以繼續進行，不需要上提鉆具，向壓力枯竭的漏層泵入大顆粒堵漏材料。
加固能力
圖 4 是兩個大塊砂巖樣本的場地試驗，它們都是以側面剖心進行分析的，砂巖樣本沒有被水平圍壓完全壓裂。通過提高破裂壓力近 4.14MPa，井筒強度得到了提高，場地試驗獲得了成功。隨著井下溫度的升高，這種強度提高的潛力甚至會更大，這種方法可以使鉆井壓力窗口在壓。
自治愈泥餅
下面給出兩塊巖心基準配方和B 配方試驗解析的 CT 掃描圖像，結果表明，泥餅在破裂時所具有的自我愈合能力，盡管樣本液與水平圍壓已建立起液流連通，但泥餅仍能重新愈合封住漏層，允許泥餅后面的裂縫在繼續傳播，注意配方 B試驗的巖心裂縫是如何通過砂巖樣本繼續傳播的見圖 5。
未來的開發工作包括繼續采用
井筒加固包處理現場鉆井液，雖然這方面的工作已經開始，但還需優化，以往所做的大量開發工作是在清潔的實驗室建造的樣本上進行的；另外，還需對溫度效應進行大量研究，場地試驗的結果驗證了概念的正確性，但試驗必須在環境溫度下進行；另外，用高壓裂縫測試儀測試裂縫開口增大的試驗要在常溫下進行；未來的工作還包括改進設備，使其能在高溫下進行試驗，初步跡象表明，隨著溫度效應的顯現，試驗效果將會得到改善。
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