[发明专利]固井方法

说明书

本发明涉及固井方法。

采用由安装在钻杆底端的侧旋转钻头所组成的旋转钻井装置以完成旋转钻井。当向地下旋转产生井眼时，钻头受到重压。钻柱是中空的，而且当井眼加深时将管状部件接到钻柱上以增加其长度，在旋转钻井时，可以通过旋转钻柱和/或通过驱动装在钻柱底端的下孔电动机来使钻头转动。

这种旋转钻井过程产生大量的摩擦，会产生热量，以及被穿透的岩层的碎块。岩层碎块必须从井眼中取出，而且必须使钻头冷却以延长其使用寿命，所有这两个必要条件可以通过将液体沿钻柱内向下和在钻杆和井眼之间向上到达地面的循环来完成。

一旦井眼已经钻到预想的深度，最好能分隔出井眼所穿过的分离的区域，地带或地层。为了能从地层中抽出液体，必须从地面向下在钻孔内插入导管(套管)，并且在套管内安装衬管。

此时必须用一种材料填充套管和井眼壁之间或者衬管和套管之间的环形区域，这种材料含将环形区密封，并且为套管或衬管提供结构支撑，这通常被称为固井。

为了获得良好的固井作业，必须用水泥浆置换所有来自环形空间的钻井泥浆。由于钻井液和水泥通常不相容，便使置换效率降低了。

未置换的泥浆(固井后仍留在井眼中的泥浆)和泥饼是不能令人满意的固井作业的主要原因。由于未置换的泥浆和泥饼不固化或粘结到套管、井壁或其固化水泥上，泥浆和泥饼不能合适地支撑套管，后者会使环形空间气体或液体迁移。

常常用含有油作为内乳化相的水基泥浆钻井。这些泥浆统作乳化泥浆或乳化钻井液。举例来说，这些乳化泥浆用以降低钻具扭矩和摩擦，防止泥包钻头。但是，井眼中存油甚至可能进一步降低置换效率和以后用传统的水基波特兰水泥浆加固。

钻井业已试图克服上述问题，采用了多项技术用水泥置换钻井液，例如采用湍流、套管移动(往复运动/旋转)、套管设备(扶正器，引流器，泥饼刮子)和特殊的隔离装置和洗液，这些仅取得有限的成功。当得不到良好的固井操作时，可能需要在高压下通过往环形空间打孔的方法打入套管和挤压水泥，以及填入最初没有适当固井的区域。通常，这种挤压加固并不成功，这种失败可能最终导致放弃打孔。

固井的主要目的之一是在井的环形空间获得良好的区域隔离。通过密封水泥和井壁取得了有效的区域隔离。水泥和井壁的界面一般是水泥和钻井液泥饼之间的界面，而泥饼是许多固井问题的来源。如果泥饼硬化，永久粘合到井底界面和水泥上并提供水硬性密封的话，则又可取得很好的区域隔离。

在油井套管和周围井眼之间环形区的加固已经实施了90年以上。很早以前人们就已经认识到将环形空间内的钻井液固化以减少加固套管的费用可能是有益的，美国2649 160号和3887009号专利揭示了沿着这一路线人们已经进行了几十年的各种努力。然而，尽管这些技术估计会能操作，但过去了许多年还没有达到商业化可实施。美国3499 491号专利说明书描述了在这一方向上的另一种努力，其中在水状的钻井液中使用普通水泥(波特兰水泥)以形成泥浆混凝土、然而，普通水泥对水与固体的比值非常敏感。既使在理想条件下，仅仅少量增加固体的时就会导致非常粘稠体。另一方面，仅仅稍微降低一点固体的量就会导致产生一种非常弱的结构的组成，这些问题在试图在钻井液中使用普通水泥时会更加严重。因此，当这种技术在商业上使用，就会产生严重的缺欠。

概括地讲，作为胶结材料的矿渣已在美国专利3557876号专利说明书中予以说明。

本发明的一个目的是在钻井中获取乳化泥浆中存油的利益，而对后序固井没有不利影响。

本发明的另一目的是改善钻井液和用于固井的胶结料浆之间的相容性问题。

本发明的又一目的是提供一种固井的方法，该方法提供了井眼和套管之间良好的粘结。

本发明的再一目的是提供就地凝固乳化泥浆的方法。

本发明的又一目的是提供可凝固的普通泥饼。

为此目的，本发明固井方法包括以下步骤：

用水包油型乳化钻井液钻孔，由此得到用过的钻井液；

合并包括水、高炉矿渣和激活剂的诸成分以制备胶结料浆；

井眼中放入一根管子；

使胶结料浆向下通过该管子；以及

将胶结料浆向上排入该管子周围的套管。

在另一方案中，钻井液含高炉矿渣。

按照本发明，实现了油于乳化钻井液中的改进的效益，而且不破坏固井的整体性。