Введение в ствол скважины флюида, содержащего печную пыль, через компоновку низа бурильной колонны

Введение в ствол скважины флюида, содержащего печную пыль, через компоновку низа бурильной колонны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Варианты реализации изобретения относятся к подземным операциям, и, в некоторых вариантах реализации изобретения, к введению флюидов, содержащих печную пыль, в ствол скважины через компоновку низа бурильной колонны.

Обычно скважины бурят в земле для получения доступа к природным залежам углеводородов и других полезных ресурсов, залегающих в геологических формациях в земной коре. Скважины можно бурить путем вращения бурового долота, которое находится на компоновке низа бурильной колонны, на дальнем конце колонны бурильных труб. При традиционном бурении ствол скважины пробуривают до нужной глубины, а затем обсаживают его трубой большего диаметра, что обычно называют креплением обсадными трубами. Перед введением обсадных труб и их цементированием по месту, колонны бурильных труб и буровое долото удаляют из ствола скважины. После цементирования обсадных труб по месту бурение продолжают. В некоторых случаях применяют так называемую технологию "обсадного бурения", в которой вместо бурильной колонны используют колонну обсадных труб. Как и в случае колонны бурильных труб, буровое долото присоединяют к обсадным трубам, которые используют для передачи буровому долоту крутящей и осевой силы. Когда ствол скважины пробурен до нужной глубины, обсадные трубы можно цементировать по месту. В некоторых случаях цементные композиции и связанные с ними вытесняющие жидкости, которые используют в операции цементирования, заводят в ствол скважины через компоновку низа бурильной колонны. Обсадное бурение дает возможность бурить скважину и производить обсадку без задержек, связанных с удалением из ствола бурового долота и колонны бурильных труб.

При бурении и обсадке ствола скважины можно использовать множество различных флюидов. Например, буровой раствор может закачиваться вниз через колонну бурильных труб (или обсадных труб), выходить наружу через буровое долото и возвращаться на поверхность через кольцевое пространство между колонной бурильных труб и стенкой ствола скважины. Буровой раствор может обеспечивать смазывание и охлаждение бурового долота, а также выносить на поверхность буровые отходы. В этих операциях можно использовать также вытесняющие жидкости. Например, вытесняющую жидкость можно использовать для вытеснения буровых растворов из ствола скважины перед введением другой жидкости, такой как цементная композиция. Для цементирования обсадных труб в стволе скважины, можно использовать цементные композиции. Цементной композиции можно давать возможность схватываться в кольцевом пространстве между обсадной трубой и стенкой ствола скважины, тем самым формируя оболочку из затвердевшего цемента (например, цементную оболочку), которая будет поддерживать и позиционировать колонну труб в стволе скважины и соединять наружную поверхность колонны труб со стенками ствола скважины. Хотя при бурении и обсадке ствола скважины используется, с определенным успехом, множество различных флюидов, существует потребность в улучшенных флюидах и технологии для их применения в подземных формациях.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Данные графические материалы иллюстрируют определенные аспекты некоторых вариантов реализации изобретения, и их не следует использовать для ограничения или определения границ объема изобретения.

ФИГ. 1 представляет собой схематическое изображение системы, приведенной в качестве примера, которую можно использовать для обсадки в ходе бурения, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

ФИГ. 2 представляет собой схематическое изображение системы, приведенной в качестве примера, которую можно использовать для обсадки в ходе наклонно направленного бурения, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

ФИГ. 3 и 4 представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие перемещение бурового раствора при введении вытесняющей жидкости и цементной композиции через компоновку низа бурильной колонны, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

ФИГ. 5 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее оборудование для введения цементной композиции в ствол скважины в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

ФИГ. 6 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую измеренные значения статического напряжения сдвига раствора при различных значениях температуры и давления в зависимости от времени, для приведенного в качестве примера флюида для обработки приствольной зоны.

ФИГ. 7 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую измеренные значения статического напряжения сдвига раствора при различных значениях температуры и давления в зависимости от времени, для приведенного в качестве примера флюида для обработки приствольной зоны.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты реализации изобретения относятся к подземным операциям и, в некоторых вариантах реализации изобретения, к введению в ствол скважины флюида для обработки приствольной зоны, содержащего печную пыль, через компоновку низа бурильной колонны. В конкретных вариантах реализации изобретения компоновка низа бурильной колонны может быть присоединена к трубчатому элементу, такому как бурильная труба и/или обсадная труба. Например, обрабатывающий флюид можно использовать в операции обсадного бурения, причем его можно вводить в ствол скважины через компоновку низа, присоединенную к дальнему концу обсадной колонны. В некоторых вариантах реализации изобретения, обрабатывающий флюид можно вводить через буровое долото на дальнем конце компоновки низа бурильной колонны. Термин "обрабатывающий флюид" не обозначает какую-либо конкретную функцию флюида или его компонента. Обрабатывающие флюиды могут использоваться, например, при бурении, завершении, добыче, подземном ремонте или в любом способе подготовки скважины и/или оборудования для добычи материалов, залегающих в подземном пласте, через который проходит ствол скважины.

На ФИГ. 1 проиллюстрирована система обсадного бурения 100 в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Как проиллюстрировано, система обсадного бурения 100 может содержать буровую платформу 102, на которую опирается буровая вышка 104, оснащенная талевым блоком 106 для подъема и спуска обсадной колонны 108. Обсадная колонна 108 может, в общем случае, быть трубчатой, и содержать колонну труб, включая направляющую обсадную колонну, первую технологическую колонну, промежуточную обсадную колонну, эксплуатационную обсадную колонну или эксплуатационный хвостовик. Чтобы сформировать обсадную колонну 108, для скрепления соединений труб можно использовать муфты обсадной колонны или другие подходящие соединительные муфты. В некоторых вариантах реализации изобретения оборудование для заканчивания скважины можно присоединять к обсадной колонне 108. Отдельные компоненты обсадной колонны 108 не проиллюстрированы на ФИГ. 1. В операции обсадного бурения обсадная колонна 108 имеет, в общем случае, трубчатый элемент большего диаметра, чем у трубчатого элемента, обычно используемого при бурении. Ведущая труба 110 может поддерживать обсадную колонну 108 в процессе ее спуска через роторный стол 112. Компоновка низа бурильной колонны 114 может быть соединена с дальним концом обсадной колонны 108. Компоновка низа бурильной колонны 114 может быть извлекаемой или неизвлекаемой. Компоновка низа бурильной колонны 114 может содержать на дальнем конце буровое долото 116 и может приводиться в движение забойным двигателем и/или посредством вращения обсадной колонны 108 со скважинной площадки на поверхности. Вращение долота 116 создает ствол скважины 118, который проходит через различные подземные пласты 120. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения компоновка низа бурильной колонны 114 дополнительно содержит расширитель ствола скважины 122, который можно использовать, например, для расширения ствола 118 за пределы диаметра бурового долота 116. В некоторых вариантах реализации изобретения расширитель ствола скважины 122 может быть смонтирован в буровом долоте 116, которое прикреплено к нижнему концу обсадной колонны 108, или может быть отдельным компонентом, соединенным с буровым долотом 116. Следует отметить, что, хотя ФИГ. 1 иллюстрирует, в принципе, систему обсадного бурения 100 наземного базирования, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что описанные в данном документе принципы равным образом применимы к подводным операциям, в которых используют плавучие или морские платформы и буровые установки, без выхода за пределы объема данного изобретения.

Насос 124 (например, буровой насос) может обеспечивать циркуляцию бурового раствора 126 через питающую трубу 128 в ведущую трубу 110, которая передает буровой раствор 126 в забой по внутренней части обсадной колонны 108 и через одно или более отверстий в буровом долоте 116. Затем буровой раствор 126 можно прокачивать обратно к поверхности через затрубное пространство 130 между обсадной колонной 108 и стенками ствола скважины 118. На поверхности рециркулированный или отработанный буровой раствор 126 выходит из затрубного пространства 130, и его можно транспортировать на одну или более установок 132 подготовки бурового раствора по соединительной поточной линии 134. После прохождения через установку(-и) 132 подготовки бурового раствора "очищенный" буровой раствор 126 можно отправлять в расположенную поблизости сточную ёмкость 136 (например, отстойник). Хотя проиллюстрировано, что установка(-и)подготовки бурового раствора расположена(-ы) на выходе из ствола 118 скважины через затрубное пространство 130, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что установка(-и) 132 подготовки бурового раствора может(-гут) быть расположена(-ы) в любом другом месте системы обсадного бурения 100 для упрощения ее (их) должного функционирования, без выхода за пределы объема настоящего изобретения.

Как проиллюстрировано на ФИГ. 2, варианты реализации изобретения могут включать наклонно-направленное обсадное бурение. Наклонно-направленное бурение относится, в общем случае, к запланированному отклонению ствола скважины 118. Наклонно-направленное бурение дает возможность горизонтального бурения через один или более подземных пластов 120. Как проиллюстрировано на ФИГ. 2, наклонно-направленное обсадное бурение можно использовать для создания ствола скважины 118, имеющего вертикальную верхнюю часть 136 и наклонную нижнюю часть 138. Для формирования наклонной нижней части 138, которая не является вертикальной, можно использовать любую подходящую технологию. В некоторых вариантах реализации изобретения компоновка низа бурильной колонны 114, применяемая в наклонно-направленном обсадном бурении, может представлять собой вращающуюся систему наклонного бурения с одновременным измерением его параметров, которая дает возможность управлять азимутом искривления ствола скважины в процессе вращения.

Как проиллюстрировано на ФИГ. 3, в соответствии с определенными вариантами реализации изобретения, буровой раствор 126 может быть вытеснен из ствола скважины 118 вытесняющей жидкостью 140. В некоторых вариантах реализации изобретения вытесняющая жидкость 140 может представлять собой обрабатывающий флюид, содержащий печную пыль и воду. Вытесняющая жидкость 140 может также удалять из ствола скважины 118 буровой раствор, обезвоженный/загущенный буровой шлам и/или частицы фильтрационной корки, перед цементной композицией 142. Варианты реализации изобретения вытесняющей жидкости 140 могут повысить эффективность удаления этих и других композиций из ствола скважины 118. Удаление этих композиций из ствола скважины 118 может усилить адгезию цементной композиции 142 к поверхностям в стволе скважины 118. В конкретных вариантах реализации изобретения вытесняющая жидкость 140, содержащая печную пыль и воду, может иметь более высокий предел текучести, чем буровой раствор 126, при 26,7°С (80°F). В других вариантах реализации изобретения вытесняющая жидкость 140, содержащая печную пыль и воду, может иметь более высокий предел текучести, чем буровой раствор 126, при 54,4°С (130°F). В еще других вариантах реализации изобретения вытесняющая жидкость 140, содержащая печную пыль и воду, может иметь более высокий предел текучести, чем буровой раствор 126, при 82,2°С (180°F).

Вытесняющая жидкость 140 может закачиваться вниз через обсадную колонну 108, выходить через компоновку низа бурильной колонны 114 и поступать в кольцевое пространство 130. В некоторых вариантах реализации изобретения вытесняющую жидкость 140 можно вводить в кольцевое пространство 130 через буровое долото 116 на компоновке низа бурильной колонны 114. Как проиллюстрировано, вытесняющая жидкость 140 может также отделять буровой раствор 126 от цементной композиции 142. За вытесняющей жидкостью 140 можно вводить в ствол скважины 118 цементную композицию 142 для цементирования обсадной колонны 108 в стволе скважины 118. Цементная композиция 142 может также закачиваться вниз через обсадную колонну 108, выходить через компоновку низа бурильной колонны 114 и поступать в затрубное пространство 130. В некоторых вариантах реализации изобретения цементная композиция 142 может представлять собой обрабатывающий флюид, содержащий печную пыль и воду. В некоторых вариантах реализации изобретения и вытесняющая жидкость 140, и цементная композиция 142 могут содержать печную пыль. В альтернативных вариантах реализации изобретения либо вытесняющая жидкость 140, либо цементная композиция 142 может содержать печную пыль. В дополнительном варианте реализации изобретения по меньшей мере часть использованной и/или неиспользованной вытесняющей жидкости 140, содержащей печную пыль, может быть включена в цементную композицию 142, которую помещают в ствол скважины 118 и которой дают возможность затвердеть. Как будет описано ниже более подробно, вытесняющая жидкость 140 и/или цементная композиция 142, содержащие печную пыль, могут также содержать одну или более дополнительных добавок в различных концентрациях и комбинациях.

Как видно на ФИГ. 4, ствол скважины 118 проиллюстрирован после вытеснения бурового раствора 126, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения. Как проиллюстрировано, вытесняющую жидкость 140 и цементную композицию 142 можно переместить в затрубное пространство 130 между обсадной колонной 108 и стенками ствола скважины 118. Цементной композиции 142 можно дать возможность схватываться в кольцевом пространстве 130. Более конкретно, цементной композиции можно дать возможность схватываться в затрубном пространстве 130 для формирования кольцевой оболочки из затвердевшего цемента. Кольцевая оболочка может формировать барьер, предотвращающий миграцию флюидов в ствол скважины 118. Кольцевая оболочка может также, например, поддерживать обсадную колонну 108 в стволе скважины 118. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере часть вытесняющей жидкости 142 может также оставаться в кольцевом пространстве 130. Остающаяся часть вытесняющей жидкости 142 может загущаться в затрубном пространстве 130. Например, вытесняющая жидкость может схватываться и затвердевать, приобретая компрессионную прочность, в результате реакции печной пыли в воде. После схватывания, вытесняющая жидкость 142 может предотвращать миграцию флюидов в ствол скважины 118, а также поддерживать обсадную колонну 108 в стволе скважины 118.

На ФИГ. 5 проиллюстрирован цементировочный агрегат 144, который можно использовать при помещении цементной композиции 142 в ствол скважины 118 в соответствии с определенными вариантами реализации изобретения. Хотя это и не проиллюстрировано, цементировочный агрегат 144 можно также использовать при введении вытесняющей жидкости 140 в ствол скважины 118. Специалистам в данной области техники будет понятно, что цементировочный агрегат 144 может содержать смесительное оборудование, такое как струйные мешалки, рециркуляционные мешалки или порционные мешалки. В некоторых вариантах реализации изобретения можно использовать струйную мешалку, например, для непрерывного смешивания компонентов вытесняющей жидкости 140 и/или цементной композиции 142, когда ее закачивают в ствол скважины 118. В некоторых вариантах реализации изобретения цементировочный агрегат 144 может содержать один или более цементовозов, на которых установлено смесительное и насосное оборудование. Как проиллюстрировано, цементировочный агрегат 144 может закачивать цементную композицию 142 через питающую трубу 146 в цементировочную головку 148, которая подает цементную композицию 142 в ствол скважины 118. Как проиллюстрировано далее, флюиды (например, вытесняющая жидкость 140), которые возвращаются на поверхность через затрубное пространство 130, могут осаждаться, например, в разделительной сточной ёмкости 150, в которую они поступают по поточной линии 134.

Приведенные в качестве примера обрабатывающие флюиды, описанные в данном документе, могут прямо или косвенно воздействовать на один или более компонентов или деталей оборудования, связанного с получением, доставкой, возвратом, утилизацией, повторным использованием и/или удалением описанных обрабатывающих флюидов. Например, описанные обрабатывающие флюиды могут прямо или косвенно воздействовать на один или более смесителей, связанное с ними смесительное оборудование, резервуары для бурового раствора (например, сточная ёмкость 136, разделительная сточная ёмкость 150), складские мощности или блоки, сепараторы композиций, теплообменники, датчики, измерительные приборы, насосы, компрессоры и т. п. оборудование, которое используется для генерации, хранения, мониторинга, регулирования и/или восстановления прежних свойств приведенных в качестве примера обрабатывающих флюидов. Описанные обрабатывающие флюиды могут также прямо или косвенно влиять на любое транспортное или доставочное оборудование, которое используется для транспортировки обрабатывающих флюидов к буровой площадке или для их подачи в скважину, такое как, например, любые транспортировочные емкости, патрубки, трубопроводы, грузовики, системы труб и/или трубы, применяемые для композиционного перемещения обрабатывающих флюидов с одного места на другое, любые насосы, компрессоры или моторы (например, на верхних строениях или в скважине), которые используются для приведения в движение обрабатывающих флюидов, любые клапаны или аналогичные соединения, которые используются для регулирования давления или расхода обрабатывающих флюидов, и любые датчики (т. е., давления и температуры), измерительные приборы и/или их комбинации, и т. п. Раскрытые обрабатывающие флюиды могут также прямо или косвенно влиять на различное подземное оборудование и инструменты, которые могут оказываться в контакте с обрабатывающими флюидами, такое как, но не ограничиваясь этим, обсадка ствола скважины (например, обсадная колонна 108), хвостовик ствола скважины, колонна заканчивания, вставная колонна труб, колонны бурильных труб, колтюбинг, тросовая проволока, канат, буровые трубы, утяжеленные буровые трубы, гидравлические забойные двигатели, погружные электродвигатели и/или насосы, цементировочные насосы, наземные двигатели и/или насосы, центраторы, турбулизаторы, скребки, муфты обсадной трубы с обратным клапаном (например, башмачные трубы, переходные муфты, клапаны и т. п.), каротажные инструменты и связанное с ними телеметрическое оборудование, механизмы дистанционного или автоматического управления (например, электромеханические устройства, гидромеханические устройства и т. п.), скользящие манжеты, эксплуатационные соединительные штуцеры, пробки, сетчатые фильтры, призабойные фильтры, устройства для регулирования потока (например, устройства для регулирования притока, автономные устройства для регулирования притока, устройства для регулирования расхода и т. п.), соединения (например, электрогидравлическое соединение с работающим трубопроводом, соединение, не требующее смазки, индуктивный соединитель, и т. п.), линии управления (например, электрическая, волоконно-оптическая, гидравлическая, и т. п.), линии мониторинга, буровые долота (например, буровое долото 116) и скважинные расширители, датчики или распределенные датчики, подземные теплообменники, клапаны и соответствующие приводные устройства, уплотнения инструмента, пакеры, цементные пробки, мостовые пробки и другие изолирующие устройства ствола скважины или компоненты и т. п.

Варианты реализации изобретения обрабатывающих флюидов (например, вытесняющей жидкости 140, цементной композиции 142) могут содержать печную пыль и воду. В некоторых вариантах реализации изобретения, обрабатывающие флюиды могут загустевать, если они оставлены в стволе скважины. Например, обрабатывающие флюиды могут схватываться и затвердевать, приобретая компрессионную прочность, в результате реакции печной пыли в воде. В некоторых вариантах реализации изобретения обрабатывающие флюиды можно вспенивать. Например, вспененные обрабатывающие флюиды могут содержать воду, печную пыль, пенообразующий агент и газ. Вспененный обрабатывающий флюид можно использовать, например, в тех применениях, где желательно, чтобы жидкость была легкой и не прилагала избыточного давления к подземным пластам 120, через которые проходит ствол скважины 118. Варианты реализации изобретения обрабатывающих флюидов могут дополнительно содержать зольный унос, барит, пумицит, добавку для контроля свободной воды или их комбинацию. В соответствии с настоящими вариантами реализации изобретения, обрабатывающий флюид может представлять собой вытесняющую жидкость 140, которая вытесняет первый флюид (например, буровой раствор 126) из ствола скважины 118. В некоторых вариантах реализации изобретения, вытесняющая жидкость 140 может иметь более высокий предел текучести, чем первый флюид. В других вариантах реализации изобретения, обрабатывающий флюид может представлять собой цементную композицию 142, которая используется при цементировании обсадной колонны 108 в стволе скважины 118. Вариант реализации изобретения может, при бурении ствола скважины 118, дополнительно включать использование обрабатывающего флюида, содержащего печную пыль. Например, обрабатывающий флюид можно пропускать через буровое долото 116 для выноса на поверхность обломков выбуренной породы.

В общем случае, обрабатывающие флюиды должны иметь плотность, подходящую для конкретного применения, которую специалисты в данной области техники могут определять при помощи данного описания. В некоторых вариантах реализации изобретения, обрабатывающие флюиды могут иметь плотность в диапазоне от около 0,479 кг/л (4 фунта/галлон, "ppg") до около 2,875 кг/л (24 ppg). В других вариантах реализации изобретения, обрабатывающие флюиды могут иметь плотность в диапазоне от около 0,479 кг/л (4 ppg) до около 2,037 кг/л (17 ppg). В других вариантах реализации изобретения, обрабатывающие флюиды могут иметь плотность в диапазоне от около 0,958 кг/л (8 ppg) до около 1,557 кг/л (13 ppg)). Варианты реализации изобретения обрабатывающих флюидов могут быть вспененными или невспененными, или могут содержать другие средства для уменьшения их плотностей, известные в данной области, такие как облегчающие добавки. При помощи данного описания специалисты в данной области техники могут определить подходящую плотность для конкретного применения.

В настоящем документе принято, что термин печная пыль относится к твердому материалу, полученному в качестве побочного продукта нагревания определенных материалов в печах. Термин "печная пыль" в контексте настоящего документа предназначен для обозначения печной пыли, полученной так, как описано в настоящем документе, и эквивалентных форм печной пыли. Обычно печная пыль проявляет цементирующие свойства в том отношении, что она может схватываться и затвердевать в присутствии воды. Примеры подходящих печных пылей включают цементную печную пыль, пыль из печи для обжига извести и их комбинации. Цементную печную пыль можно получать в качестве побочного продукта производства цемента, который выделяют из газового потока и собирают, например, в пылеуловителе. Как правило, при производстве цемента собирают большие количества цементной печной пыли, которые обычно утилизируют как отходы. Удаление цементной печной пыли как отходов может обусловливать нежелательное удорожание производства цемента, а также экологические проблемы, связанные с ее захоронением. Данные химического анализа цементной печной пыли от различных производителей цемента варьируются в зависимости от многих факторов, включая конкретное сырье для печи, эффективность процесса производства цемента и связанных с ним систем улавливания пыли. Цементная пыль, в общем случае, может содержать разнообразные оксиды, такие как SiO₂, A1₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, SO₃, Na₂O и K₂O. Удаление в виде отходов пыли из печей для обжига извести, которая может появляться как попутный продукт кальцинирования извести, может также быть сопряжено с проблемами. Данные химического анализа пыли из печей для обжига извести от различных производителей извести варьируются в зависимости от многих факторов, включая конкретный сырьевой известняк или доломитизированный известняк, тип печи, способ эксплуатации печи, эффективность процесса производства извести и связанных с ним систем улавливания пыли. Пыль из печей для обжига извести может, в общем случае, содержать различные количества свободной извести и свободного магния, известняка или доломитизированного известняка, и различные оксиды, такие как SiO₂, A1₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, SO₃, Na₂O и K₂O, а также другие компоненты, такие как хлориды.

Печную пыль можно включать в варианты реализации изобретения обрабатывающих флюидов в качестве модификатора реологии. Помимо прочего, использование печной пыли в различных вариантах реализации изобретения может приводить к получению обрабатывающих флюидов с реологическими характеристиками, подходящими для конкретного применения. Желательная реология может быть полезной, поскольку подходящие характеристики обрабатывающего флюида повышают его эффективность в вытеснении бурового раствора, например, в вариантах реализации изобретения вытесняющей жидкости. В некоторых случаях, печную пыль можно использовать для создания обрабатывающего флюида с низкой степенью термического разжижения. Например, у обрабатывающего флюида предел текучести может даже увеличиваться при повышенных температурах, которые наблюдаются в забое.

Печную пыль можно вводить в вытесняющие жидкости в количестве, достаточном, чтобы обеспечивать, например, нужные реологические свойства. Можно также выбирать такую концентрацию печной пыли, которая обеспечивает дешевую замену более дорогостоящих добавок, таких как портландцемент, который обычно можно вводить в обрабатывающий флюид. В некоторых вариантах реализации изобретения, печная пыль может присутствовать в обрабатывающем флюиде в количестве из диапазона от около 1% до около 65% от массы обрабатывающего флюида (например, около 1%, около 5%, около 10%, около 15%, около 20%, около 25%, около 30%, около 35%, около 40%, около 45%, около 50%, около 55%, около 60%, около 65% и т. д.). В некоторых вариантах реализации изобретения печная пыль может присутствовать в обрабатывающем флюиде в количестве из диапазона от около 5% до около 60% от массы обрабатывающего флюида. В некоторых вариантах реализации изобретения, печная пыль может присутствовать в количестве из диапазона от около 20% до около 35% от массы обрабатывающего флюида. Альтернативно, количество печной пыли может быть выражено долей массы цементирующих компонентов ("bwocc"). В данном документе принято, что термин "доля массы цементирующих компонентов" или "bwocc" относится к количеству компонента, такого как печная пыль, отнесенному к общему количеству цементирующих компонентов, использованных в приготовлении обрабатывающего флюида. Термин цементирующие компоненты охватывает такие компоненты или комбинации компонентов обрабатывающего флюида, которые схватываются или иным образом затвердевают с возникновением компрессионной прочности, включая, например, печную пыль, гидравлический цемент, зольный унос, гашеную известь и т. п. Например, печная пыль может присутствовать в количестве из диапазона от около 1% до 100% bwocc. (например, около 1%, около 5%, около 10%, около 20%, около 30%, около 40%, около 50%, около 60%, около 70%, около 80%, около 90%, 100% и т. д.). В некоторых вариантах реализации изобретения печная пыль может присутствовать в количестве из диапазона от около 50% до 100% и, альтернативно, от около 80% до 100% bwocc. При помощи данного описания специалист в данной области техники может определить подходящее количество печной пыли для введения в выбранное применение.

Вода, которая используется в варианте реализации изобретения обрабатывающих флюидов, может представлять собой, например, пресную воду, минерализованную воду (например, воду, содержащую одну или более растворенных в ней солей), насыщенный минеральный раствор (например, насыщенный солевой раствор, полученный из подземных пластов), морскую воду или любую их комбинацию. В общем случае, воду можно брать из любого источника, при условии, что эта вода не содержит избытка соединений, которые могут нежелательным образом воздействовать на другие компоненты обрабатывающего флюида. Воду можно вводить в количестве, достаточном для формирования пригодного для прокачивания флюида. В некоторых вариантах реализации изобретения, воду можно вводить в обрабатывающие флюиды в количестве из диапазона от около 40% до около 200% bwocc. В некоторых вариантах реализации изобретения, воду можно вводить в количестве из диапазона от около 40% до около 150% bwocc.

Необязательно, варианты реализации изобретения обрабатывающих флюидов могут дополнительно содержать зольный унос. Могут быть пригодны различные типы зольного уноса, включая зольный унос, классифицированный Американским нефтяным институтом как зольный унос класса C и класса F, в соответствии с API Specification for Materials and Testing for Well Cements, API Specification 10, пятое изд., 1 июля, 1990. Подходящие примеры зольного уноса включают, но не ограничиваются этим, добавку к цементу POZMIX^® A, которую поставляет Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, Oklahoma. Если зольный унос используется, то его можно, в общем случае, вводить в обрабатывающие флюиды в количестве, подходящем для конкретного применения. В некоторых вариантах реализации изобретения, зольный унос может присутствовать в количестве из диапазона от около 1% до около 99% bwocc (например, около 1%, около 5%, около 10%, около 20%, около 30%, около 40%, около 50%, около 60%, около 70%, около 80%, около 90%, около 99% и т. д.). В некоторых вариантах реализации изобретения зольный унос может присутствовать в количестве из диапазона от около 1% до около 20% и, альтернативно, от около 1% до около 10% bwocc. При помощи данного описания специалист в данной области техники может определить подходящее количество зольного уноса для введения в выбранное применение.

Необязательно, варианты реализации изобретения обрабатывающих флюидов могут дополнительно содержать барит. В некоторых вариантах реализации изобретения барит может представлять собой калиброванный барит. Калиброванным баритом обычно называют барит, который был разделен по размерам, просеян, размолот или иным образом калиброван для получения барита с заданным размером частиц. Например, барит может быть калиброван для получения барита с размером частиц менее чем около 200 мкм. При использовании барита, его можно, в общем случае, вводить в обрабатывающие флюиды в количестве, подходящем для конкретного применения. Например, барит может присутствовать в количестве из диапазона от около 1% до около 99% bwocc (например, около 1%, около 5%, около 10%, около 20%, около 30%, около 40%, около 50%, около 60%, около 70%, около 80%, около 90%, около 99% и т. д.). В некоторых вариантах реализации изобретения барит может присутствовать в количестве из диапазона от около 1% до около 20% и, альтернативно, от около 1% до около 10% bwocc. При помощи данного описания специалист в данной области техники может определить подходящее количество барита для введения в выбранное применение.

Необязательно, варианты реализации изобретения обрабатывающих флюидов могут дополнительно содержать пумицит. В общем случае пумицит представляет собой вулканическую породу, которая может проявлять цементирующие свойства в том смысле, что она способна схватываться и затвердевать в присутствии гашеной извести и воды В некоторых вариантах реализации изобретения гашеную известь можно использовать в комбинации с пумицитом. При использовании пумицита, его можно, в общем случае, вводить в обрабатывающие флюиды в количестве, подходящем для конкретного применения. Например, пумицит может присутствовать в количестве из диапазона от около 1% до около 99% bwocc (например, около 1%, около 5%, около 10%, около 20%, около 30%, около 40%, около 50%, около 60%, около 70%, около 80%, около 90%, около 99% и т. д.). В некоторых вариантах реализации изобретения пумицит может присутствовать в количестве из диапазона от около 1% до около 20% и, альтернативно, от около 1% до около 10% bwocc. При помощи данного описания специалист в данной области техники может определить подходящее количество пумицита для введения в выбранное применение.

Необязательно, варианты реализации изобретения обрабатывающих флюидов могут дополнительно содержать добавку для контроля свободной воды. В данном документе термин "добавка для контроля свободной воды" относится к добавке, которую вводят в жидкость, помимо прочего, для уменьшения (или предотвращения) присутствия в жидкости свободной воды. Добавки для контроля свободной воды могут также уменьшать (или предотвращать) схватывание твердых фаз. Примеры подходящих добавок для контроля свободной воды включают, но не ограничиваются этим, бентонит, аморфный кремнезем, гидроксиэтилцеллюлозу и их комбинации. Примером подходящей добавки для контроля свободной воды является суспендирующий агент SA-1015™, который поставляет Halliburton Energy Services, Inc. Другим примером подходящей добавки для контроля свободной воды является твердая добавка WG-17^™, которую поставляет Halliburton Energy Services, Inc. В некоторых вариантах реализации изобретения добавку для контроля свободной воды можно подавать как сухое твердое вещество. Добавка для контроля свободной воды, если она используется, может присутствовать, например, в количестве из диапазона от около 0,1% до около 16% bwocc. В альтернативных вариантах реализации изобретения добавка для контроля свободной воды может присутствовать в количестве из диапазона от около 0,1% до около 2% bwocc.

В некоторых вариантах реализации изобретения, обрабатывающие флюиды могут дополнительно содержать облегчающую добавку. Облегчающую добавку можно вводить для уменьшения плотности вариантов реализации изобретения обрабатывающих флюидов. Например, облегчающую добавку можно использовать для создания обрабатывающего флюида, имеющего плотность, например, менее 1,557 кг/л (13 ppg). Как правило, облегчающая добавка может иметь удельную плотность менее чем около 2,0. Примеры подходящих облегчающих добавок могут включать силикат натрия, полые микросферы, гильсонит, перлит и их комбинации. Примером подходящего силиката натрия является добавка ECONOLITE™, которую поставляет Halliburton Energy Services, Inc. Облегчающая добавка, если она используется, может присутствовать, например, в количестве из диапазона от около 0,1% до около 20% bwocc. В альтернативных вариантах реализации изобретения облегчающая добавка может присутствовать в количестве из диапазона от около 1% до около 10% bwocc.

Как было указано ранее, варианты реализации изобретения обрабатывающих флюидов могут быть вспенены газом, например, для создания обрабатывающего флюида с уменьшенной плотностью. Следует понимать, что уменьшенные плотности могут быть нужны в вытесняющих вариантах реализации изобретения для лучшего приближения к плотности конкретного бурового раствора, например, когда используются облегченные буровые растворы. Буровой раствор 126 можно считать облегченным, если его плотность составляет менее чем около 1,557 кг/л (13 ppg), альтернативно, менее чем около 1,198 кг/л (10 ppg) и, альтернативно, м