用于地下岩层钻探的由重力材料制造钻探泥浆流的发明.pdf

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摘要
申请专利号:

CN85104368

申请日:

1985.06.08

公开号:

CN85104368A

公开日:

1986.07.09

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

||||||公开

IPC分类号:

C09K7/00

主分类号:

C09K7/00

申请人:

奥托·法斯塔德

发明人:

奥托·法斯塔德

地址:

挪威莫尔德

优先权:

1984.12.18 挪威(NO) 845070

专利代理机构:

中国专利代理有限公司

代理人:

陶令霭

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内容摘要

地下岩层钻井用的钻探泥浆流中的高出度重力材料包含有一种或几种金属和(或)金属合金(包括铁和钢)的小颗粒。这些小颗粒的形状是珠状(丸状)或是圆球状是较优的,小颗粒可以用不锈钢来制造。重力材料可以有一小部分是锌的小颗粒,这样有利于用来输送该泥浆流的泵和管系的阴极防腐保护。

权利要求书

1: 地下岩层钻井用的由重力材料所制成的钻探泥浆流,其特征在于:该重力材料包括一种或几种金属和(或)金属的合金的小颗粒。
2: 根据权利要求1,钻探泥浆流其特征在于该小颗粒是由铁或钢制造的。
3: 根据权利要求2,钻探泥浆流其特征在于该小颗粒是由不锈钢制造的。
4: 根据权利要求1,钻探泥浆流其特征在于:重力材料包括了锌的小颗粒和至少另外一种金属的小颗粒,且该金属小颗粒在体积比上是占较大的部分。
5: 根据权利要求4,钻探泥浆流其特征在于锌的小颗粒的直径要小于250微米。
6: 根据权利4或5,钻探泥浆流其特征在于锌的小颗粒的形状是珠形(丸形)且由静电喷雾冷凝法生产的。
7: 根据权利要求4,钻探泥浆流其特征在于锌的小颗粒的形状为椭园球状且由珠状(丸状)小颗粒挤压在一起而生产的。
8: 根据权利要求1至5,钻探泥浆流其特征在于这些小颗粒的形状是珠状(丸状)的。
9: 根据权利要求8,钻探泥浆流其特征在于珠状小颗粒是由液态金属雾化而生产的。
10: 根据权利要求9,钻探泥浆流其特征在于珠状小颗粒是由机械粉碎法生产的。
11: 根据权利要求8至10,钻探泥浆流其特征在于:在生 产出珠状小颗粒后是被挤压成椭园球形状的。
12: 根据权利要求1至5,钻探泥浆流其特征在于该小颗粒外形是园球状的。
13: 根据权利要求12,钻探泥浆流其特征在于园球状小颗粒是由气态雾化而生产的。
14: 根据权利要求12或13,钻探泥浆流其特征在于园球状小颗粒是被挤压在一起形成椭园球状的。
15: 根据权利要求1至3,钻探泥浆流其特征在于该小颗粒的直径是小于250微米的。
16: 根据权利要求15,钻探泥浆流其特征在于该小颗粒的直径是在15至75微米之间。
17: 根据权利要求7至12,该金属小颗粒的表面被涂上一层化学涂层,以改进小颗粒的悬浮性能。

说明书


众所周知在地下岩层钻井时要添加一些由重力材料制成的泥浆流,以减小或部分减小在这样的岩层里钻探时所会出现的巨大压力,特别在较深的地层中钻探时,这些泥浆流还会增加对这些钻探设备的弹性。

    联系到今日所使用的作为重力材料的各种不同的材料,如重晶石、钛锌矿等,它们是被碾粹成一种合适的颗粒度,并以一定的浓度构成钻探用的泥浆的一部分。这些矿物质的特性是与钻探泥浆流的综合功能成正比的且是可以改变的。特别是在泵和管系设备中它们免不了要受到极大的磨损和消耗,而钻探泥浆流就是通过这些泵和管系送到井中或从井中抽出来。

    现在已知把铁作为重力材料添加到泥浆流中去,以便在使用后借助于磁铁把铁从泥浆流中吸出来以便再次使用。这个例子可以从美国专利号No.1663    492和美国专利号No.2276    075的专利中得知。

    借助于磁力方法还能简单地回收铁粉,且用这种回收方法所需设备所占的场地是大大小于用矿物材料作为重力材料的相应设备所占的场地。但还存在一个很大问题,即泵、阀门和其他管系设备的磨损和损耗的问题。

    然而根据本发明所用的钻探泥浆流就可以避免这些问题,该方法在权利要求的特征部分就作了叙述。

    根据本发明用出度大的重力材料制成的钻探泥浆流不仅可以达到借助于磁力方法把泥浆抽出来,而且可以使得泵、阀门和管系设备的磨损大大地减小,这是由于合理的颗粒形状所决定的。

    根据本发明采用这种形状的这种颗粒可以使钻探泥浆在钻具侧面工作时起着有效的滾动轴承式的支撑作用,这在斜钻时就显得特别重要。

    实验表明,根据本发明用重力材料制成的钻探泥浆具有较好的流变特性,这是由于这些钢制球粒能稳定地悬浮在该泥浆中。

    根据本发明的这些颗粒在钻井期间只受到最轻微的磨损,这是由于这些颗粒本身的强度和形状所决定的。

    根据本发明,这些重力材料是由一种或几种金属、金属合金或它们所混合的一些球粒所组成的。颗粒的形状是珠状(丸状)或是球状的,这些形状是特别合适的。

    这些颗粒能适合用不锈钢制造,这样可以使这些颗粒免遭腐蚀,而且只要借助于磁力方法回收就可以在很长的时期内反复使用这些颗粒。

    然而这些园颗粒也可以由普通的软钢来制造,这些钢球粒能够与按体积比是占较少数量的锌球粒相混合。这些锌球粒可以制成珠状(丸状),例如用电子蒸发和凝结的方法来生产,但是珠状的锌球粒也可以用液态喷雾法和机械粉碎法来生产,再进一步,锌球粒可以用气态喷雾生产。锌球粒的直径小于250微米是较适合的,锌球粒可以和软钢球粒及不锈钢球粒相混合使用,以使得在钻探泥浆中的管系设备得到阴极防腐保护。

    软钢或不锈钢的金属颗粒的重力材料可以有珠状(丸状)和球状的外形,珠状外形的颗粒可以由液态喷雾法生产或用机械粉碎法生产,而球状颗粒可以由气态喷雾法制造,具有珠状或球状外形的别的合金的颗粒,或者不同合金的颗粒混合在一起也是适用的。这些珠粒的直径都应小于1000微米,最好是在15至75微米之间。

    在钻探泥浆流中的这些颗粒的流动特性的改进可以通过在这些颗粒的外表面用化学方法涂上一层涂层来获利,如把较大的球形、珠形颗粒变形成为近似椭园球形也可以获利流动性能的改进。

    用本发明的颗粒与用重晶石和钛铁矿的颗粒进行了一些比较性试验,这里对不同粘度下的钻探泥浆流的流变特性、流动特性和耐磨损性能都作了试验,试验结果见表1和表2。

    表1是在600、300、200和100转/分的情况下所测出的结果,塑性粘度值PV和流动极限(流动点)YP也已标出,测量是基于泥浆具有平均粘度为5,6.5,8和10厘泊(CP)的情况下进行的。根据本发明的该重力材料是由瑞典的Uddeholm    AB所生产的不锈钢颗粒所制成的,这些颗粒其中一部分的直径是小于150微米,其余的是小于20微米,一个附加试验是用这二种直径的颗粒混合后进行的,还有一个附加试验是一种直径小于20微米和一种直径在44至88微米之间的颗粒混合后进行的,混合的比例全部是50%∶50%。这些实验是借助于重力流变仪进行的,泥浆的基体是在水中于先饱和的膨润土所组成。

    表2表示了在上述所提及的重力材料在经过一段时间后所测量得到的稳定性能,在顶部的水所占的百分数和在底部沉淀凝结的百分数都是在72小时后所测量出来的。

    表1列出了根据本发明所采用的重力材料的流变特性,并与重晶石和钛铁矿做材料的作了比较。

    表2表示了悬浮在泥浆中的钢制颗粒的稳定性。

    进一步的实验是测量了直径小于150微米和直径在44至88微米之间的两种颗粒的耐磨性。直径小于150微米的颗粒磨损为0.6毫米/分钟对直径在44至88微米的颗粒磨损为1.0到1.6毫米/分。较容易的对应实验表明钛铁矿颗粒的磨损为4.0至6.0毫米/分,而重晶石的磨损在0.6到1.0毫米/分。

    根据这些耐磨性试验,可以预见到在泵和别的管系设备的磨损在使用重晶石和使用钢颗粒作为重力材料时都是相同的。再进一步也可以预见到在钻探时钢颗粒的磨损程度是极微小的,这是因为这些钢颗粒具有足够的强度和合适的外形,并由于能采用很简单的方法在极大的程度上能回收这些钢颗粒,所以具有非常大的优点。

    

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地下岩层钻井用的钻探泥浆流中的高出度重力材料包含有一种或几种金属和(或)金属合金(包括铁和钢)的小颗粒。这些小颗粒的形状是珠状(丸状)或是圆球状是较优的,小颗粒可以用不锈钢来制造。重力材料可以有一小部分是锌的小颗粒,这样有利于用来输送该泥浆流的泵和管系的阴极防腐保护。。

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