在墨西哥湾和世界其他地区，当钻遇孔隙压力枯竭的砂岩层时常遭遇井漏，这是因为井筒内钻井液的液柱压力大于地层的孔隙压力，除了因天然裂缝或溶洞地层可能导致钻井液漏失外，巨大的上覆压力也能诱发裂缝，使整个钻井液漏入地层。传统的解决方法是采用颗粒状堵漏材料封堵漏层，大致的设想是在钻井液中加入合适尺寸的固体颗粒，颗粒的大小与井下遭遇裂缝的宽度相吻合，堵漏浆泵入井下后让钻井液中的固体颗粒在裂缝入口形成搭桥或桥接，按设计要求在井壁形成较为坚固的泥饼，驱使堵漏浆进入裂缝入口的压力会在某一时刻达到平衡，从而使固体颗粒承担起支撑地层环向应力的任务，环向应力来自于邻近井筒的地层，这种方法在该行业通常被称作“应力笼框”，意思是隔离地层应力，使其对井筒产生的负面影响降至最小。
堵漏需要的新材料
堵漏材料尺寸、形状、取向和材料类型各有不同，但仍具有相当的共性， 确定井漏后进行堵漏作业，这可能会耗费大量时间，具体取决于井的深度，即使是这样，由于细颗粒的迁移和流失，颗粒堵漏法对产层来说也不是没有风险，某种情况下，一些泵入井下的可治愈裂缝的颗粒药剂可能会滞留于井底并保持在那儿，之后钻井将其钻穿带出井眼。
该行业显然需要一种应对钻井作业钻遇压力枯竭地层的新方法，最初的目标是开发一种合成的反相乳液体系，通过有效增大钻井压力窗口来持续加固井筒，换句话说，建造一种增强的泥饼，一种能从根本上增大破裂压力的泥饼。最终，研发出一种合成基的钻井液添加剂的共混液，它能增强并加固钻井期间即将着床于井壁的泥饼，随着开发液的使用，因钻井液侵入地层导致裂缝扩散或传播的压力可能会增大，不需要额外的固体颗粒或传统堵漏材料， 井壁就能不断得到加固，安全的钻井压力窗口就能得到增大。
增强泥饼强度与弹性
随着该项目与相应添加剂包研发的开展，人们发现需要一种潜在的瞬间即能产生作用的处治方法。一种能使泥饼强度增强的方法应该是最佳的应对方法，借助相应添加剂包研发的智能泥饼必须能快速地着床在井壁表面，需比传统的合成钻井液形成的泥饼要更加坚固，如果泥饼背后井壁表面的岩石出现开裂的情况， 智能泥饼还需更具弹性。为了达到这一特性，整个泥浆必须快速地去液态化， 从而封堵住地层，隔离并阻止泥浆侵入地层，这种现象也可被认为是一种相对压平或完全隔离滤出液进入地层的高初始喷射滤失现象。为了找到与基线相比较的添加剂浓度，经过大量尝试，为这一特性最初筛选出各种不同1.68g/cm 3 的候选液，作为简化的合成流体。
审查筛选
在最初范围的寻找和筛选中，我们配制出了新的实验室钻井液，并在滚筒炉中进行了 65℃的老化处理，下面从各种配方中挑选一个样本简要介绍一下探索过程；当然，我们关注的是对钻井液流变学的影响，不过，这并不是我们主要的筛选工具，我们使用一种标准渗透率堵漏检测仪，针对此次取样，试验过程中温度加热至 121℃时施加了一个表压为 17.2MPa 的压差，并让静态泥饼着床在一个介质盘上，同时监测滤液收集，记录滤液体积，观察初始滤失量，此外，收集一小时的滤液总量。通常试验是通过一个铝砂石或其它陶瓷来进行的，选择何种渗透率的石盘取决于实验者的要求。最初，我们采用了 40 微米的石盘进行试验，但很快就变为用实际砂岩地层中切割来石盘进行试验，为了更能代表油田地下的岩石属性，这些砂岩具有高、中、低不同的渗透率，图 1 展示了这种喷射滤失及加固包和泥饼的封堵表现。基准配方相当于一种合成基钻井液体系，这种钻井液体系含有一些添加剂，它能起到增压和压平钻井液、使其紧贴井壁、去除流变学的作用。如以上所述，其主要的衡量标准是独特的失水特性及后续泥饼的增强特性，由于密度范围约为1.44g~1.92g/cm 3 之间，大多数配方都配成了 1.68g/cm 3 的密度，合成水比在 75/25 和 80/20 之间，加入一些组分后水相会增加；为了使其余的配方与基准相同，真正观察到泥饼加固剂的效果，没有对合成水比进行调整。
地层压裂试验
除了配方筛选外，还对不同形状的各种砂岩岩心进行了压裂试验，最初的目标是验证概念，在常规设备上进行了压裂试验，试验了未加权的基准配方和一种早期版本的提高井筒强度的加固包，所谓“未加权”是指所有数据的重要性一律平等对待，以确定加固包确实能提高裂缝延伸压力和破裂压力；这些设备能够模拟上覆压力，以及在矩形砂岩上模拟最大和最小水平围压应力，或在圆柱形砂岩上模拟水平围压应力。
这些实验是在室温下做的，准备好压裂液样品，将其注入进一个预饱和的岩心中，所有的实验岩心都被饱和浸透， 但未施加孔隙压力，为了方便起见，一般用水来使岩心饱和浸透，随着岩心样品在模拟井下压力的作用下，接着，以一个恒定的流速将候选的压裂液泵入岩心井筒中，并利用数据采集系统对包括井筒压力在内的压力进行监测。在概念实验的验证中，采用强化井筒的加固包，以更高的压力将加固液压入岩心样品，从而使破裂压力得到大的提高。根据井筒压力导数变化的计算，裂缝起裂压力与基线相似，因此，增强的添加剂包确实能够加固井筒，而不需使用传统的颗粒堵漏材料。
模拟裂缝口增大
另一个主要的开发工具是一种定制的高压裂缝测试仪，这种设备能模拟一个固定宽度或开口变大的裂缝，图 2 给出了这种设备的原理图；整个测试过程中，为了保持连续性，采用了定制的固定渗透率的铝硅石盘片，制备好候选的配方制剂，然后，注入进测试器具；在装置内部，两个铝硅石盘，一个带有一个井筒孔，在承压下产生一个闭合的裂缝，然后，样本制剂以恒定的流量被注入进井筒孔，同时，通过数据采集系统监测井筒压力、围压，以及它们之间的压差。
整个实验过程中，关闭石盘的压力被缓慢去除，于是裂缝宽度或模拟的裂缝口慢慢地张开，通过使用该设备的线性垂直位置传感器，记录下由传感器测量的因井筒压力损失导致泥饼失效或强度不足所致的裂缝宽度，并与改进后的井筒加固包的效果相比较，更为成功的井筒加固包能够封堵较大宽度（以微米测量）的裂缝，裂缝宽度可以是从完全闭合或零微米开始张开、逐渐增大、直至出现漏失时的裂缝宽度；随着开发工作的继续，成功的加固包被重新试验，借助渗透率封堵仪测试液体流失，并检查流变学性能。
大块砂岩压裂
我 们 在 压 裂 方 面 所 做 的 工 作确实找到了将大块砂岩样本移动所需 的 条 件， 幸 运 的 是， 斯 伦 贝 谢旗下的 M-I SWACO 公司有机会在 TerraTek 服务公司授权使用这种试验设备，他们在一台大型压裂试验机上进行了两次试验，所用的样本石盘和岩心非常接近真实的岩石特性，大部分开发工作都是在TerraTek 服务公司完成的，场地试验为项目的技术研发提供了最佳条件，在休斯顿配制好基准配方和以基准配方开发的增强井筒强度的加固包（配方 B），并将这些制剂运抵 TerraTek 公司的试验场地，在那儿对制剂再进行均匀调制和检查，以确保制剂的基本属性，例如流变学性能。大块砂岩样本的制备是一个漫长过程，包括：对岩石块进行饱和处理、在试验孔中镶嵌一个模拟衬砌并将其固定好，以及将砂岩块体装入应力试验架中，砂岩样本的测量尺寸为 27.25″ ×27.25″ ×32”，模拟井眼的孔径为 1”，一旦做完这些工作就可将砂岩块放置在试验架中， 安装液压千斤顶和试验舱盖，接着，对砂岩样本施加适当的上覆压力，以模拟井下地层的压力条件；为了获得实际现场中井眼两侧压裂模拟可能存在的应力差，以 1.5:1的比例施加最大和最小水平围压应力，两次试验每次均以 5 毫升 / 分钟的恒定流速注入液体，下面对场地试验结果做一下阐述。
性能表现
在 TerraTek 公司对大块砂岩所做的场地压裂试验结果相当有趣，通过所观察到的更高的破裂压力，不仅证实并确定了井筒加固包，而且，还证实了斯伦贝谢古尔德研究中心 John Cook 提出的持续井筒加固的压裂模型，该模型能计算模拟的裂缝开口，通过计算出的泥饼背后较大的裂缝宽度和长度来看，裂缝模型计算验证了加固效果，见图 3。场地试验的另一个效果是自治愈性观察，泥饼失效被认为始于一种针状孔，针状孔一旦张开，就会使整个钻井液进入裂缝，并使裂缝延伸扩散。如下图场地试验结果所 示， 井 筒 加 固 剂 不 仅 能 使 砂 岩的 破 裂 压 力 提 高 近 600psi（4.14MPa），压力对时间的曲线中较大的锯齿形突显了加固后的泥饼不仅具有再封堵能力，还能使井筒承压能力再提高 600~700psi（4.14~4.8MPa）。
另 外， 试 验 还 显 示， 通 过 地层损害、渗透率恢复试验证实，地层的封堵效果还得到了增强；渗透率恢复不仅提高了 6~7%，更重要的是，流动初始压力降低了一个数量 级， 从 25psi（0.17MPa） 降 至2psi（0.014MPa）。
力枯竭的地层提高 0.5 磅 / 桶，这一技术还能在一种情况下使用，当遭遇井漏时，只需通过降低泵速从而降低井下压力和当量循环密度 ECD的方法，钻井作业可以继续进行，不需要上提钻具，向压力枯竭的漏层泵入大颗粒堵漏材料。
加固能力
图 4 是两个大块砂岩样本的场地试验，它们都是以侧面剖心进行分析的，砂岩样本没有被水平围压完全压裂。通过提高破裂压力近 4.14MPa，井筒强度得到了提高，场地试验获得了成功。随着井下温度的升高，这种强度提高的潜力甚至会更大，这种方法可以使钻井压力窗口在压。
自治愈泥饼
下面给出两块岩心基准配方和B 配方试验解析的 CT 扫描图像，结果表明，泥饼在破裂时所具有的自我愈合能力，尽管样本液与水平围压已建立起液流连通，但泥饼仍能重新愈合封住漏层，允许泥饼后面的裂缝在继续传播，注意配方 B试验的岩心裂缝是如何通过砂岩样本继续传播的见图 5。
未来的开发工作包括继续采用
井筒加固包处理现场钻井液，虽然这方面的工作已经开始，但还需优化，以往所做的大量开发工作是在清洁的实验室建造的样本上进行的；另外，还需对温度效应进行大量研究，场地试验的结果验证了概念的正确性，但试验必须在环境温度下进行；另外，用高压裂缝测试仪测试裂缝开口增大的试验要在常温下进行；未来的工作还包括改进设备，使其能在高温下进行试验，初步迹象表明，随着温度效应的显现，试验效果将会得到改善。
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