一种适用于煤系地层钻进的水基钻井液及其制备方法技术

本发明专利技术属于水基钻井液技术领域，尤其涉及一种适用于煤系地层钻进的水基钻井液，包括以下质量份原料：由以下质量份成分构成，水、抑制剂、钠基膨润土、无机正电胶、抗高温处理剂、增粘剂、降滤失剂、阳离子型表面活性剂、有机硅表面活性剂；本发明专利技术制备的水基钻井液通过一定的原料配比，具有独特的“固‑液双重性”，起到保护储层和稳定井壁的作用；增强煤岩和页岩的疏水性，减少与钻井液中水分的接触面积，从而增强井壁稳定性；降低钻井液的表面张力以保护储层；有良好的流变性、降滤失性能，钻井液的抑制性和润滑性，能够满足煤系地层钻进的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于煤系地层钻进的水基钻井液及其制备方法
本专利技术属于水基钻井液
，尤其涉及一种适用于煤系地层钻进的水基钻井液及其制备方法。
技术介绍
煤系“三气”通常是指在煤系地层中以共生为特征的煤层气、页岩气和致密砂岩气，表现为在同一煤系内部垂向上发育两套或两套以上互相独立的含气系统。由于煤系“三气”具有埋层深、储层类型多样、渗透率低，而且煤系地层中煤岩、页岩、砂岩旋回交替出现构成多套“生储盖组合”的特点。因此，从提高开采过程中的技术经济性来看，以“合层开采”的方式来开采煤系“三气”更有利。对于钻进工艺而言，由于煤系“三气”储层物性差异较大，频繁更换钻井液体系不太现实，因此煤系“三气”共采钻井液应同时满足三种地层的钻进要求。其中砂岩尤其是致密砂岩较少出现井壁失稳的问题，“三气”共采钻井液应能在多分支井中同时保证煤层和泥页岩层的井壁稳定，这就对钻井液性能提出了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术以上技术问题，提供了一种适用于煤系地层钻进的钻井液及其制备方法。具体是通过以下技术方案来实现的：一种适用于煤系地层钻进的水基钻井液，由以下质量份成分构成，水100份、抑制剂2-10份、钠基膨润土2-8份、无机正电胶1-6份、抗高温处理剂1-5份、增粘剂0.5-3份、降滤失剂0.1-2份、阳离子型表面活性剂0.001-0.02份、有机硅表面活性剂0.001-0.02份。进一步，所述的适用于煤系地层钻进的水基钻井液，由以下质量份成分构成，水100份、抑制剂5-6份、钠基膨润土4份、正电胶3-3.5份、抗高温处理剂2-2.3份、增粘剂1.25-1.5份、降滤失剂1-1.2份、阳离子型表面活性剂0.005-0.01份、有机硅表面活性剂0.005-0.01份。进一步，所述钠基膨润土为辽宁省朝阳市建平县万兴膨润土有限责任公司生产的钠基膨润土。进一步，所述的正电胶为湖北汉科新技术股份有限公司生产的无机正电胶。进一步，所述的阳离子型表面活性剂为浙江上虞斯莫有机化学研究所生产的N-十二烷基双季铵盐。进一步，所述的有机硅表面活性剂为湖北武汉优茂科技有限公司生产的油性有机硅表面活性剂。进一步，所述的降滤失剂为徐州力源纤维素科技有限公司生产的低粘羧甲基纤维素钠。进一步，所述的增粘剂为徐州力源纤维素科技有限公司生产的高粘羧甲基纤维素钠。进一步，所述的抗高温处理剂为山东德顺源石油科技有限公司生产的褐煤树脂。进一步，所述的抑制剂为上海市国药基团化学试剂有限公司生产的氯化钾。有益效果，本专利技术提供的水基钻井液具有以下优点：(1)本专利技术提供的钻井液为一种水基钻井液，与油基钻井液相比，具有环保和低成本的优点；(2)本专利技术提供的钻井液中的无机正电胶可以吸附在带负电的煤岩和页岩表面，并且使钻井液具有独特的“固-液双重性”，起到保护储层和稳定井壁的作用；(3)阳离子型表面活性剂和油性有机硅表面活性剂的亲水端(极性端)能够吸附在煤岩和页岩表面，而疏水端指向钻井液，增强煤岩和页岩的疏水性，减少与钻井液中水分的接触面积，从而增强井壁稳定性；另外，表面活性剂能够降低钻井液的表面张力以保护储层；(4)该钻井液具有良好的流变性、降滤失性能，钻井液的抑制性和润滑性，能够满足煤系地层钻进的要求。附图说明图1为实施例1中贵州六盘水煤岩岩样与适用于煤系地层钻进的水基钻井液接触后的膨胀量变化曲线图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，但本专利技术并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本专利技术权利要求所要求保护的范围。实施例1一种适用于煤系地层钻进的水基钻井液，由以下质量份成分构成，水100mL、抑制剂5g、钠基膨润土4g、正电胶3g、抗高温处理剂2g、增粘剂1.25g、降滤失剂1g、阳离子型表面活性剂0.005g、有机硅表面活性剂0.005g。制备方法：首先在每100mL水中加入阳离子型表面活性剂和油性有机硅表面活性剂，搅拌均匀后，将阳离子型表面活性剂和油性有机硅表面活性剂的浓度稀释至每100mL水0.005g，在6000r/min转速条件下，按顺序依次加入钠基膨润土、正电胶、降滤失剂、增粘剂、抗高温处理剂、抑制剂，充分搅拌后即得到适用于煤系地层钻进的水基钻井液。实施例2进一步，所述的适用于煤系地层钻进的水基钻井液，由以下质量份成分构成，水100mL、抑制剂5g、钠基膨润土4g、正电胶3.5g、抗高温处理剂2.2g、增粘剂1.5g、降滤失剂1g、阳离子型表面活性剂0.01g、有机硅表面活性剂0.01g。其制备方法如下：(1)首先按照上述配比，称取适量的水、钠基膨润土、正电胶、阳离子型表面活性剂、油性有机硅表面活性剂、降滤失剂、增粘剂、抗高温处理剂、抑制剂。(2)在每100mL水中加入阳离子型表面活性剂和有机硅表面活性剂。搅拌均匀后，然后在7000转/分转速条件下，按顺序依次加入钠基膨润土、无机正电胶、降滤失剂、增粘剂、抗高温处理剂、抑制剂，充分搅拌后即得到适用于煤系地层钻进的水基钻井液。实施例3一种适用于煤系地层钻进的水基钻井液，由以下质量份成分构成，水100mL、抑制剂6g、钠基膨润土4g、正电胶3g、抗高温处理剂2g、增粘剂1.4g、降滤失剂1.2g、阳离子型表面活性剂0.01g、有机硅表面活性剂0.01g。其制备方法如下：(1)首先按照上述配比，称取适量的水、钠基膨润土、无机正电胶、阳离子型表面活性剂、油性有机硅表面活性剂、降滤失剂、增粘剂、抗高温处理剂、抑制剂。(2)在每100mL水中加入阳离子型表面活性剂和有机硅表面活性剂。搅拌均匀后，然后在6000r/min条件下，按顺序依次加入钠基膨润土、无机正电胶、降滤失剂、增粘剂、抗高温处理剂、抑制剂，充分搅拌后即得到适用于煤系地层钻进的水基钻井液。实验例1、钻井液性能评价将实施例1-3制备的钻井液和普通钻井液，普通钻井液配方如下，以每100mL水中加入量计算：钠基膨润土4g、褐煤树脂2g、磺化沥青2g、高粘聚阴离子纤维素0.5g。测试本专利技术中适用于煤系地层钻进的水基钻井液的基本性能参数，并与普通聚合物钻井液作对比，数据分析见表1。实验仪器：ZNN-D6S型六速旋转粘度计、ZNS-5A中压失水仪。表1适用于煤系地层钻进的水基钻井液的基本性能参数对比由表1可见，本专利技术提供的适用于煤系地层钻进的水基钻井液(实施例1)相对于普通聚合物钻井液而言粘度略低，只有33.5mPa·s，而滤失量更小，只有7mL。2、适用于煤系地层钻进的水基钻井液的润滑性评价实验仪器：EP极压润滑仪。实验方法：(1)将适用于煤系地层钻进的水基钻井液倒入EP极压润滑仪试样杯中，测试润滑系数，并与清水、4％膨润土钻井液的润滑系数进行对比；(2)将适用于煤系地层钻进的水基钻井液放入老化罐中，分别在80℃、100℃和120℃下热滚16h后，测试其润滑系数，结果如下。表2不同水基钻井液的润滑系数钻井液类型润滑系数清水0.34清水+4％钠基膨润土0.46实施例10.18表3适用于煤系地层钻进的水基钻井液(实施例1)在不同温度下的润滑系数温度/℃润滑系数250.18800.1521000.1681200.172实验表明，实施例1制备的适用于煤系地层钻进的水基钻井液与4％膨润土钻井液相比(表2)，大大提高了钻井液润滑性；在1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于煤系地层钻进的水基钻井液，其特征在于，由以下质量份成分构成，水100份、抑制剂2‑10份、钠基膨润土2‑4份、无机正电胶1‑6份、抗高温处理剂1‑5份、增粘剂0.5‑3份、降滤失剂0.1‑2份、阳离子型表面活性剂0.001‑0.02份、有机硅表面活性剂0.001‑0.02份。

【技术特征摘要】
1.一种适用于煤系地层钻进的水基钻井液，其特征在于，由以下质量份成分构成，水100份、抑制剂2-10份、钠基膨润土2-4份、无机正电胶1-6份、抗高温处理剂1-5份、增粘剂0.5-3份、降滤失剂0.1-2份、阳离子型表面活性剂0.001-0.02份、有机硅表面活性剂0.001-0.02份。2.如权利要求1所述的适用于煤系地层钻进的水基钻井液，其特征在于，所述的适用于煤系地层钻进的水基钻井液，由以下质量份成分构成，水100份、抑制剂5-6份、钠基膨润土4份、正电胶3-3.5份、抗高温处理剂2-2.3份、增粘剂1.25-1.5份、降滤失剂1-1.2份、阳离子型表面活性剂0.005-0.01份、有机硅表面活性剂0.005-0.01份。3.如权利要求1或2所述的适用于煤系地层钻进的水基钻井液，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋继伟，李勇，杜胜江，陈书雅，班金彭，石彦平，彭扬东，蔡路，蔡记华，
申请(专利权)人：贵州省地质矿产勘查开发局一一五地质大队，贵州省地质调查院，中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：贵州,52