[发明专利]一种前置液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种前置液，包括：水100重量份；氯丁胶乳7～9重量份；堵漏剂1～3.2重量份；性能调节剂0.7～3.0重量份；消泡剂0.3～0.6重量份。与现有技术相比，本发明在前置液中加入氯丁胶乳作为表面改性材料，该体系中的高分子聚合物可与表面活性剂发挥复配增效作用，可以紧密吸附煤芯并致密地平铺在煤芯表面，使得煤芯表面改性均匀，有效地提高了固井的胶结质量，从而使本发明提供的煤层气井固井前置液不仅与钻井液和水泥浆相容性好，而且对煤的表面润湿性有良好的改善，使煤芯具有优良的水润湿性，提高了固井第二界面胶结强度，各项性能指标都满足现场固井要求。

技术领域

本发明属于煤层气开采技术领域，尤其涉及一种前置液及其制备方法。

背景技术

以中国为代表的发展中国家天然气的消费量增长总量及年均增长量均处于较高水平。煤层气(Coalbed Methane)主要成分为甲烷，我国煤层气在埋深300～2000m范围内总储量达31.46万亿立方米，仅少于俄罗斯、美国，资源量位居世界第三位，与我国的常规天然气资源量相当，具有丰富的储量资源。煤层气不但热值高，而且对环境没有污染，是具有十分广阔的应用前景的新能源。

煤层的成分主要是由有机质(碳、氢、氧、氮、硫等5种元素组成)组成的层状沉积岩体，这导致了煤层固井时无机水泥浆与煤层表面胶结质量差，直接影响固井质量。并且孔隙是煤结构的重要组成部分，煤岩解理面光滑且不规则的，也会对固井质量有着较大的影响。此前的研究有改善井壁润湿性的，也有对泥饼冲洗、固化，还有针对堵漏的等等，但一直对于强化煤层气固井中水泥石与煤层表面胶结方面认识不足，没有引起重视，缺少有效的煤层表面润湿性改性方法。

煤岩的主要成分是有机物，具有相当多的憎水非极性基团，因此使得煤表面的疏水性很强，水很难使其润湿。但如果向水中加入一定量的表面活性剂时，表面活性剂的疏水基团会在煤表面进行吸附并发生强相互作用，从而使得表面活性剂的头部伸向溶液中导致溶液和煤体的固-液界面张力和界面自由能均降低，对煤的界面起到了一种改性的作用。基于此，王成文提出了一种“改善煤岩润湿性的强化煤层固井胶结技术”(天然气工业，2017，7)，通过在固井前置液中加入了表面活性剂提高煤层表面润湿性，对煤的表面润湿性有良好的改善，使煤芯具有优良的水润湿性，提高了固井第二界面胶结强度；在“煤储层固井胶结强度性能及改善方法研究”(煤炭科学技术，2019，47) 中，提出采用硅烷偶联剂、表面活性剂为主要改性方法，硅烷偶联剂是含有硅官能团和碳官能团两种官能团的有机化合物，碳官能团是指硅通过亚烃基与有机官能团键合的基团，硅官能团是指直接连接硅上易水解、缩合的基团。硅烷偶联剂能使无机物表面有机硅烷化，调整临界界面张力，有利于有机物对无机物的表面润湿。

然而，由于表面活性剂亲油基团同煤层表面的吸附主要基于疏水作用，其吸附强度较低，吸附效率受限。并且，为保证充分的润湿改性效果，以及同水泥浆的配伍性，往往采用阴离子表面活性剂，这一方面导致在静电作用下表面活性剂在煤岩表面吸附密度较低，另一方面，表面活性剂阴离子基团可能与煤岩表面带阳离子的矿物结合，导致疏水基团向外，造成改性效果下降。再者，硅烷偶联剂水解产生Si-OH基团会吸附在水泥颗粒表面形成包裹层，阻止水泥与水进一步接触，对水泥有较强的缓凝副作用，也不利于煤层界面胶结。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种改性效率高且与水泥浆相容性好的前置液及其制备方法。

本发明提供了一种前置液，包括：

优选的，所述氯丁胶乳选自阳离子氯丁胶乳或高聚物分子改性基高分子。

优选的，所述堵漏剂包括颗粒堵漏材料与亲水性纤维堵漏材料；所述颗粒堵漏材料与亲水性纤维堵漏材料的质量比为(34～79)：(1～3)。

优选的，所述颗粒堵漏材料选自膨胀蛭石、硅藻土、石英砂与超细碳酸钙颗粒中的一种或多种；