[发明专利]一种上部地层防塌型钻井液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种上部地层防塌型钻井液，包括封堵防塌抑制剂、稳定剂、增粘剂与水；所述封堵防塌抑制剂由聚合醇与二甲基二烯基氯化铵改性粒状堵漏材料与纤维状堵漏材料得到；所述粒状堵漏材料包括果壳。与现有技术相比，本发明采用的封堵防塌抑制剂利用聚合醇特有的“浊点”效应，在井壁表面形成一层有效的隔离膜，隔断钻井液渗入地层的通道，加入果壳及纤维形成复杂网状结构，减小钻井液侵入地层的深度；同时二甲基二烯基氯化铵与聚合醇反应产生协同增效作用来增强体系的抑制性和分散性，达到有效稳定井壁的效果；再结合稳定剂及增粘剂，使钻井液体系滤失量低、抑制性强，能有效防止地层失稳，并且该体系配方简单，配制与维护均方便。

技术领域

本发明属于煤层气开采技术领域，尤其涉及一种上部地层防塌型钻井液及其制备方法。

背景技术

煤层气是在煤层孔隙中，以吸附和游离状态储集的天然气。我国蕴含有丰富的煤层气资源，因此国家目前大力针对煤层气进行勘探开发。而在煤层气的开采过程中，钻井工程是最为关键的技术。

在煤层钻进的过程中与常规地层钻井相比有一定差别。在煤层上部覆盖煤岩的盖层，主要成分为泥页岩，泥页岩在钻井液滤液侵入后会产生局部水化现象，这种现象会导致井壁处的岩石发生水化膨胀或分散。水化膨胀即是在滤液侵入泥页岩后，粘土矿物和水接触后膨胀，从而导致孔隙喉道被封堵，导致缩径现象，而水分侵入同样会导致水化斥力的产生，作用于泥页岩，会使泥页岩分散，从而导致掉块或坍塌现象的发生，为煤层气钻进过程带来困难。

因此，针对钻遇煤层上部地层的过程，需要使用新的钻井液体系，提高钻井液在泥页岩的抑制性，控制泥页岩在井下的水化分散程度，从而解决煤层气上部地层钻进易井漏、缩径等问题。

目前，国内外所采用的泥页岩防塌钻井液主要包括纳米微孔封堵钻井液体系，全油基强封堵钻井液、低荧光特效封堵防塌钻井液、低自由水钻井液技术等。

纳米微孔封堵钻井液体系：罗勇等人在针对钻遇东海油气田深部伊/蒙混层盈脆性低分散性泥页岩时，采用纳米微孔封堵钻井液体系进行处理防塌等问题。该体系配方为：3％海水土浆+0.15％Na₂C0₃+0.3％NaOH+0.4％包被剂PF-PLUS+0.3％聚阴离子纤维素PF-PAC-LV+2.0％降滤失剂PF-FLOCAT+2％封堵剂PF-LSF+3％固壁剂HGW+2％胶束剂HSM+10％活度调节剂HBA+5％KCl+2％润滑剂PF-LUBE，该钻井液体系应用虽然很大程度节约单井划眼和循环时间，对较深层泥岩进行了稳定，降低了钻井作业时间和费用，但该体系构建较为复杂，所使用处理剂种类较多，且处理剂用量较大，因此导致其成本相对较高，针对大多数上部地层泥页岩来说适用性不高。

全油基强封堵钻井液体系：郭永滨等构建了一套全油基强封堵钻井液体系用于钻遇涠洲W油田断裂带硬脆性灰色泥页岩层段。该储层段泥页岩以伊利石为主，夹黏土矿物，具有较强水敏性，因此在常规钻井液的基础上加入2％乳化沥青防塌剂MORLF、2％优质超细碳酸钙EZ-CARB和3％防塌树脂LSF来进行优化封堵。该全油基钻井液针对泥页岩储层段井壁失稳问题具有较好的效果，但油基钻井液本身具有成本高、污染性大、毒性强、钻速较低等缺点，导致其应用于煤层气上部地层使用会对煤层产生较大污染，不利于后续储层段钻进工作顺利进行。

低荧光特效封堵防塌钻井液：李和良等研制的低荧光防塌沥青及低荧光特效封堵防塌钻井液技术通过液态SO₃代替过去所采用的浓硫酸、亚硫酸钠等进行磺化反应，有效提升磺化效率，制备出低荧光防塌沥青和低荧光特效防塌降滤失剂，然后经复合酸磺化处理新工艺来降低荧光级别，在突破了因荧光干扰测录井导致储层误判、漏判的同时实现了钻井液的泥饼质量的改善，降低了钻井液的高温高压失水和摩阻系数、提升了防塌降滤失效果。但该体系在应用过程中缺乏对封堵物质的返排设计，易造成对储层的伤害。