專利名稱：一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于地面煤層氣鉆井或井下瓦斯抽放的鉆井液，特別適用于松軟煤層鉆進。
背景技術(shù)：
由于我國地質(zhì)構(gòu)造條件復雜，成煤時代多，煤礦區(qū)分布廣，煤儲層特征差異大。簡單起見，可劃分為正常煤體結(jié)構(gòu)的硬煤層和構(gòu)造發(fā)育的松軟煤層兩種典型類型。對于松軟煤層，由于煤與瓦斯突出、煤層松軟、機械強度低等原因，采用清水或空氣等常規(guī)排粉鉆進方式時易出現(xiàn)塌孔、卡鉆或噴孔等問題，打鉆成孔困難，瓦斯抽采效率低。松軟煤層的煤層氣開發(fā)是我國煤層氣產(chǎn)業(yè)化面臨的最嚴峻的挑戰(zhàn)之一，在此類煤層中鉆進護孔技術(shù)是目前亟待解決的技術(shù)難題之一。為達到較好的護孔效果，通常在鉆井液中添加羧甲基纖維素和羥丙基瓜爾膠和生物聚合物等聚合物。羧甲基纖維素和羥丙基瓜爾膠等起到增粘、降低摩阻和潤滑作用以保持井壁穩(wěn)定，而生物聚合物可以增強鉆井液在水平井段內(nèi)的巖屑懸浮能力。盡管這類鉆井液對儲層的傷害比傳統(tǒng)泥漿要小，但還是會在井壁上形成了低滲透的濾餅。濾餅的不充分降解會極大地影響井壁的流動能力，結(jié)果是顯著降低生產(chǎn)井的產(chǎn)量。 因此，特別是在松軟地層和高滲透性地層中，必須清除滲濾到地層中的鉆井液以及沉積在井壁上的濾餅，以實現(xiàn)產(chǎn)量最大化。清除完井液濾餅的通常做法是在每米井段泵入0. 5方濃度為15%的鹽酸。但是試驗表明，單獨使用酸或氧化劑(如過硫酸銨)在水平井段中清除濾餅的效果并不明顯。酸和氧化劑的主要不足是會與所遇到的所有可被氧化的物質(zhì)發(fā)生反應。近十多年來，出現(xiàn)了使用聚合物糖甙鍵特異酶復合物來將聚合物水解成無(低) 傷害的“碎片”的技術(shù)，并通常伴隨著用酸來清除酸溶性的架橋粒子(如碳酸鈣)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，該鉆井液具有較好的流變性和降濾失性能，可以滿足松軟煤層鉆進巖屑攜帶和井壁穩(wěn)定的要求；破膠劑降解加稀鹽酸酸化的雙重解堵措施可有效地清除可降解鉆井液對煤層氣儲層的傷害，并能恢復甚至提高煤巖氣體滲透率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，其特征在于，它由水、可降解聚合物、造漿粘土、降濾失劑、架橋劑、PH調(diào)節(jié)劑和破膠劑混合而成；以每100毫升水中加入量計算可降解聚合物0. 5 0. 75克、造漿粘土 0 2克、降濾失劑0. 5 2克、架橋劑1 2克和破膠劑0. 01 0. 1克，pH調(diào)節(jié)劑的加入量為調(diào)節(jié)鉆井液PH到7( S卩，水、可降解聚合物、造漿粘土、降濾失劑、架橋劑、破膠劑的配比 =100毫升0. 5 0. 75克0 2克0. 5 2克1 2克0. 01 0. 1克)。所述可降解聚合物為中粘羧甲基纖維素Qwt %的水溶液粘度在SOmPa · s
3120mPa · s之間)或羥丙基瓜爾膠。所述造漿粘土為膨潤土，如山東駙馬營產(chǎn)膨潤土。所述降濾失劑為改性淀粉。所述架橋劑為超細碳酸鈣，粒度為400目，可根據(jù)煤巖孔喉半徑進行調(diào)整。所述pH調(diào)節(jié)劑為氯化銨，為無色結(jié)晶或白色結(jié)晶性粉末，其加量以將鉆井液pH調(diào)至7為準。所述破膠劑為SE-4生物酶破膠劑，褐色液體，江蘇昆山京昆油田化學科技開發(fā)公司生產(chǎn)；或為JBR破膠劑，白色粉末，湖北荊州市嘉華科技有限公司生產(chǎn)。以每100毫升水中加入量計算可降解聚合物0. 6克、降濾失劑1克、架橋劑1. 2 克、破膠劑0. 01克，pH調(diào)節(jié)劑的加入量為調(diào)節(jié)鉆井液PH到7。上述一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液的制備方法，它包括如下步驟1)以每100毫升水中加入量計算可降解聚合物0. 5 0. 75克、造漿粘土 0 2 克、降濾失劑0. 5 2克、架橋劑1 2克和破膠劑0. 01 0. 1克，PH調(diào)節(jié)劑的加入量為調(diào)節(jié)鉆井液PH到7，選取水、可降解聚合物、造漿粘土、降濾失劑、架橋劑、pH調(diào)節(jié)劑和破膠劑；2)在容器(泥漿杯)中加入水，在8000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速條件下，按順序加入造漿粘土、架橋劑、降濾失劑、可降解聚合物，充分攪拌后加入PH調(diào)節(jié)劑，將鉆井液pH調(diào)至7，再加入破膠劑，充分攪拌后，得到松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液。該鉆井液在鉆進時能保持孔壁穩(wěn)定，而在鉆進工作結(jié)束后，鉆井液能在破膠劑和無機酸的雙重作用下實現(xiàn)降解、粘度下降，先前形成的濾餅破除、產(chǎn)層流體的流動性增強、 恢復地下流體資源解吸擴散通道，達到提高地下流體資源產(chǎn)量效果的目的。本發(fā)明的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(1)膨潤土含量低(0 2% )，可以減少固相侵入對煤層氣儲層的損害；( 具有良好的流變性和降濾失性能，可以滿足松軟煤層鉆進巖屑攜帶和井壁穩(wěn)定的要求；(3)鉆井液pH接近于7，且具有可降解特性，滿足環(huán)保要求，特別適合于井下瓦斯抽放孔施工；(4)液態(tài)的生物酶破膠劑具有較快的破膠速度和較徹底的破膠效果；( 生物酶降解加鹽酸酸化的雙重解堵措施可有效地清除可降解鉆井液對煤層氣儲層的傷害，并能恢復甚至提高煤巖氣體滲透率。


圖1是實施例1中松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液的濾餅的外觀變化圖；圖中 (a)降解前，(b)生物酶降解池后，(c) 5%稀鹽酸處理池后。圖2實施例1中松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液的濾餅的無壓失水數(shù)據(jù)對比圖。圖3實施例1中松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液作用下不同處理階段煤巖平均氣體滲透率變化情況圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1
本實施例1主要反映(1)松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液的基本性能參數(shù)(密度、表觀粘度、濾失量、PH和濾餅厚度)；( 松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液表觀粘度隨時間的變化情況、濾餅清除測試結(jié)果和煤巖氣體滲透率測試結(jié)果。1.實驗配方本實施例的一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液由水、可降解聚合物(中粘羧甲基纖維素)、降濾失劑(改性淀粉)、架橋劑(超細碳酸鈣)、PH調(diào)節(jié)劑(氯化銨)和生物酶破膠劑組成；以每100毫升水中加入量計算中粘羧甲基纖維素0.6克、改性淀粉1克、超細碳酸鈣GOO目)1. 2克、氯化銨少許(調(diào)節(jié)pH到7)和生物酶破膠劑0. 01克。所述破膠劑為生物酶破膠劑SE-4，為褐色液體，江蘇昆山京昆油田化學科技開發(fā)公司生產(chǎn)。其制備方法，它包括如下步驟1)按上述配比，選取水、可降解聚合物、降濾失劑、架橋劑、PH調(diào)節(jié)劑和生物酶破膠劑SE-4 ；2)在泥漿杯中加入水，在8000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速條件下，按順序加入架橋劑(超細碳酸鈣)、降濾失劑(改性淀粉)、可降解聚合物(中粘羧甲基纖維素)，充分攪拌后加入PH調(diào)節(jié)劑(氯化銨)，將鉆井液PH調(diào)至7，再加入生物酶破膠劑SE-4，充分攪拌后，得到松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液。2.加生物酶破膠劑SE-4時，在室溫條件下(10°C)，測試松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液的基本性能參數(shù)，見表1。表1松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液的基本性能參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，其特征在于，它由水、可降解聚合物、造漿粘土、降濾失劑、架橋劑、PH調(diào)節(jié)劑和破膠劑混合而成；以每100毫升水中加入量計算可降解聚合物0. 5 0. 75克、造漿粘土 0 2克、降濾失劑0. 5 2克、架橋劑1 2克和破膠劑 0. 01 0. 1克，pH調(diào)節(jié)劑的加入量為調(diào)節(jié)鉆井液pH到7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，其特征在于，所述可降解聚合物為中粘羧甲基纖維素或羥丙基瓜爾膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，其特征在于，所述造漿粘土為膨潤土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，其特征在于，所述降濾失劑為改性淀粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，其特征在于，所述架橋劑為超細碳酸鈣，粒度為400目。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，其特征在于，所述PH 調(diào)節(jié)劑為氯化銨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，其特征在于，所述破膠劑為SE-4生物酶破膠劑或JBR破膠劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，其特征在于，以每100 毫升水中加入量計算可降解聚合物0. 6克、降濾失劑1克、架橋劑1. 2克、破膠劑0. 01克， PH調(diào)節(jié)劑的加入量為調(diào)節(jié)鉆井液pH到7。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于地面煤層氣鉆井或井下瓦斯抽放的鉆井液，特別適用于松軟煤層鉆進。一種松軟煤層鉆進用的可降解鉆井液，其特征在于，它由水、可降解聚合物、造漿粘土、降濾失劑、架橋劑、pH調(diào)節(jié)劑和破膠劑混合而成；以每100毫升水中加入量計算可降解聚合物0.5～0.75克、造漿粘土0～2克、降濾失劑0.5～2克、架橋劑1～2克和破膠劑0.01～0.1克，pH調(diào)節(jié)劑的加入量為調(diào)節(jié)鉆井液pH到7。該鉆井液具有較好的流變性和降濾失性能，可以滿足松軟煤層鉆進巖屑攜帶和井壁穩(wěn)定的要求；破膠劑降解加稀鹽酸酸化的雙重解堵措施可有效地清除可降解鉆井液對煤層氣儲層的傷害，并能恢復甚至提高煤巖氣體滲透率。
文檔編號C09K8/20GK102516957SQ20111040150
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者烏效鳴, 劉浩, 肖長波, 蔡記華, 谷穗 申請人:中國地質(zhì)大學(武漢)