[发明专利]煤层气钻井用淡水基微泡钻井液

说明书

技术领域

本发明是关于一种钻井液，具体是指一种煤层气钻井用淡水基微泡钻井液。

背景技术

钻井液是用于钻井过程中平衡地层压力、保证安全顺利钻进的必备材料之一。钻井过程中，井漏是地层压力小于液柱压力时钻井液大量漏入地层的现象。井漏会引起井下事故或复杂情况，导致施工时间延长，作业成本增加，甚至所钻井报废，进而造成严重资源浪费和巨大经济损失。2003年，全球仅堵漏费用约为8亿美元，且不包括由井漏造成井下事故后处理事故的投入。煤层气存在于煤层中。煤层内广泛分布割理与裂缝，加之煤层地层压力低，煤层孔隙压力梯度一般小于1.0MPa/100m，常规钻井液易发生井漏。不仅如此，一旦工作液进入煤层，工作液和高分子聚合物都会吸附在煤层上。它一方面诱发煤基质膨胀而使有效裂缝受到挤压变窄；另一方面，聚合物在煤表面的多点吸附形成胶凝层堵塞煤层的裂缝和割理系统，造成煤层大面积污染，煤层气无法排出。后期还要投入更大的人力和物力来提高产量和采收率，影响了经济效益。因此，要提高经济效益，必须从根本上控制钻井液漏失。然而，人类目前尚无法准确探知煤层漏失通道具体存在位置及大小，只能努力研发能够预防漏失和漏失后高效封堵地层的封堵材料。

为了防止钻井液漏入地层，或者漏失发生后能迅速成功封堵漏失通道，尽快恢复钻进，作业者使用了几乎所有的材料，包括橡胶、水泥、纤维、塑料、聚合物、无机胶凝、油溶性树脂、沥青、黏稠树脂、酸溶性堵漏材料、微化粉纤维等。但这些材料中，有的材料大小和形状与地层漏失通道大小和形状不匹配，控制漏失效果不理想；有的材料在高温作用下强度低、承压能力差；有的材料无法在钻井正常作业的同时，防止漏失和遇到漏失层后自行堵漏。

为改善封堵效果，研究人员从刚性材料入手，研究了材料大小与漏失通道大小的匹配问题，先后提出了1/3架桥规则、2/3架桥规则、孔喉网络模型、理想充填理论、D₉₀充填规则、屏蔽暂堵分形理论，以及固相颗粒多组分滤失模型等，以期能计算出大小合适的封堵材料，全面封堵地层漏失通道。然而，由于地下储层孔隙大小、分布很不均匀，无法利用理论计算的材料大小封堵地层。同时，地下漏失通道的形状很不规则，用形状较规则的材料封堵形状不规则的漏失通道，效果肯定不尽人意。因此，上述研究理论有的仅在一定程度上解决了漏失问题，有的仅仅停留在理论层次上。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有煤层气层钻进过程中，现有钻井液存在堵漏材料与漏失通道匹配难、气体型流体现场动用设备多等不足，提供一种煤层气钻井用淡水基微泡钻井液，解决煤层气钻井过程中的漏失问题。

本发明的另一目的在于提供所述的微泡钻井液在用于煤层气钻井过程中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种利用了本发明所述的煤层气钻井用淡水基微泡钻井液的煤层气钻井方法。

一方面，本发明提供了一种煤层气钻井用淡水基微泡钻井液，该煤层气钻井用淡水基微泡钻井液由淡水、碳酸钠、氢氧化钠、碱式碳酸锌、流型调节剂、发泡剂和稳定剂配制而成。

根据本发明的优选具体实施方案，本发明的煤层气钻井用淡水基微泡钻井液中，所述淡水为天然淡水或经加工的淡水；所述流型调节剂由黄原胶与硼交联剂配制而成；所述发泡剂由十二烷基二甲基氧化胺与α-烯基磺酸钠配制而成；所述稳定剂由石油醚、油酸山梨醇酯与十二醇配制而成。

根据本发明的优选具体实施方案，本发明的煤层气钻井用淡水基微泡钻井液中，所述流型调节剂中，所述黄原胶为高分子链状多糖聚合物；所述硼交联剂为四硼酸钠或硼酸；所述发泡剂中，所述十二烷基二甲基氧化胺为阳离子型表面活性剂、α-烯基磺酸钠为阴离子型表面活性剂；所述稳定剂中，所述十二醇为饱和直链脂肪醇。

根据本发明的优选具体实施方案，本发明的煤层气钻井用淡水基微泡钻井液中，所述流型调节剂中，所述黄原胶与硼交联剂在配制时的质量比为1～2∶1；所述发泡剂中，所述十二烷基二甲基氧化胺、α-烯基磺酸钠的配制质量比为1～2∶1；所述稳定剂中，所述石油醚、油酸山梨醇酯和十二醇在配制时的质量比为1～3∶2∶7～5。