[发明专利]适用于煤层气井的成膜钻井液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于煤层气井的成膜钻井液及其制备方法，可适用于煤层气井和具有大空隙和渗透率高的易漏地层段，也适用于储层段渗透率较高的砂岩地层作业。

背景技术

我国煤层气资源十分丰富，但是目前我国的煤层气勘探开发还处于起步阶段。随着煤层气开发的不断深入，钻井时煤层井壁稳定性和煤层段储层保护问题日益突出，严重制约煤层气规模化开发和投产。在煤岩段钻进时若发生井下复杂事故，不仅会延误工程进度也会造成重大的经济损失。

由于煤层具有特殊的岩石性质，使得煤层气开发与其他常规油气田相比也有很大的区别。

（1）化学方面：不同类型的水基钻井液滤液进入煤层，均使煤岩的抗压强度和抗拉强度降低。滤液在压差的作用下进入煤层的微裂缝，产生的压力会撑开裂缝，破坏煤岩。当钻井液中的滤液进入煤岩后，煤层微裂缝中的粘土矿物会吸水产生水化膨胀，同时由于煤岩的中间往往夹杂着炭质泥岩或泥质含量很高的劣质煤屑，这些成分对水有很强的敏感性。这些成分吸水性强，存在膨胀或溶胀现象，水的作用会改变原有的应力平衡，从而失去原有的稳定性，水化膨胀导致局部应力集中，引起煤层剥落坍塌。

（2）力学方面：从力学角度来说，井壁不稳定可分为井壁坍塌和地层破裂两种情况。煤层微裂缝发育，煤岩杨氏模量与砂岩、页岩相比较小（砂岩在20000~30000，煤岩只有5000），且泊松比大;在外力的作用下会改变原有的应力平衡，从而失去原有的稳定性，造成井壁失稳和垮塌。

在钻井施工中，钻井液滤液和各种固相颗粒在液柱压力的作用下，进入煤层裂隙或孔隙，堵塞煤层气体通道，严重者引起井壁失稳，造成产能降低，直接影响后期开发。因此，目前提高地层抗压能力(保护储层稳定)的钻井液处理剂产品存在以下局限性：

(1)多数钻井液材料对产层有潜在伤害；(2)封堵强度不高，钻井中可能因压差过高而被压漏；(3)对疏松地层起不到加固作用；(4)虽然也有部分产品能形成膜封堵结构，但是膜结构单一，对于提高地层抗压能力的效果不是很明显；（5）常规材料亲水的特性在近井壁地带形成泥饼，阻挡流体进入，但煤层亲油性强，常规材料无法形成泥饼或者形成的泥饼质量差。

另外，中国专利号“200610165821.6”公开了一种高性能成膜水基钻井液体系的制备方法，公开日为2008年06月18日。其使用盐水配制的高性能成膜水基钻井液体系的典型配方为:10%-饱和NACL水溶液+1-3%降失水剂+0.3-0.5%聚合物增粘剂+0.5-1%包被剂+2.5-5%胺基页岩抑制剂+3-4%润滑剂+7-8%成膜剂。但该专利还存在如下问题：成膜钻井液中成膜剂的主要成分为硅酸盐，硅酸盐为强碱性（一般pH在10以上），煤层气储层段煤岩具有强的碱敏性，pH过高会造成煤岩渗透率降低对储层造成损坏；硅酸盐主要的作用机理是其硅醇基团通过和地层水或者裂隙中粘土矿物中的钙镁离子作用生成硅醇钙等沉淀，由于煤岩是低渗透储层，煤岩本身既是储层又是储集层，硅酸盐生成的沉淀会封堵储集层，造成储层永久伤害。另外，现有成膜钻井液主要针对的是泥页岩地层，对于煤岩地层的封堵成膜性不强，主要是由于煤岩亲油性大于亲水性，现有成膜钻井液在煤岩表面形成的泥饼质量不好或者不强。

发明内容

    本发明的目的在于克服现有钻井液存在的上述问题，提供一种适用于煤层气井的成膜钻井液及其制备方法，采用本发明的成膜钻井液能迅速在煤岩表面和孔喉处形成一个低渗透的封堵层，起到阻止流体或是固相进入煤层，有效的阻止、减缓流体漏失，防止煤岩割理和裂缝中易水化物质膨胀、分散和污染储层。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种适用于煤层气井的成膜钻井液，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：

提粘剂                0.1～0.3%；

成膜剂                2.0～5.0%； 

包被絮凝剂            0.1～0.3%；

封堵剂                0.2～5.0%；

堵漏剂                1.0～10.0%；

碱度调节剂            0.05～0.2%； 

余量为水。

    本发明还包括预水化坂土浆，预水化坂土浆的质量百分比含量为4～10%。

所述的提粘剂为羟乙基纤维素HEC和羧甲基纤维素CMC按照2:1的质量比例配制而成。

所述的提粘剂为羧甲基纤维素CMC或聚阴离子纤维素PAC-H。