[发明专利]一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液

说明书

技术领域

本发明涉及非开挖工程领域，涉及采用水平定向钻进技术进行大直径油气或市政管道铺设，尤其是一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液。

背景技术

水平定向钻进多在浅地层中成近于水平的孔，其成孔直径小至几十毫米，大至近两米。在钻进过程中，地层被钻头不断的破碎，破碎下的钻屑通过钻井液的循环排出孔外，形成的钻孔空间被钻井液及钻屑充满，对孔壁的稳定起到一定的平衡作用。

现有的钻井液大多针对传统油气钻井钻孔，传统油气钻井钻孔主要为垂直段，岩屑运移状态与水平孔有较大差别。油气钻定向钻井钻孔有部分水平段，但钻孔直径较小，钻孔环状空间较小，钻孔环状空间内的泥浆具有较高的流速，可以将钻屑及时排出孔内。而大直径水平定向钻的钻孔主要是水平段，其钻孔的直径较大，造成钻孔环状空间很大，环状空间内泥浆很难具有较高的流速，无法及时将钻屑排出孔内，因而需要泥浆具有较高的粘度和钻屑悬浮能力。所以现有的钻井液几乎都不能满足水平定向钻井用。

钻井液工艺技术是HDD工程的重要组成部分。随着HDD施工难度的逐渐增大，该项技术在确保安全、优质、快速施工中起着越来越重要的作用。钻井液最基本的功用有以下几点：

1）携带和悬浮钻屑；

2）稳定孔壁和平衡地层压力；

3）冷却和润滑钻头、钻具；

4）传递水动力。

目前，水平定向钻进穿越施工地层一般为粘土层或中粗砂地层。中粗砂地层，颗粒间没有胶结质、结构松散，一旦地层平衡被打破后，施工过程中极易发生钻孔坍塌，因而需要钻井液具有较高粘度来维持孔壁稳定。同时，随着钻孔钻孔直径的增加，钻屑变得越来越多。如果钻井液没有足够的粘度和静切力，就无法悬浮钻屑并带出钻孔，这会导致中粗砂大量堆积在孔底，行成砂床，给后续的管道回拖施工带来风险。钻井液的失水性会对孔壁稳定性产生较大影响，因而在中粗砂地层钻井时，钻井液要具有做够的粘度和静切力以及良好的失水性，而现今的钻井液并不能满足中粗砂地层水平钻井的需要。

发明内容

本发明针对上述问题提出了中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，有效解决了解决了在中粗砂地层进行水平定向钻进施工时孔壁稳定性问题和孔内钻屑大量堆积问题，保证了施工安全。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为，一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，其原料包括水、造浆粘土、增粘剂、降失水剂、pH调节剂；按重量分计，以100份水中加入量计算：造浆粘土4～5份、增粘剂0.03～0.15份、降失水剂0.05～0.15份。

所述钻井液使用pH调节剂调节至pH为8.5～9.5。

所述增粘剂为高粘羧甲基纤维素和黄原胶组合或阴离子聚丙烯酰胺和黄原胶组合。

所述的造浆粘土为武汉地网非开挖专用钠基膨润土。

所述降失水剂为改性淀粉。

所述pH调节剂为碳酸钠。

上述一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液的配置方法包括以下步骤：

1）按重量份计选取100份水、造浆粘土4～5份、增粘剂0.03～0.15份、降失水剂0.05～0.15份、pH调节剂；

2）在搅拌的作用下，向水中按顺序加入造浆粘土、增粘剂、降失水剂，充分搅拌后加入pH调节剂将钻井液pH值调节到8.5～9.5，得到中粗砂地层水平定向钻进用钻井液。

所述搅拌的转速为7000～9000r/min。

本发明使用高粘羧甲基纤维素和黄原胶或阴离子聚丙烯酰胺和黄原胶组合，通过高粘羧甲基纤维素或阴离子聚丙烯酰胺有效增粘，通过向泥浆中加入XC来调节泥浆的流型，从而提高泥浆粘度和切力，满足悬浮钻屑的需要，有效针对中粗砂地层水平定向钻进。产品具有较高的粘度和静切力，满足悬浮钻屑能力，钻井液具有较好的滤失性，失水量较少，有利于维持孔壁稳定性，能够有效保障中粗砂地层水平定向钻进的正常进行。

附图说明

图1为实施例1所述中粗砂地层水平定向钻进用钻井液产品悬浮钻屑效果图；

图2为实施例2所述中粗砂地层水平定向钻进用钻井液产品悬浮钻屑效果图；

图3为实施例3所述中粗砂地层水平定向钻进用钻井液产品悬浮钻屑效果图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明所达到的预定目的与技术手段及功效，以下结合实施例，对本发明的具体实施方案进行详细说明。