[发明专利]一种防塌钻井液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种防塌钻井液及其制备方法和应用。以重量份计，所述防塌钻井液包括水90～100份、抑制剂1～3份、封堵剂7～13份和固壁剂0.1～0.3份；所述封堵剂包括弹性封堵剂、刚性封堵剂和纳米封堵剂的组合。本发明提供的防塌钻井液，通过抑制剂、封堵剂和固壁剂复配，以及所述封堵剂选用弹性封堵剂、刚性封堵剂和纳米封堵剂的组合，使得所述钻井液通过“物理封堵‑化学胶结‑抑制水化”的多元协同作用，能够对复杂煤层岩石的微孔隙、微裂缝进行有效封堵，减小钻井液滤液侵入，提高井周岩石的承压能力，且抑制性能较好，同时还具有较好润滑减阻性能。

技术领域

本发明属于钻井液技术领域，具体涉及一种防塌钻井液及其制备方法和应用。

背景技术

在煤层气或过煤层钻井过程中，由于煤岩割理发育、结构破碎、机械强度低，常导致起下钻遇阻、卡钻等井下复杂情况频发，延误工程进度，严重时甚至导致井眼钻井工程报废，造成重大经济损失。

复杂煤层井壁失稳一方面是由于煤岩本身具有割理、微裂缝发育，胶结疏松，脆性大等特征，钻井液滤液易侵入，导致煤岩之间胶结力降低，在外力作用下易破碎坍塌；另一方面是由于在外来流体的影响下，煤岩中的黏土矿物发生水化，水化产生的内张力从内部破坏了煤的完整性。因此，加强物理封堵和化学胶结阻止钻井液滤液侵入，提高煤岩强度，同时高效抑制黏土水化，是提高复杂煤层井壁稳定的重要技术对策。

例如，CN109294531A公开一种水基钻井液的复合沥青防塌抑制剂及水基钻井液，所述复合沥青防塌抑制剂包括天然沥青，十二烷基苯磺酸钠，乙烯-丙烯酸乙酯，表面活性剂，碳纤维，硬脂酸锌，硬脂酸钙，石灰石料粉末；所述水基钻井液包括蒙脱石，水，重晶石，聚乙二醇和所述复合沥青防塌抑制剂。所述水基钻井液采用特定的复合沥青防塌抑制剂，可以获得良好的防塌和润滑能力；且制备方法简单，便于生产，有利于推广。但是，所述水基钻井液的HTHP滤失量有待进一步降低，并且页岩膨胀率较高。

因此，开发一种能够对复杂煤层岩石的微孔隙、微裂缝进行有效封堵，减小钻井液滤液侵入，提高井周岩石的承压能力，且抑制性能较好，同时还具有较好润滑减阻性能的防塌水基钻井液，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种防塌钻井液及其制备方法和应用。所述防塌钻井液通过加入特定含量的抑制剂、封堵剂和固壁剂，使得所述钻井液通过“物理封堵-化学胶结-抑制水化”的多元协同作用，能够对复杂煤层岩石的微孔隙、微裂缝进行有效封堵，减小钻井液滤液侵入，提高井周岩石的承压能力，且抑制性能较好，同时还具有较好润滑减阻性能，适用于复杂煤层。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种防塌钻井液，以重量份计，所述防塌钻井液包括水90～100份、抑制剂1～3份、封堵剂7～13份和固壁剂0.1～0.3份；所述封堵剂包括弹性封堵剂、刚性封堵剂和纳米封堵剂的组合。

本发明中，所述防塌钻井液，通过抑制剂、封堵剂和固壁剂复配，使得所述钻井液通过“物理封堵-化学胶结-抑制水化”的多元协同作用，提高水基钻井液对复杂煤层岩石的微孔隙、微裂缝的封堵效果，减小钻井液滤液侵入，提高井周岩石的承压能力，且抑制性能较好；而通过特定组合的封堵剂与抑制剂和固壁剂的协同增效，能够进一步有效抑制复杂煤层的水化膨胀，降低岩石膨胀率。

优选地，以重量份计，所述防塌钻井液包括水90～100份，例如可以为92份、94份、96份、98份等。

优选地，以重量份计，所述防塌钻井液包括1～3份抑制剂，例如可以为1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份等。

优选地，以重量份计，所述防塌钻井液包括封堵剂7～13份，例如可以为7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份等。