[发明专利]无固相钻井液及其生产方法

说明书

本发明属钻井液技术领域，具体涉及一种含有有机物和无机物的水流体和其生产方法。

钻井流技术是现代五大钻探新技术之一，它能起到直接提高钻探效率、钻孔质量和减少孔内事故，降低钻探成本的作用。

众所周知，植物胶或硅酸钠单独作为泥浆处理剂已较广泛地用于钻探生产。植物胶加碱或再加入其他添加剂，如中国专利文献CN85109485A（以田菁胶粉为基本原料，均匀溶解于水中，加入含锌、钾离子的可溶性无机盐和氢氧化钠，配成钻井冲洗液），交联用做无固相钻井液也有使用，但它们均存在下述不足：

1、粘度可调范围小，最大粘度只能达42秒;

2、泥皮或胶膜的韧性、弹性差，强度低;

3、携带与悬浮岩粉的能力不佳。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用性能优良的钻井液的配方以及该钻井液的生产方法。

我们发现含有蛋白质、脂肪的多糖聚合物植物胶与硅酸钠组合而成的浆液同只含多糖聚合物的植物胶与硅酸钠组合而成的浆液相比，前者的护壁能力增强，提粘和降水作用也增强。这是因为蛋白质在硅酸钠作用下分解成氨基酸，其中氨基为强吸附基团，能增强与孔壁岩石及岩芯之间的吸附作用，从而增进了胶膜的形成并提高其强度。脂肪与硅酸钠作用能产生-COONa基团，因而增进了浆液的水化作用。所以用于配制优质钻井液的植物胶不仅应含有多糖聚合物，而且蛋白质和脂肪也是它的必要成分。本发明的目的正是基于上述原理而实现的。

本发明的钻井液是由含蛋白质、脂肪的多糖聚合物植物胶干粉和水混合后形成亲水胶体再与硅酸钠亲水胶体组合而成的亲水胶体浆液。

本发明的钻井液最好含（重量比）：含有蛋白质、脂肪的多糖聚合物胶干粉0.5-1%，模数2.6～3.3、浓度35～45波美度的硅酸钠胶液3～5%，余量为水。

本发明所用植物胶干粉最好为下述五种植物的胶干粉中的一种或数种：

a、红雾水葛（pouzolzia    ranguinea（BI.）Merr）

b、雅致雾水葛（pouzolzia    elegans    Wedd）

c、峨眉葛藤（pueraria    omeinsis    Wang    et    tang）

d、糯米团（草）（mimorialis    hirta（BI.）Wedd）

e、仙人掌（opuntia    dillenii（ker）Haw）

红雾水葛和雅致雾水葛胶干粉可单独液化后与硅酸钠胶液组合，也可以把红雾水葛与峨眉葛藤、或红雾水葛与糯米，或红雾水葛与仙人掌，或雅致雾水葛与峨眉葛藤，或雅致或雾水葛与糯米草，或雅致雾水葛与仙人掌的胶干粉等量混合经液化后再与硅酸钠胶液组合（胶干粉总量仍占钻井液总重量的0.5-1%）。

本发明钻井液的生产方法的关键在于必须先将植物胶干粉加水液化成胶体后再与硅酸钠胶体复配组合，其具体办法最好是在常温常压下先将植物胶干粉与水混合搅拌20～30分钟配制成浓度为0.5-1%的亲水胶体并浸泡半小时以上，再加入点占重量为3～5%的硅酸钠胶液混合搅拌10-20分钟即成。

胶干粉的制作过程可以是：植物的根或茎经选料→切片→晒干→粉碎→过筛→固态干粉→包装。

和已有技术相比，本发明钻进液具有下列优点：

1、粘度可调范围由22秒到80秒以上。不仅可用于护壁并可用于堵漏。

2、能在孔壁及岩芯上形成一层具有韧性和弹性的半透性保护膜，护壁和保芯效果优于其他类型的钻井液。

3、浆液的流变性和剪切稀释作用好，并具有滑动性能，对孔壁无冲刷作用，又有利于钻进效率的提高。

4、携带与悬浮岩粉的能力优于其他类型的钻井液。

本发明可用做松散破碎孔壁、易塌和遇水膨胀缩径孔壁、不稳的水敏性地层的地质机械岩芯钻探和水方地质工程地质钻探的钻井冲洗液。本发明还可用做泥浆处理剂，只需在低固相泥浆中加入约5%的本发明钻井液、泥浆性能就可得到明显改善。

实施例：钻井液配方为（重量比）：胶干粉0.5%，模数2.6～3.3，浓度35～45波美度的硅酸钠胶液4%，余量为水。胶干粉为红雾水葛。胶干粉加水搅拌后浸泡时间为1小时。

用本实施例的钻进液在西南有色地质勘探公司三0九队二分队ZK802进行孔试表明，与PHP（水解聚丙烯酰胺）低固相泥浆相比：

台月效率提高10～30%;

钻粒钻进小时效率提高10%;

合金钻进小时效率提高30%;

金刚石钻进小时效率提高40%;

井内事故率由10%降低到2.4%。

在ZK802孔自0～360m的各孔段钻进过程中，能将比重为3.6的黄铁矿粉全部排出孔外，并能在沉淀箱和循环槽内迅速沉淀下来。在135米至205米用Φ110mm钻头扩孔70米，能把扩孔所产生的全部岩粉及黄铁矿粉排除孔外，扩张结束后下钻到底，套管也一下到底。