一种可循环的微泡钻孔液及其制备和应用方法

1.本发明属于煤矿井下钻孔作业、油气田钻井等领域。主要涉及一种可循环微泡沫钻孔液的制备及应用方法，本发明涉及的可循环微泡钻孔液的稳定性和可重复使用性较好，具有能反复泵送、循环使用、经济效益好、防止井壁坍塌等优点。


背景技术：

2.钻孔工程是石油、天然气与煤层气开发等领域中必不可少的一项工作。为了保证钻孔的质量和效率，钻孔液是必不可少的一部分。钻孔液在钻探过程中可以起到冷却和润滑作用，同时还能够防止孔壁坍塌，去除废渣和岩石碎屑等。目前，常用的钻孔液包括泥浆、泡沫、气枕等。但是这些钻孔液都存在一些不足之处。比如泥浆的重量大、施工污染环境，泡沫不稳定，气枕易泄漏等。因此，需要开发出一种低密度的可循环的微泡沫钻孔液。微观结构特征上，微泡沫是以均匀、非聚集、非连续态存在的，保证了体系的可连续循环使用。可循环微泡沫钻井液体系是国内外用于勘探开发低压裂缝性油气藏、稠气油藏、低压、低渗透油气层实现近平衡钻井或负压差钻井而发展起来的一项新技术
3.本发明提供了一种可循环的微泡钻孔液及其制备和应用方法。该钻孔液具有低密度、良好的流变性、反复泵送、循环使用、经济且能防止坍塌等优点。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种稳定性和可重复使用性较好、且环保的微泡钻孔液。
5.本发明涉及的可循环微泡钻孔液包括以下组分：基浆、发泡剂和其他处理剂，其中基浆含有膨润土、碱、水和降失水剂ds-2；发泡剂包括sds和camc；其他处理剂包括低密度固相增粘剂、氧化铝、聚季铵盐、磺酸盐、羧甲基纤维素、交联硼砂和纳米氯化钛。
6.本发明中，选择的表面活性剂具有良好的泡沫稳定性和二次起泡沫能力，在特定工程条件下，具有良好的降解性能，且对环境不产生污染。
7.可循环使用的低固相微泡沫钻井液，其原料按重量份数配比如下：
8.所述的基浆包含1-2份的膨润土，0.2-0.3份的碱和100-140份的水，以及0.1-0.4份的降失水剂ds-2；
9.所述的发泡剂包括0.3份的sds和0.7份的camc；
10.所述的其他处理剂包括5-10份的低密度固相增粘剂，1-5份的氧化铝，1-5份的聚季铵盐，10-15份的磺酸盐，2-6份的羧甲基纤维素，1-2份的交联硼砂，以及0.5-1份的纳米氯化钛；
11.所述的膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土；
12.所述的碱为氢氧化钠或碳酸钠中的一种，优选碳酸钠：
13.所述的磺酸盐为磺酸钠或磺酸钾中的一种，优选磺酸钠；
14.所述的低密度固相增粘剂；黄原胶或高粘羧甲基纤维素钠，优选黄原胶
15.本发明在常温常压下，依次加入各成分按上述份数配比称取，后搅拌2-6小时，混
合均匀，即得产品。
16.本发明中，低密度固相增粘剂的添加可改善微泡钻孔液的流变性和稳定性。低密度固相增粘剂物理上与气体和液体相互作用，能够抑制泡沫崩解和液体分离，使微泡钻孔液具有良好的物理稳定性。
17.本发明中，羧甲基纤维素作为降滤失剂，但其粘度比较低，加入交联硼砂可提高其粘度，进而可以是整个体系的滤失量变得很小：发泡剂的优选方案sds和camc具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张力，并在液膜表面上电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫，发泡效果显著，可循环使用的低固相微泡沫钻井液具有密度小、滤失量小、不易发生漏失和保护油气层效果好的特点，并且无须配备专业设备、施工周期短、成本较低；另外，该体系中的膨润土含量低于1％，具备低固相微泡钻井液的优点，体系密度较低，流变性能强，能够起到保护储层的目的：该钻井液的制备工艺简单易操作，可以现场直接配制，且可循环使用，直接降低使用者的成本。
18.本发明中选用的组分在一定比例下制成微泡钻孔液，具有良好的稳定性和可重复使用性。在实验中，本发明的微泡钻孔液稳定性、污染阻抗、抑制作用、环境性能和钻井实验表现良好。与传统泡沫钻井液相比，本发明的微泡钻孔液在井下环境下应用更为安全和环保。
附图说明
19.无
具体实施方式
20.以下实施例提供了本发明的实施示例，不应被视为对本发明的限制。
21.实施例1
22.一种可循环微泡沫钻孔液按照重量份数配比如下：2份膨润土，0.2份碱和120份水，0.2份降失水剂ds-2，0.3份的sds和0.7份的camc，7份低密度固相增粘剂，3份氧化铝，3份聚季铵盐，12份磺酸盐，44份羧甲基纤维素，1份交联硼砂，以及0.6份纳米氯化钛；
23.将上述物质按组分配比及其含量，常温常压下，以配置方法依次加入清水中，混合搅拌均匀，待用。
24.实施例2
25.一种可循环微泡沫钻孔液按照重量份数配比如下：2份膨润土，0.2份碱和120份水，0.3份降失水剂ds-2，0.4份的sds和0.6份的camc，6份低密度固相增粘剂，3份氧化铝，3份聚季铵盐，12份磺酸盐，44份羧甲基纤维素，1份交联硼砂，以及0.6份纳米氯化钛；
26.将上述物质按组分配比及其含量，常温常压下，以配置方法依次加入清水中，混合搅拌均匀，待用。
27.对上述2个实施例制备的钻井液进行性能分析，其中现有的钻井液为市场上购买，分析结果如表1所示。
28.表1实施例性能对比
29.检测项目实施例1实施例2普通钻井液密度g/cm30.920.940.99
塑性粘度mpa
·
s191722动切力pa8713api滤试量ml993泡沫稳定率％989691
30.本发明提供一种可循环的微泡钻孔液及其制备和应用方法。本发明中的组分具有优良的稳定性和可重复使用性，且对环境不会产生污染。本发明中的微泡钻孔液应用安全、效率高，更适合用于煤矿井下钻孔、油田钻井、井下溶解采油以及井下固井等领域的应用。
31.因此，本发明的可循环微泡钻孔液和其制备方法得出的结论是：真正实现了稳定性和可重复使用性较好、且环保的微泡钻孔液，在煤矿井下、油田等行业应用中，能够代替传统的泡沫钻井液，并取得更好的效益和环保效果。本发明研发的微泡钻孔液具有广阔的市场前景，是具有实用价值和经济效益的创新性发明。


技术特征：
1.一种可循环的微泡钻孔液及其制备和应用方法，其特征在于：该钻孔液由以下组成部分构成：基浆、发泡剂和其他处理剂，其中基浆含有膨润土、碱、水和降失水剂ds-2；发泡剂包括sds和camc；其他处理剂包括低密度固相增粘剂、氧化铝、聚季铵盐、磺酸盐、羧甲基纤维素、交联硼砂和纳米氯化钛。2.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述的基浆包含1-2份的膨润土，0.2-0.3份的碱和100-140份的水，以及0.1-0.4份的降失水剂ds-2。3.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述的发泡剂包括0.3份的sds和0.7份的camc。4.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述的其他处理剂包括5-10份的低密度固相增粘剂，1-5份的氧化铝，1-5份的聚季铵盐，10-15份的磺酸盐，2-6份的羧甲基纤维素，1-2份的交联硼砂，以及0.5-1份的纳米氯化钛。5.根据权利要求1所述的钻井液，其特征在于，所述的低密度固相增粘剂；5-10份黄原胶或5-10份高粘羧甲基纤维素钠。6.根据权利要求1，钻孔液的密度在1000-1400kg/m3之间，钻孔液的塑性黏度在10-50pa
·
s之间，钻孔液的动态剪切力在30-90pa之间，钻孔液的初级剪切力在5-20pa之间，终极剪切力在10-30pa之间，钻孔液的过滤损失在5-20ml之间。7.根据权利要求1，钻孔液能够反复泵送和循环使用，且在钻孔过程中能有效携带岩石碎屑，经济且能防止坍塌。8.根据权利要求1，制备方法包括以下步骤：(1)按照权利要求2-5中的配比将膨润土、碱、水和降失水剂ds-2混合搅拌均匀，然后将发泡剂sds、camc和稳泡剂加入其中，并进行搅拌混合；(2)将低密度固相增粘剂、氧化铝、聚季铵盐、磺酸盐、羧甲基纤维素、交联硼砂和纳米氯化钛加入混合物中，并进行重复搅拌混合；(3)根据需要进行二次加工，然后将钻孔液进行调整，使其符合权利要求5-10所述的液相指标。9.如权利要求1的制备方法，其特征在于，具体如下，在常温常压下，依次加入各成分按上述份数配比称取，后搅拌2-6小时，混合均匀，即得产品。

技术总结
本发明涉及一种可循环的微泡钻孔液及其制备和应用方法。本发明所述的制备方法按原料重量份额配比如下：基浆：膨润土1-2份、碱0.2-0.3份、水100-140份、0.1-0.4份降失水剂DS-2；发泡剂：0.3份SDS和0.7份CAMC；其他处理剂：5-10份低密度固相增粘剂、氧化铝1-5份、聚季铵盐1-5份、磺酸盐10-15份、羧甲基纤维素2-6份、交联硼砂1-2份、纳米氯化钛0.5-1份。本发明的液相指标包括钻孔液的密度、塑性黏度、动态剪切力、初级和终极剪切力以及过滤损失；该钻孔液具有低密度、良好的流变性、反复泵送、循环使用、经济并且可以防止坍塌、有效携带岩石碎屑等优势。等优势。


技术研发人员：苏俊霖 金海鑫 董欣然 谭毅 张宇辰 罗成
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/20