一种用于煤层气多分支水平井储层的清洁钻井液及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于煤层气多分支水平井储层的清洁钻井液及其制备方法，该钻井液由下述重量份数的原料组成：清水100份，成胶剂0.5～1份，助胶剂0.5～1份，高温稳定剂0.1～0.2份。其中，成胶剂由十六烷基三甲基溴化铵与十六烷基氯化吡啶按重量比4:1构成；助胶剂由水杨酸钠与氯化钾按重量比1:1构成；高温稳定剂为硫代硫酸钠。该钻井液不使用膨润土或聚合物提粘，而是使用小分子表面活性剂形成胶束来增粘，具有携岩性好，破胶快且彻底，能够在最大限度保护煤层气储层的同时保证井眼清洁，减少钻井液对井壁的冲刷，从而降低卡钻的风险，在一定程度上缓解目前煤层气多分支水平井钻井过程中所面临的钻井安全与储层保护之间的矛盾。

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井液，尤其是用于煤层气多分支水平井储层的清洁钻 井液及其制备方法。

背景技术

煤层气作为一种非常规气资源日益受到重视，我国煤层气储量相当丰 富，深入研究煤层气勘探开发技术势在必行。

20世纪70年代，国外就开始了煤层气开发方面的研究工作，已经形成 了一套成熟的理论和开采工艺，但是美国等煤层气勘探开发强国的工作多在 低阶煤层气方面，主要采用裸眼完井的多分支水平井，普遍使用清水作为钻 井液。

我国从20世纪90年代开始开展煤层气方面的研究，至2005年以后煤 层气开发进入了加速阶段，起始阶段煤层气钻井液一直是以常规油气井钻井 液为基础，根据煤层一些表象特性进行相关的改进，而且多是针对套管完井 的直井钻井液的改进。近年来，我国煤层气试验井多采用裸眼完井的多分支 水平井，采用常规油气井钻井液对煤层气储层损害极大，往往钻完井产气量 几乎为零；由于我国煤层气开发主要集中在高阶煤方面，相比较低阶煤，其 强度差、易坍塌，采用清水作为钻井液，携岩性差，对井壁冲刷严重，钻进 过程中极易发生井壁失稳，且岩屑不能及时携出，从而频繁发生卡钻事故。 因此，井壁稳定与储层保护之间的矛盾成为了制约我国煤层气多分支水平井 开发技术的一大难题。

随着煤层气开发逐渐进入高潮期，寻求一种能够兼顾井壁稳定与储层保 护的煤层气多分支水平井储层专用钻井液十分迫切，势必成为煤层气安全开 发技术研究的焦点。

发明内容

本发明针对目前煤层气多分支水平井钻井过程中所面临的井壁垮塌与 储层保护之间的矛盾，提供一种用于煤层气多分支水平井储层的清洁钻井液 及其制备方法，该钻井液具有携岩性好、破胶快且彻底，能够在最大限度地 保护储层的同时尽可能地减少钻井液对井壁的冲刷，保证井眼清洁，从而降 低卡钻的风险，使得钻井安全与储层保护同时得以实现。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于煤层气多 分支水平井储层的清洁钻井液，按重量比，由如下组份组成：

其中，成胶剂由十六烷基三甲基溴化铵与十六烷基氯化吡啶按重量比 4:1构成；助胶剂由水杨酸钠与氯化钾按重量比1:1构成。

所述高温稳定剂为硫代硫酸钠。

上述的用于煤层气多分支水平井储层的清洁钻井液的制备方法，其特征 在于，按重量份数，包括以下步骤：

(1)取清水100份，倒入高速搅拌器浆杯内，调节搅拌速度至(3-5) *10³r/min，边搅拌边加入成胶剂0.5～1份；

(2)边搅拌边向(1)所得溶液中加入助胶剂0.5～1份；

(3)边搅拌边向(2)所述溶液中加入高温稳定剂0.1～0.2份，加料 完毕后，调节搅拌速度至(10-12)*10³r/min，继续搅拌10-30min，即可使 用。

本发明的积极效果是：

(1)无固相，所用材料均为水溶性小分子化合物，不会堵塞煤层气储 层割理；

(2)动塑比高，携岩性好，对井壁冲刷作用小；

(3)破胶快且无残留，对煤层气储层伤害小。

具体实施方式

本发明的用于煤层气多分支水平井储层的清洁钻井液，按重量比，由如 下组份组成：

其中，成胶剂由十六烷基三甲基溴化铵与十六烷基氯化吡啶按重量比 4:1构成；助胶剂由水杨酸钠与氯化钾按重量比1:1构成。

所述高温稳定剂为硫代硫酸钠。

上述的用于煤层气多分支水平井储层的清洁钻井液的制备方法，其特征 在于，按重量份数，包括以下步骤：

(1)取清水100份，倒入高速搅拌器浆杯内，调节搅拌速度至(3-5) *10³r/min，边搅拌边加入成胶剂0.5～1份；

(2)边搅拌边向(1)所得溶液中加入助胶剂0.5～1份；

(3)边搅拌边向(2)所述溶液中加入高温稳定剂0.1～0.2份，加料 完毕后，调节搅拌速度至(10-12)*10³r/min，继续搅拌10-30min，即可使 用。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1

(1)取清水400mL，倒入高速搅拌器浆杯内，调节搅拌速度至 4*10³r/min，边搅拌边加入2g成胶剂(由1.6g十六烷基三甲基溴化铵和0.4g 十六烷基氯化吡啶混合组成)；

(2)边搅拌边向(1)所得溶液中加入2g助胶剂(由1g水杨酸钠和 1g氯化钾混合组成)；

(3)边搅拌边向(2)所述溶液中加入0.4g高温稳定剂(硫代硫酸钠)， 加料完毕后，调节搅拌速度至11*10³r/min，继续搅拌20min，即得到本发 明所述的煤层气多分支水平井储层专用的清洁钻井液。

下面分别测定了按上述方法制得的用于煤层气多分支水平井的清洁钻 井液在常温和高温老化后的流变参数。

高温老化方法：将按上述方法制得的钻井液装入密闭的高温罐中，然后 将高温罐放入温度为120℃的钻井液专用高温滚子炉中，开启高温滚子炉滚 动开关，高温滚动16h之后取出，待冷却后从高温罐中倒出，测定其性能。

表1实验数据表明：本发明所得钻井液动塑比高，能够满足水平井携岩 需求，并且抗温性好。

表1本发明所得钻井液流变性及抗温性评价结果

下面评价了按上述方法制得的煤层气多分支水平井储层专用的清洁钻 井液的破胶效果。

破胶方法：将按上述方法制得的钻井液倒入高速搅拌器浆杯内，调节搅 拌速度至4*10³r/min，边搅拌边向浆杯内加入0.8g破胶剂(过硫酸铵)。

破胶效果评价方法：分别测定破胶前及加入破胶剂后5min、10min、20min 本发明所得钻井液的表观粘度，以表观粘度达到2mPa.s以下的时间为完全 破胶时间。

表2实验数据表明：本发明所得钻井液加入破胶剂仅10min，其表观粘 度便降低至2mPa.s，说明其破胶快且无残留。

表2本发明所得钻井液破胶效果评价结果

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有 识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这 种实施例都包括在本发明的范围之内。