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1、(10)申请公布号 CN 102807846 A (43)申请公布日 2012.12.05 CN 102807846 A *CN102807846A* (21)申请号 201210260951.3 (22)申请日 2012.07.26 C09K 8/12(2006.01) C09K 8/575(2006.01) (71)申请人 中国石油天然气股份有限公司 地址 100007 北京市东城区东直门北大街 9 号中国石油大厦 (72)发明人 周立春 马辉 张聪 余巍 (74)专利代理机构 北京市中实友知识产权代理 有限责任公司 11013 代理人 李玉明 (54) 发明名称 煤层气水平井防垮塌钻井液。
2、及其制备方法 (57) 摘要 煤层气水平井防垮塌钻井液， 应用于煤层气 水平井钻井过程中抑制井壁垮塌。特征 ： 各组 分重量百分比为 ： 聚丙烯酸钾 ： 0.1 0.3 ； 木 质素磺酸钠 ： 0.1 0.5 ； GHA-5 型水煤浆添加 剂 ： 0.1 0.3 ； 氯化钾 ： 0.5 3 ； 腐植酸钾 ： 0.4 0.6 ； 磺化褐煤 ： 0.3 0.5 ； 石墨粉 ： 1 3 ； 其余为水， 各组分重量百分比之和为百 分之百。效果是 ： 有效防止煤基质膨胀， 抑制由于 清水对煤层的浸泡所造成的井壁垮塌 ； 能够较好 的溶解煤层中吸附的大分子， 在保持煤基质常规 物理性质不变的情况下降低其表。
3、面张力， 利于钻 井液返排， 减少煤层污染。 不会吸附在煤体表面而 堵塞产气通道。 通过调整添加成分的配比， 保证钻 井施工。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 一种煤层气水平井防垮塌钻井液， 其特征是 ： 各组分重量百分比为 ： 聚丙烯酸钾 ： 0.1 0.3 ； 木质素磺酸钠 ： 0.1 0.5 ； GHA-5 型水煤浆添加剂 ： 0.1 0.3 ； 氯化钾 ： 0.5 3 ； 腐植酸钾 ： 0.4 0.6 ； 磺化褐煤 ： 0.3 0.5 ； 石。
4、墨粉 ： 1 3 ； 其余为水， 各组分重量百分比之和为百分之百。 2. 根据权利要求 1 所述的煤层气水平井防垮塌钻井液， 其特征是 ： 制备方法 ： 首先， 向 水中加入氯化钾， 搅拌均匀， 静置 8 12 小时形成基浆 ； 其次， 按比例依次向基浆中加入聚 丙烯酸钾、 木质素磺酸钠、 GHA-5 型水煤浆添加剂和腐植酸钾， 搅拌均匀 ； 最后， 在不断搅拌 下加入磺化褐煤和石墨粉， 搅拌均匀后得到煤层气水平井防垮塌钻井液。 权 利 要 求 书 CN 102807846 A 2 1/4 页 3 煤层气水平井防垮塌钻井液及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及煤层气水平井钻井技术领域， 。
5、特别涉及一种用于煤层气水平井钻井过 程中抑制井壁垮塌的钻井液。 背景技术 0002 煤层气水平井钻井过程中为了防止井壁垮塌， 一般采用向钻井液中添加支撑剂， 强化井壁稳定性的方法， 常用支撑剂包括各种高分子聚合物及其他专利产品。该方法可以 有效增强井壁稳定性， 避免钻井过程中的卡钻、 埋钻等事故， 保证钻井施工的顺利进行。实 际应用过程中发现， 支撑剂虽然可以稳定井壁， 但是由于煤层特有的吸附性和低渗性， 钻井 液吸附在煤层中， 造成钻井液返排困难， 支撑剂滞留在煤层中， 充填煤层割理系统， 对煤层 造成污染， 阻塞产气产水通道且难以降解， 严重影响产气效果。郑平 1-1 井在钻进过程中为 抑。
6、制煤层井壁垮塌， 向清水钻井液中添加了 0.1的 XC（主要成分黄原胶） 、 2的 KF-1( 催 化剂 )、 1的 CMJ-2（隔离膜处理剂） 和 0.05-0.1的增效剂。成分中的 XC 主要作用是渗 入煤层裂缝系统支撑裂缝、 提高煤体坚固系数， CMJ-2 在钻井过程中能够在井眼形成不透水 的隔离膜， 有效提高井眼破裂压力。该钻井液虽然稳定井壁效果较好， 但 XC 粘度较高难以 返排， CMJ-2 在井眼周围形成隔离膜加剧了钻井液返排难度。在后期排采过程中发现该井 产气、 产水效果极差， 从井筒内可打捞出的粘稠、 糊状煤泥， 可判断钻井液在煤层中难以返 排且不易降解。 0003 针对此情。
7、况， 部分地区已禁止使用支撑剂， 采用全煤层段清水钻进以减少对煤层 的污染， 但清水钻井液在保证井壁稳定性， 防止井壁垮塌方面存在缺陷， 钻井过程中卡钻、 埋钻事故频发， 增加了钻井施工的难度和风险。郑 1 平 -2H 井在钻进中因出现井下复杂导 致发生事故而被迫提前完钻， 完钻井深 2959 米， 煤层进尺 2617 米， 未达到煤层进尺 4000 米 的设计要求。 0004 中国专利公开号 200810222390.1 的专利申请， 该发明提供了一种用于水平井的 特低渗透油层保护钻井液， 其特征在于 ： 按重量比由如下成分组成 ： 清水 100 份、 钠基膨润 土 2 份、 羧甲基淀粉醚 。
8、2 3 份、 甲酸钾 2 5 份、 双三甲基乙基氯化铵 0.5 1 份、 羧甲基 纤维素 0.3 0.8 份、 玻璃微球 0.5 1 份、 甲醛 0.05 份和氧化镁 0.1 份， 该配方应用于常 规油井， 能够有效保护油层， 避免钻井液对低渗透油层的伤害。 该专利中的配方成分进入煤 层后， 充填其割理系统并难以降解， 容易阻塞煤层产水产气通道， 不适用于煤层气水平井钻 井。 发明内容 0005 本发明的目的是 ： 提供一种煤层气水平井防垮塌钻井液， 防止钻井过程中， 尤其是 煤层钻进过程中的井壁垮塌， 减少卡钻、 埋钻事故发生率， 保证钻井施工的顺利进行。并且 该钻井液对煤层无污染， 其性质。
9、接近于天然煤层水， 侵入煤层后不改变其常规物理性质、 方 便返排、 不阻塞气水通道， 不对后期排采造成负面影响。 说 明 书 CN 102807846 A 3 2/4 页 4 0006 本发明采用的技术方案是 ： 煤层气水平井防垮塌钻井液， 主要原料包括 ： 0007 1、 聚丙烯酸钾， ( 黄洪周主编化工产品手册 ： 工业表面活性剂一书第三版， 化学工 业出版社第 200 页 ) ； 性质 ： 白色或淡黄色流动粉末。用途 ： 作防塌处理剂， 能稳定井壁， 抑 制地层造浆。生产单位 ： 新乡第一化工厂、 广州市精细化工公司。分子量 300 万， 挥发物 10 , 粒度 （通过 40 目筛） 1。
10、00， 固含量 90， 残留单体 0.7。 0008 2、 木质素磺酸钠， ( 黄洪周主编化工产品手册 ： 工业表面活性剂一书第三版， 化学 工业出版社第 175 页 ) ； 性质 ： 是一种线状高分子化合物。黄褐色或棕色固体。具有良好的 扩散性能。可溶于任何硬度的水中。水溶液中化学稳定性好。用途 ： 用作印染扩散剂及橡 胶耐磨剂。生产单位 ： 吉林图们市化工厂、 吉林开山屯化学纤维浆厂、 吉林辽源市第四化工 厂等。 0009 3、 GHA-5 型水煤浆添加剂， ( 黄洪周主编化工产品手册 ： 工业表面活性剂一书第四 版， 化学工业出版社第618页) ； 性质 ： 即加入添加剂后， 水煤浆具有。
11、低粘度、 高浓度、 良好的 流动性和稳定性。该添加剂具有分散剂性能好、 稳定性能突出， 价格低等优点。用途 ： 水煤 浆添加剂是水煤浆加压气化的重要配套技术和主要原料。生产单位 ： 江苏新沂经纬化工有 限公司。 0010 4、 氯化钾 0011 5、 腐植酸钾 0012 6、 磺化褐煤 （SMC） 0013 7、 石墨粉 0014 煤层气水平井防垮塌钻井液， 各组分重量百分比为 ： 0015 1、 聚丙烯酸钾 ： 0.1 0.3 ； 0016 2、 木质素磺酸钠 ： 0.1 0.5 ； 0017 3、 GHA-5 型水煤浆添加剂 ： 0.1 0.3 ； 0018 4、 氯化钾 ： 0.5 3 。
12、； 0019 5、 腐植酸钾 ： 0.4 0.6 ； 0020 6、 磺化褐煤 ： 0.3 0.5 ； 0021 7、 石墨粉 ： 1 3 ； 0022 8、 其余为水， 各组分重量百分比之和为百分之百。 0023 煤层气水平井防垮塌钻井液的制备方法 0024 首先， 向水中加入氯化钾， 搅拌均匀， 静置 8 12 小时形成基浆 ； 其次， 按比例依 次向基浆中加入聚丙烯酸钾、 木质素磺酸钠、 GHA-5 型水煤浆添加剂和腐植酸钾， 搅拌均匀 ； 最后， 在不断搅拌下加入磺化褐煤和石墨粉， 搅拌均匀后得到煤层气水平井防垮塌钻井液。 0025 简述煤层气水平井防垮塌钻井液使用方法 ： 在煤层钻进。
13、过程中， 遇到井下垮塌情 况时， 使用煤层气水平井防垮塌钻井液替换常规钻井液。 保证泥浆中氯化钾浓度， 可以根据 不同煤层物性、 地层情况微调其他组分的配比， 以保证钻井施工的顺利进行。 0026 本发明的有益效果 ： 本发明煤层气水平井防垮塌钻井液， 有效防止煤基质膨胀， 抑 制由于清水对煤层的浸泡所造成的井壁垮塌 ； 能够较好的溶解煤层中吸附的大分子， 在保 持煤基质常规物理性质不变的情况下降低其表面张力， 利于钻井液返排， 减少煤层污染。 不 会吸附在煤体表面而堵塞产气通道。通过调整添加成分的配比， 可以适用于不同煤层的水 说 明 书 CN 102807846 A 4 3/4 页 5 平。
14、井钻井施工， 在不影响煤层原始渗透性的前提下， 抑制井壁垮塌， 保证钻井施工。 具体实施方式 0027 实施例 1 ： 煤层气水平井防垮塌钻井液， 各组分重量百分比为 ： 0028 1、 聚丙烯酸钾 ： 0.3 ； 0029 2、 木质素磺酸钠 ： 0.2 ； 0030 3、 GHA-5 型水煤浆添加剂 ： 0.1 ； 0031 4、 氯化钾 ： 2 ； 0032 5、 腐植酸钾 ： 0.5 ； 0033 6、 磺化褐煤 ： 0.5 ； 0034 7、 石墨粉 ： 1 ； 0035 8、 其余为水 (95.4 )， 各组分重量百分比之和为百分之百。 0036 制备过程 ： 首先， 向清水中加入。
15、氯化钾， 搅拌均匀， 静置 10 小时形成基浆 ； 其次， 按 比例依次向基浆中加入聚丙烯酸钾、 木质素磺酸钠、 GHA-5 型水煤浆添加剂和腐植酸钾， 搅 拌均匀 ； 最后， 在不断搅拌下加入磺化褐煤和石墨粉， 搅拌均匀后得到煤层气水平井防垮塌 钻井液。 0037 实施例1使用效果 ： 郑4平-6H井为防止钻井液添加剂造成煤层污染， 使用全程清 水钻井， 在煤层中钻进 1830 米时钻遇复杂， 共发生卡钻两次， 被迫停止钻井施工。事故处理 后用 4 立方米搅拌罐配置浓度为 30的氯化钾胶液， 按照循环周缓慢加入至钻井液中， 使 钻井液中氯化钾浓度达到 2后开始 M3 主分支钻进， 该分支进尺。
16、 2732 米， 整个钻井过程顺 利无复杂发生， 日进尺最高 397 米， 顺利完成设计煤层进尺。钻井总进尺 5299 米， 煤层进尺 4562 米。 0038 实施例 2 ： 煤层气水平井防垮塌钻井液， 各组分重量百分比为 ： 0039 1、 聚丙烯酸钾 ： 0.2 ； 0040 2、 木质素磺酸钠 ： 0.2 ； 0041 3、 GHA-5 型水煤浆添加剂 ： 0.3 ； 0042 4、 氯化钾 ： 3 ； 0043 5、 腐植酸钾 ： 0.5 ； 0044 6、 磺化褐煤 ： 0.5 ； 0045 7、 石墨粉 ： 1 ； 0046 8、 其余为水 (94.3 )， 各组分重量百分比之和。
17、为百分之百。 0047 制备方法与实施例 1 相同。 0048 实施例 2 煤层气水平井防垮塌钻井液的使用效果 ： 郑 4 平 -8H 井进入煤层连通后 更换清水钻进 M1 主支， 进尺 630 米时出现扭矩增大现象， 活动钻具后为防止卡钻改用氯化 钾浓度3的钻井液钻进至完钻， 全井总进尺5036米， 煤层总进尺4206米， 顺利完成设计煤 层进尺， 全井无复杂与事故发生。 0049 实施例 3 ： 煤层气水平井防垮塌钻井液， 各组分重量百分比为 ： 0050 1、 聚丙烯酸钾 ： 0.2 ； 0051 2、 木质素磺酸钠 ： 0.4 ； 说 明 书 CN 102807846 A 5 4/4 页 6 0052 3、 GHA-5 型水煤浆添加剂 ： 0.2 ； 0053 4、 氯化钾 ： 1 ； 0054 5、 腐植酸钾 ： 0.6 ； 0055 6、 磺化褐煤 ： 0.4 ； 0056 7、 石墨粉 ： 2 ； 0057 8、 其余为水， 各组分重量百分比之和为百分之百。 0058 制备方法与实施例 1 相同。 说 明 书 CN 102807846 A 6 。