一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液及其制备方法与流程

本发明涉及钻探冲洗液，具体为一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液及其制备方法。

背景技术：

1、钻探钾基阳离子冲洗液是专门用于煤系地层钻探的冲洗液，可以降低钻井液的滤失量，具有较强的封堵能力，有利于保护储层，并提高钻井液的粘度和切力，有利于悬浮岩屑和稳固井壁，还可以调整钻井液的ph值，维持良好的钻井液性能，钻探钾基阳离子冲洗液能够抑制黏土分散和膨胀，防止钻井液混浊和沉淀，可以有效处理泥页岩、砂岩和裂缝发育等复杂地层漏失问题，并减少对储层的污染，提高采收率。

2、目前的钾基阳离子冲洗液在使用过程中，当施工人员在钻探砂岩地层时，由于砂岩地区的研磨性比较强，当冲洗液密度不够，或者失水较大，冲洗液上返速度较高，会使得冲刷岩层造成垮塌，导致扩径，现有的钾基阳离子冲洗液润滑性欠佳，进而导致钻具和钻头磨损较为严重，还会对孔壁造成影响，出现坍塌情况，影响后续的钻探工作。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液及其制备方法，以解决上述背景技术中所提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液：所述煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液包括以下原料：1％～3％膨润土+0.01％～0.03％烧碱+300ppm水解聚丙烯酰胺+1％～3％润滑剂，0.2％～0.3％降失水剂+0.6％聚合物淀粉+0.1％～0.2％絮凝剂+0.5％～3％防塌胶，其余为水，所述膨润土为钠基膨润土，所述润滑剂为乳化石蜡，所述降失水剂为羧甲基纤维素，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述防塌胶为羧甲基纤维素钠。

3、一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液的制备方法，其制备方法包括如下步骤：

4、s1、先对所使用的钠基膨胀土进行提纯融合处理，制成凝胶有机膨胀土；

5、s2、将膨润土和水放入搅拌罐内进行搅拌，使其充分水化，然后加入烧碱，搅拌均匀后将膨润土浆液倒入泥浆坑中；

6、s3、将润滑剂、水解聚丙烯酰胺、聚合物淀粉、絮凝剂以及防塌胶按照配方比例称量好，然后倒入膨润土浆液中混合；

7、s4、最后加入降失水剂混合，充分搅拌后施工人员使用工具对冲洗液进行过滤，去除其中的杂质，完成对该冲洗液的制备工作操作，施工人员便可以进行钻探工作。

8、优选的，所述步骤s1中，对钠基膨胀土进行打散提纯处理：掺入适量的有机疏水性溶剂，萃取有机膨胀土，使之与有机相相互融合。然后去除水相，蒸发掉其中的水分，制成凝胶有机膨胀土。

9、优选的，所述步骤s3中，聚合物淀粉的制作方法为：

10、s3.1、在事先准备好的水中加入玉米淀粉，再进行活化处理，将反应温度控制在60℃～80℃；

11、s3.2、在20％～40％的盐水中加入丙烯酸，充分溶解后形成丙酸钠溶液。用适量的h2o溶解丙酰胺，形成丙酰胺液体；

12、s3.3、开始合成冲洗液，先倒入硫酸钾，倒入的过程中持续搅拌，然后再倒入亚硫酸钠，控制倒入速度不能太快，混合后等待5min—15min；

13、s3.4、倒入丙酰胺与丙酸钠溶液，控制反应温度60℃～80℃，直至反应结束。在105℃的条件下烘干，粉碎后制成聚合物淀粉。

14、优选的，所述步骤s3中，为了提升乳化石蜡的稳定性和流动性，乳液制备需要tween-80的质量为复合乳化剂质量的32.7％，乳化剂用量为总乳液质量的7.056％，乳化时间为46min，搅拌速率为1240r/min。

15、优选的，所述步骤s3中，为了能够使聚丙烯酰胺具有较好的絮凝效果，聚丙烯酰胺应具有的特性是：呈碱性，ph值的范围是9～10；水解度的范围是30％～40％。

16、优选的，所述步骤s4中，降失水剂的制备步骤为：

17、s4.1、原料准备：准备纤维素原料木质纤维素；

18、s4.2、羟甲基化：将纤维素原料浸泡在氢氧化钠溶液中，加热至适当温度，同时在甲醇中加入氯甲烷和碘化钠，形成亲甲基化试剂，将亲甲基化试剂加入纤维素溶液中，通过取代羟基上的氢原子，形成羟甲基纤维素；

19、s4.3、羧化反应：将羟甲基纤维素溶液与氧化钠反应，生成羟基上的羧基，该反应需要在碱性条件下进行，并且需要适当的温度和反应时间；

20、s4.4、中和、过滤和干燥：将反应液中的碱性物质中和，然后通过过滤将固体分离出来，将固体在适当的温度下干燥，得到羧甲基纤维素。

21、优选的，所述步骤s4中，若在进行钻探中，孔内出现漏失或者破碎地层时需要另外向膨润土浆液中添加2.5％～4％土。

22、优选的，所述步骤s4中，在使用该冲洗液进行冲洗时，在钻孔上部尽量多插入套管，增强孔壁的稳定性，控制矿区水质ph值为7-8。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

24、本发明设置有聚合物淀粉，聚合物淀粉在水中的黏度和动塑比都要更低，因为聚合物淀粉是由有机物与淀粉之间进行相互反应而制成的，流动性更强，制成后会产生一层良好的水化膜，与乳化石蜡相互配合，有效提升了该冲洗液的润滑性，减少了钻具在孔内的阻力，降低磨损，对钻具钻头以及孔壁都进行有效保护，以便进行后续的钻探工作。

技术特征：

1.一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液，其特征在于：所述煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液包括以下原料：1％～3％膨润土+0.01％～0.03％烧碱+300ppm水解聚丙烯酰胺+1％～3％润滑剂，0.2％～0.3％降失水剂+0.6％聚合物淀粉+0.1％～0.2％絮凝剂+0.5％～3％防塌胶，其余为水。

2.根据权利要求1所述的一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液，其特征在于：所述膨润土为钠基膨润土，所述润滑剂为乳化石蜡，所述降失水剂为羧甲基纤维素，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述防塌胶为羧甲基纤维素钠。

3.一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液的制备方法，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，对钠基膨胀土进行打散提纯处理：掺入适量的有机疏水性溶剂，萃取有机膨胀土，使之与有机相相互融合，然后去除水相，蒸发掉其中的水分，制成凝胶有机膨胀土。

5.根据权利要求3所述的一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，聚合物淀粉的制作方法为：

6.根据权利要求3所述的一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，为了提升乳化石蜡的稳定性和流动性，乳液制备需要tween-80的质量为复合乳化剂质量的32.7％，乳化剂用量为总乳液质量的7.056％，乳化时间为46min，搅拌速率为1240r/min。

7.根据权利要求3所述的一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，为了能够使聚丙烯酰胺具有较好的絮凝效果，聚丙烯酰胺应具有的特性是：呈碱性，ph值的范围是9～10；水解度的范围是30％～40％。

8.根据权利要求3所述的一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中降失水剂的制备步骤为：

9.根据权利要求3所述的一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中，若在进行钻探中，孔内出现漏失或者破碎地层时需要另外向膨润土浆液中添加2.5％～4％土。

10.根据权利要求3所述的一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中，在使用该冲洗液进行冲洗时，在钻孔上部尽量多插入套管，增强孔壁的稳定性，控制矿区水质ph值为7-8。

技术总结
本发明涉及钻探冲洗液技术领域，且公开了一种煤系地层钻探钾基阳离子冲洗液及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：S1、先对所使用的钠基膨胀土进行提纯融合处理，制成凝胶有机膨胀土；S2、将膨润土和水放入搅拌罐内进行搅拌，使其充分水化，然后加入烧碱，搅拌均匀后将膨润土浆液倒入泥浆坑中；S3、将润滑剂、水解聚丙烯酰胺、聚合物淀粉、絮凝剂以及防塌胶按照配方比例称量好，然后倒入膨润土浆液中混合；S4、最后加入降失水剂混合，充分搅拌后施工人员使用工具对冲洗液进行过滤，去除其中的杂质，完成对该冲洗液的制备工作操作，施工人员便可以进行钻探工作，本发明减少了钻具在孔内的阻力，降低磨损，对钻具钻头以及孔壁都进行有效保护。

技术研发人员：龙海涛,杨福全,胡志明,曹勇,伍承浩,余宏贤,赵福国,陶猛,王志诚,王道会,徐海林,袁丽香
受保护的技术使用者：云南冶金资源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25