一种煤矿井下随钻防塌型冲洗液及其制备方法与流程

本发明涉及煤矿井下钻孔冲洗液，更具体地说，涉及一种煤矿井下随钻防塌型冲洗液及其制备方法。

背景技术：

1、钻孔施工过程中，为加快钻进进度，常采用钻孔冲洗液有效排渣。由于采动影响，钻孔周围会产生局部应力集中，加之在冲洗液的影响下煤体力学性质也会发生明显改变，钻孔孔壁失稳是钻进过程中常遇到的棘手问题。孔壁失稳会导致坍塌、径缩卡钻、钻进液漏失，最终导致钻孔报废。分析钻孔失稳坍塌的因素，可以发现由于采动导致的应力集中无法人为控制，而钻孔冲洗液的选取则会是解决该问题的一个有效突破点。

2、目前，常见的冲洗液以钻孔排渣为主要目的，忽略了冲洗液的护壁功能，导致在钻孔排渣时可能会导致底层裂隙，甚至可能会加大孔壁坍塌破坏的概率，从而降低了钻井效率和安全性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种煤矿井下随钻防塌型冲洗液及其制备方法，本发明在实现辅助钻井的基础上，还可以有效地填充地层裂隙，且可以提高钻井的效率和安全性。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

3、一种煤矿井下随钻防塌型冲洗液，包括：

4、水：作为冲洗液的基础成分；

5、高分子聚合物：高分子聚合物的含量为冲洗液总质量的5％-20％，所述高分子聚合物为聚丙烯酰胺；

6、防塌剂：防塌剂的含量为冲洗液总质量的2％-10％，所述防塌剂为酚醛树脂；

7、缓蚀剂：缓蚀剂的含量为冲洗液总质量的0.5％-5％，所述缓蚀剂为有机磷酸盐；

8、表面活性剂：表面活性剂的含量为冲洗液总质量的0.5％-5％，所述表面活性剂为烷基醚硫酸钠；

9、抑制剂：抑制剂的含量为冲洗液总质量的0.1％-1％，所述抑制剂为钙盐，所述抑制剂用于抑制钙、镁金属离子的活性，防止与黏土发生反应导致黏土结构破坏；

10、ph调节剂：ph调节剂的含量为冲洗液总质量的0.1％-1％，所述ph调节剂为氢氧化钠，所述ph调节剂用于调节冲洗液的酸碱度，以适应不同的地质环境。

11、一种煤矿井下随钻防塌型冲洗液的制备方法，包括：

12、s1、将所需的高分子聚合物、防塌剂、缓蚀剂、表面活性剂和稳定剂按照配方比例称量好；

13、s2、将高分子聚合物加入适量的水中，搅拌均匀，使其溶解；

14、s3、将防塌剂、缓蚀剂、表面活性剂和稳定剂分别加入到溶解好的高分子聚合物的水溶液中，搅拌均匀；

15、s4、加入适量的抑制剂和ph调节剂，搅拌均匀；

16、s5、继续搅拌冲洗液，确保所有成分充分混合，并达到所需的黏度和黏附性；

17、s6、经过搅拌均匀后，将制备好的冲洗液进行过滤，去除其中的杂质；

18、s7、将过滤好的冲洗液储存于容器中。

19、作为本发明的一种优选方案，所述高分子聚合物中聚丙烯酰胺的制备方法包括：

20、s1、原料准备：准备丙烯酰胺单体、引发剂和反应溶剂，所述丙烯酰胺单体是制备聚丙烯酰胺的原料，所述引发剂用于引发聚合反应，所述反应溶剂用于提供反应的环境；

21、s2、反应体系构建：将反应溶剂加入反应釜中，加热至50-80摄氏度；

22、s3、引发剂添加：将引发剂按照一定的比例加入反应溶剂中，搅拌均匀；

23、s4、单体加入：将丙烯酰胺单体缓慢地滴加到反应溶剂中，同时保持搅拌；

24、s5、反应进行：在恒定的温度和搅拌的条件下使其进行聚合反应；

25、s6、停止反应：反应时间结束后，停止加热和搅拌，让体系冷却至室温；

26、s7、聚合物分离：将反应溶液进行过滤或离心，将聚合物分离出来；

27、s8、聚合物处理：将分离出来的聚合物进行洗涤和干燥处理，以去除其中的杂质和溶剂，最终得到的产物即为聚丙烯酰胺。

28、作为本发明的一种优选方案，所述防塌剂中酚醛树脂的制备方法包括：

29、s1、原料准备：准备酚和甲醛作为酚醛树脂的原料，同时还需要准备碱性催化剂和稀释剂；

30、s2、反应体系构建：将酚和甲醛按照一定的摩尔比例加入反应釜中，同时加入适量的稀释剂来调节反应的浓度，其中稀释剂可以选择有机溶剂；

31、s3、催化剂添加：将碱性催化剂按照一定的比例加入到反应体系中，以促进酚和甲醛的缩合反应，其中碱性催化剂为氢氧化钠；

32、s4、反应进行：在50-100摄氏度温度和搅拌的条件下，让缩合反应进行；

33、s5、产品处理：反应结束后，停止加热和搅拌，让体系冷却至室温，通过过滤、离心和蒸馏将酚醛树脂分离出来；

34、s6、酚醛树脂处理：得到的酚醛树脂可以进行洗涤和干燥处理，以去除其中的杂质和溶剂，最终得到的产物即为酚醛树脂。

35、作为本发明的一种优选方案，所述缓蚀剂中有机磷酸盐的制备方法包括：

36、磷酸的氧化：将有机磷化合物与氧气或过氧化氢反应，通过氧化反应生成磷酸盐；

37、磷酸盐的酯化反应：将磷酸与醇反应。

38、作为本发明的一种优选方案，所述表面活性剂中烷基醚硫酸钠的制备方法包括：

39、s1、原料准备：准备相应的烷基醇和硫三氧化硫(so3)作为制备烷基醚硫酸钠的原料；

40、s2、将烷基醇与硫三氧化硫反应：将烷基醇与硫三氧化硫在适当的反应条件下反应生成烷基磺酸；

41、s3、烷基磺酸中和反应：将生成的烷基磺酸与氢氧化钠反应中和，得到烷基醚硫酸钠；

42、s4、过滤和干燥：将反应产物进行过滤和干燥处理，去除其中的杂质和溶剂，得到纯净的烷基醚硫酸钠。

43、作为本发明的一种优选方案，所述抑制剂中钙盐的制备方法包括：

44、s1、原料准备：准备氢氧化钙作为制备钙盐的原料；

45、s2、反应体系构建：将氢氧化钙溶解在水中，构建钙盐的反应体系；

46、s3、酸的添加：在反应体系中加入盐酸来与氧化钙或氢氧化钙反应生成相应的钙盐；

47、s4、反应进行：在适宜的温度和搅拌条件下，让酸与氧化钙或氢氧化钙发生反应生成钙盐；

48、s5、杂质处理：反应结束后，停止加热和搅拌，让体系冷却至室温，通过过滤将钙盐分离出来，并去除其中的杂质和溶剂；

49、s6、钙盐处理：得到的钙盐可以进行洗涤和干燥处理，以去除其中的杂质和溶剂，最终得到的产物即为钙盐。

50、作为本发明的一种优选方案，所述氢氧化钠的制备方法包括：

51、s1、原料准备：准备氯化钠(nacl)和氢氧化钙(ca(oh)2)作为制备氢氧化钠的原料；

52、s2、反应体系构建：将氯化钠溶解在一定量的水中，构建氯化钠的反应体系；

53、s3、钙钠交换反应：将氯化钠的反应体系与氢氧化钙反应，在适宜的温度和搅拌条件下，进行钙钠交换反应，反应中氯化钠中的钠离子与氢氧化钙中的钙离子发生交换，生成氢氧化钠；

54、s4、反应进行：保持反应体系的适宜温度和搅拌条件，让钙钠交换反应充分进行；

55、s5、杂质处理：反应结束后，停止加热和搅拌，让体系冷却至室温，通过过滤将氢氧化钠分离出来，并去除其中的杂质和溶剂；

56、s6、氢氧化钠处理：得到的氢氧化钠可以进行洗涤和干燥处理，以去除其中的杂质和溶剂，得到氢氧化钠。

57、相比于现有技术，本发明的优点在于：

58、本发明提出的冲洗液采用了高分子聚合物作为主要成分，具有较高的黏度和黏附性，能够有效地填充地层裂隙，防止地层塌陷，同时防塌剂、缓蚀剂、表面活性剂和稳定剂能够起到增强冲洗液的效果，提高钻井的效率和安全性，并且制备方法简单，原材料易得，成本低廉，而且煤矿井下随钻防塌型冲洗液具有良好的防塌效果，能够满足煤矿井下钻井作业的需要。