一種隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液及其現場制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及地質巖心鉆探技術領域，具體涉及一種隨鉆防塌防漏的鉆孔沖洗液及 其現場制備方法。
【背景技術】
[0002] 鉆孔沖洗液俗稱為鉆探工程中的"血液"，其重要性不言而喻。其中沖洗液在鉆 進過程中的一個重要功能即是維持孔壁穩定，但由于地質巖心鉆探對象通常為重要的成礦 帶，地質構造較為復雜，易出現地層破碎、裂隙發育、異常地層壓力等不利因素。因此，在鉆 進中時常發生因沖洗液性能難以滿足要求而導致孔壁失穩，進而引發卡鉆、埋鉆等惡劣事 故，造成大量人力、物力和財力的浪費；同時，局部異常低壓、裂隙發育的地層也容易因沖洗 液密度過高而發生漏失現象，造成沖洗液材料的快速消耗，甚至因發生全漏失而失去保護 孔壁的功能。
[0003] 近年來，在沖洗液護壁和防漏堵漏技術上已經有了較大發展，但在強破碎和連續 性漏失地層條件下的護壁技術卻始終難以突破。例如在四川省若爾蓋鈾礦田的整裝勘查區 內進行鉆探施工時，鉆遇地層主要為炭質板巖和灰巖，炭質板巖極其破碎，而灰巖溶蝕孔洞 和縱向裂隙發育，兩種地層交替出現。因此，在鉆探施工時，為了保證炭質板巖層的孔壁穩 定，需要配制強防塌鉆孔沖洗液，而一旦鉆遇灰巖，由于地層裂隙發育、沖洗液密度較高，常 規沖洗液即刻漏失，難以發揮對上部炭質板巖層的防塌能力，因此，在該類地層條件下進行 鉆探事故頻發、鉆探效率低下、沖洗液和堵漏成本較高。
[0004] 因此，針對該類地層，需要研宄一種鉆孔沖洗液既能有效防止孔壁坍塌，同時還能 有效防止或減緩沖洗液的漏失情況。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液及其現場制備方法，以解決 在上述破碎地層和裂隙發育地層交替出現的惡劣地質條件下鉆探施工難題。
[0006] 本發明采用的技術方案是：一種隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液，其特征在于，包括以下 組份：每立方米水中加入膨潤土 30~50kg ;純堿2~4kg ;增粘劑2~5kg ;降失水劑20~ 50kg ;流型調節劑5~15kg ;橋堵劑30~80kg ;封堵劑20~50kg ;抑制劑10~30kg ;發 泡劑1~3L ;所述的流型調節劑為水解聚丙烯腈鉀鹽、兩性離子聚合物稀釋劑XY-27和低 粘聚陰離子纖維素按質量比5:8:5組成；所述的橋堵劑為DTR、SRFL-101、QP-I和⑶J- IV 按質量比1:3:2:3組成。
[0007] 本發明提供的流型調節劑含量為水解聚丙烯腈鉀鹽K-HPAN、兩性離子聚合物稀釋 劑XY-27和低粘聚陰離子纖維素 LV-PAC按質量比5:8:5組成。
[0008] 本發明提供的橋堵劑是由DTR、SRFL-101、QP-1和⑶J- IV按質量比1:3:2:3組成。 其中，DTR、SRFL-101、QP-I由成都探礦技術研宄開發公司生產并銷售；⑶J-IV由西南石大 金牛石油科技有限公司生產并銷售。DTR是將滲濾材料、結構材料、填充材料、膠結材料等按 比例復合而成的堵漏劑，本發明利用其高失水作用和聚凝作用，形成強度很高的堵塞物，從 而堵住漏失通道，本發明中將其與其它堵漏材料復配后，可增強其堵漏能力；SRFL-IOl是 將多種骨架顆粒與填充粒子及天然纖維，按比例復合而成的防漏堵漏材料，對< Imm孔隙、 裂縫漏失，堵漏效果好，與本發明的其他橋堵劑相配合，能增大堵漏尺寸，具有廣譜、快速堵 漏效果，堵塞穩定性好；QP-I為纖維狀網絡填充材料，在堵塞過程中起網絡，堵塞后起拉筋 作用，限制顆粒、片狀材料的位移，增加堵塞強度，同時附加填充作用；GDJ-IV是由多種天 然及改性纖維、剛性離子、聚合物及部分無機鹽經加工而成的褐色狀產品，⑶J-IV隨鉆加入 后，不會被振動篩除，對孔隙及微裂縫地層具有良好的堵漏，防漏作用。通過對以上各類堵 漏材料按照一定比例進行復配，可充分發揮各堵劑的防漏堵漏效果，實現對易漏地層的快 速封堵，降低沖洗液的瞬時漏失量。
[0009] 作為優選，所述的增粘劑是由HV-CMC和XC按照1:1. 5質量比例組成的混合物，其 中HV-CMC為高粘羧甲基纖維素鈉，廣泛用于地質鉆探和石油鉆探中，它不僅能大大提高沖 洗液的粘度，同時還能有效降低鉆孔沖洗液的失水量；XC為黃原膠，它是由黃原菌類作用 于碳水化合物而生成的高分子鏈狀多糖聚合物，很少的加量即可產生較高的粘度。
[0010] 作為優選，所述的降失水劑為褐煤樹脂（SPNH)、磺化褐煤（SMC)或磺化酚醛樹脂 (SMP-2)中的至少一種組成；主要用于降低鉆孔沖洗液體系的失水量。
[0011] 作為優選，所述的封堵劑為陽離子乳化瀝青或改性瀝青中的至少一種組成。為達 到更好的效果，可以選擇四川新創能石油工程技術有限公司銷售的陽離子乳化瀝青（SEB)， 它是由多種表面活性劑、陽離子頁巖抑制劑和瀝青按比例加工而成。其微米級的帶正電的 瀝青微粒極易吸附在帶負電的巖石顆粒上，參與泥餅的形成，提高泥餅質量，其微粒及陽離 子頁巖抑制劑可以進入孔壁微裂縫中，產生粘附及相互聚集，大大提高軟弱破碎巖層的膠 結防塌能力。此外，瀝青類處理劑還能與本發明所述的橋堵劑共同作用，提高對裂隙地層的 堵漏強度。
[0012] 作為優選，所述的抑制劑為氯化鉀（KCL)，通過其提供的鉀離子達到抑制強水敏性 地層的水化膨脹。
[0013] 作為優選，所述的發泡劑為ADF-3,由地質礦產廊坊聚力巖土工程科技開發公司生 產并銷售。ADF-3發泡劑為復配型陰離子和非離子表面活性劑。
[0014] 本發明的另一個目的是提供一種隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液的現場制備方法，其特 征在于，包括以下步驟：
[0015] ①基漿配制：按照配方比例向水中加入膨潤土和純堿，攪拌均勻后即得基漿；
[0016] ②按照配方比例向基漿中依次加入增粘劑、降失水劑、流型調節劑、橋堵劑、封堵 劑和抑制劑，每加入一劑在攪拌均勻后再加入下一劑，加入完成后得混合物A ;
[0017] ③向混合物A中按照配方比例加入發泡劑，并攪拌均勻，得混合物B ;
[0018] ④發泡：將混合物B進行充氣發泡，直到混合物B的密度降低至設計密度，即得所 述的隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液。
[0019] 為了達到更優的效果，在上述步驟②中，在加入增粘劑之前，需要將基漿靜置16 小時以上。
[0020] 為了達到更好的發泡效果，在上述步驟④中所述的將混合物B進行發泡包括以下 內容：將混合物B與空壓機排出的壓縮空氣在泡沫發生器中進行強烈混合，使其充分發泡， 當混合物B的密度降低至設計密度即停止發泡，即可得到所述的隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗 液，即可進行鉆進使用。
[0021] 與現有技術相比，本發明的有益效果如下：
[0022] (1)本發明提供的隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液能適用于多種惡劣地層條件共存情況 下的地質鉆探工程施工。它既適用于水敏性及松散破碎性地層鉆進，又能適用于低壓漏失 層的防漏，同時還能用于對裂隙孔洞極其發育地層進行隨鉆堵漏。因此，對于在該類復雜地 層條件下施工可大大提高鉆進效率、降低鉆進成本。
[0023] (2)本發明中提供的隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液中含有大量的微泡沫，能在裂隙發 育地層鉆進時進入其中形成滯留層，增大了沖洗液漏失阻力，再通過沖洗液中的橋堵劑迅 速在裂隙中架橋堆積形成封堵層，最后再通過更小一級粒徑的封堵劑進行填塞加固，提高 對裂隙地層的堵漏強度，因此，本發明提供的鉆孔沖洗液還具有堵漏速度快、堵漏強度高、 適應裂隙寬度范圍廣的特點。
[0024] (3)由于在地質巖心鉆探施工中通常對地層壓力不明確，導致在鉆遇低壓漏失層 時沖洗液密度設計沒有合理的依據，本發明提供的隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液及其現場制備 方法中，可通過調整發泡劑的加量來實現密度的靈活可調，以降低漏失壓力。
[0025] (4)本發明提供的隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液，采用特殊的發泡劑，并與配方中的其 他組份進行很好的配伍，制備而成的鉆孔沖洗液具有較強的發泡能力，穩泡效果好、抗鹽能 力強，同時還具有較強的耐低溫性KTC )，尤其適用于嚴寒地區的鉆探施工。
[0026] (5)本發明提供的隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液，采用特殊的堵漏添加劑，同時配合流 型調節劑，保證體系的沉降穩定性，同時沖洗液各項性能指標完全滿足提鉆取心、繩索取心 等多種鉆進工藝的施工。
[0027] (6)本發明提供的隨鉆防塌防漏鉆孔沖洗液的現場制備方法中，利用空壓機排出 的壓縮空氣在泡沫發生器中進行發泡，與常規攪拌發泡或循環發泡等方式相比，制備而成 的鉆孔沖洗液中微泡沫更致密均勻，穩泡時間更長，同時也可通過調節空壓機風量及發泡 時間控制發泡程度，進而控制沖洗液密度，操作簡便，易于現場施工人員掌握。
【附圖說明】
[0028] 圖1為抑制性測試結果圖；
[0029] 圖2為泡沫發生器的結構圖；其中，1表示鉆孔沖洗液入口；2表示壓縮空氣入口； 3表示外管；4表示發泡管；5表示隔板；6表示擋板；7表示低密度鉆孔沖洗液出口。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合試驗例及【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解 為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現的技術均屬于本 發明的范圍。
[0031] 下述實施例中所使用的材料、試劑等，均可從商業途徑得到。其中，實施例1-3中 的部分試劑購買來源如下：
[0032] 增粘劑為高粘羧甲基纖維素鈉和黃原膠按質量比1:1. 5組成；其中，羧甲基纖維 素鈉和黃原膠購買于四川新創能石油工程技術有限公司。
[0033] 降失水劑為褐煤樹脂，購買于成都川鋒化學工程有限責任公司。
[0034] 流型調節劑為水解聚丙烯腈鉀鹽、兩性離子聚合物稀釋劑XY-27和低粘聚陰離子 纖維素按質量比5:8:5組成；其中，聚丙烯晴鉀鹽購買于四川新創能石油工程技術有限公 司，XY-27購買于西安天正石油技術有限公司，低粘聚陰離子纖維素購買于山東一騰化工有 限公司。
[0035] 橋堵劑為DTR、SRFL-101、QP-I和⑶J- IV按質量比1:3:2:3組成；其中，DTR、 SRFL-101、QP-I購買于成都探礦技術研宄開發公司，⑶J-IV購買于西南石大金牛石油科技 有限公司。
[0036] 封堵劑為陽離子乳化瀝青SEB，購買于四川新創能石油工程技術有限公司。
[0037] 抑制劑為氯化鉀，購買于四川新創能石油工程技術有限公司。
[0038] 發泡劑為ADF-3,購買于地質礦產廊坊聚力巖土工程科技開發公司。
[0039] 實施例1
[0040] 室內試驗：在1000 ml清水中加入膨潤土 30g，純堿2g，在11000r/min轉速下攪拌 IOmin后靜置24h作為基漿待用；向基漿中依次加入增粘劑5g，降失水劑50g，流型調節劑 15g