CN101675139A - 钻井液和在含煤地层中钻井的方法 - Google Patents
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Abstract
钻井液和用于在含煤地层中钻井的方法。所述方法包括：提供包括至少1％钾盐的混合金属增粘的钻井液；使所述钻井液循环通过井；和向煤层中钻井。
Description
发明领域
本发明涉及用于钻井和完成油井的方法和液体。
发明背景
在土地上钻孔以提取自然资源的方法需要一种液体以移出来自井眼的岩屑、润滑并冷却钻头、控制地层压力并保持孔的稳定性。
许多地层包含煤层，必须穿过所述煤层钻井眼以接近煤本身或接近煤下方的有益储藏层。
对于煤层甲烷(CBM)井，假如煤层的渗透性比常规储集层低，则地层损害的最小化是极为重要的。已经开发了一种液体，所述液体通过限制侵入割理(cleat)和破裂(fracture)来最小化地层损害并减少整个泥浆损失，且易于流回，本文中称之为混合金属增粘的钻井液，所述混合金属增粘的钻井液包括混合金属氧化物(MMO)、混合金属氢氧化物(MMH)和混合金属氧化物与氢氧化物(MMOH)的组合。所述混合金属增粘的钻井液含有混合金属增粘剂，所述混合金属增粘剂为基于镁/铝的氧化物和/或氢氧化物的无机粒子。所述混合金属粒子具有阳离子特性并与粘土粒子发生静电反应。混合金属增粘的钻井液包括至少一种混合金属成份和一定量的膨润土的水基混合物。混合金属增粘的钻井液的流变性因粘度高而限制了液体侵入地层中，但是主要的地层保护来自于形成了易于移出的外部滤饼。用水或盐水进行简单置换应该足以对井进行回流并移出所述滤饼。
然而，不幸地是，混合金属增粘的钻井液的流变性在其与对煤层、尤其是近代煤进行钻井时所产生的煤粉相接触时会失效。当钻井液与由钻穿煤层而产生的煤粉相接触时，液体变稀，向水的流变性移动，因此损失了其许多有益性能。事实上，由于通常认为煤层是损失区域地层(loss zone formation)，脆弱且易碎，因此混合金属增粘的钻井液不适用于在含煤地层中钻井特别成问题。
发明概述
根据本发明的广泛方面，提供了在含煤地层中钻井的方法，所述方法包括：提供包括至少1％钾盐的混合金属增粘的钻井液；使所述钻井液循环通过井；和向煤层中钻井。
根据本发明的另一个广泛方面，提供了钻井液，所述钻井液包括：膨润土和pH为约pH10以上的混合金属增粘剂的含水混合物；和至少1％的钾盐。
应理解，通过下列详细描述，本发明的其它方面对本领域技术人员而言变得易于理解，其中通过实施例对本发明的各种实施方案进行显示和描述。如所意识到的，本发明能够用于其它和不同的实施方案，且能够在许多其它方面对其几个细节进行修改，而根本不会背离本发明的主旨和范围。因此，详细的描述和实施例在性质上被认为是示例性的而不是限制性的。
各个实施方案描述
下面列出的详细描述和实施例打算描述本发明的各个实施方案，而不打算代表发明人所设计的唯一实施方案。详细描述包括用于提供本发明的全面理解的具体细节。然而，本领域技术人员应当清楚的是，不使用这些具体细节仍可实施本发明。
直至今日，混合金属(MMO、MMH和MMOH)增粘的钻井液因来自煤的液体稀释效应而通常不能成功地用于煤层中。认为煤粉的聚阴离子性质例如褐煤和木质素磺酸盐的聚阴离子性质阻碍了钻井液中混合金属成份和膨润土的静电交互作用，有时导致液体的流变性完全崩溃。
我们已经确定了一些盐来降低或阻止在用MMO、MMH和MMOH增粘的液体钻煤时的稀释效应。当在煤污染物存在下进行钻井时，包括硫酸钾、氯化钾、醋酸钾和甲酸钾中的一种或多种的钾盐可基本上保持混合金属增粘的钻井液的流变性。这些盐可增加抑制页岩膨胀的益处，可能是因为存在来自该盐的钾离子的结果。
宽范围的钾盐浓度例如大于1％(重量除以体积)的浓度可在混合金属增粘的钻井液中是有效的。已经发现，通常1～10％(重量除以体积)的盐浓度和例如1～5％的盐浓度(重量除以体积)对稳定钻井液以抵抗因煤污染而造成的不利的流变变化和发挥经济优势两方面都是有效的。由待钻的煤的量和/或根据页岩反应性来确定添加至钻井液中的盐量。例如，年代较近的煤比年代久远的煤更多，往往使得混合金属增粘的钻井液产生更大的流变不稳定性，因此，钻井液中的钾盐浓度较高(例如大于3％和例如为3～10％)是有用的。此外，如果确定井必须钻穿大量的煤沉积物，则再更高的钾盐浓度是有用的。
尽管可以在发生煤污染之后添加所述盐，但是推荐对系统进行预处理以获得最佳结果。在一个实施方案中，例如，使用任何有用的钻井液，包括例如现有技术的混合金属增粘的钻井液，能够将地表孔向下钻至大约第一煤沉积物的水平面。当确定煤层接近孔底部时或已经到达煤层时，可将钻井液改变成本发明的钻井液，本发明的钻井液包括含有一定量钾盐的混合金属增粘的钻井液。
或者，可使用本发明的钻井液将钻孔向下钻进并穿过煤层。例如，可以使用本发明的钻井液基本上从地表来钻整个井，应理解，所述从地表来钻整个井包括从地表或从覆盖层以下进行钻井或在套管紧扣杆(casing point)之后进行钻井。
在钻穿钻孔路径中的煤层之后，可继续使用本钻井液以用于井眼的其余部分或可以使用其它钻井液。然而，如果煤粉可能持续变得夹杂在钻井液中，例如煤层保持敞开而与钻井液接触时，则在钻井完成或在煤污染的可能性消除之前持续使用本钻井液是有用的。如果需要，可对返回地表泥浆罐的钻井液进行监测以确定其中的钾盐浓度和其它参数，以确保维持适当的水平和流体特性。例如，在钻井期间，可添加膨润土、混合金属增粘剂、碱或钾盐中的任何一种或多种来调节钻井液的参数。在一个实施方案中，例如在其中对反应性的地层进行钻井且钻井岩屑掺入到钻井液中并改变钻井液的流变性的钻井操作过程中，可向该液体中添加一定量的混合金属增粘剂。在这种情况下，添加一定量的混合金属增粘剂能够增大该液体的粘度。
应理解，在钻井时，可以通过钻柱、钻头和井眼环面来循环钻井液。为了调节井、防止钻柱粘结等，甚至在停止钻井时，可继续循环所述钻井液。
在钻井和循环期间，所述钻井液的屈服点应保持在10Pa以上以提供有利效果。
混合金属增粘的钻井液包括在水中的膨润土和混合金属增粘剂，并进行pH控制。
通常将膨润土用于钻井液中且其用途对于本领域技术人员而言是很好理解的。尽管可使用多种形式的膨润土，但是考虑到膨润土和MMOH的静电交互作用，应避免使用含聚阴离子添加剂或杂质的膨润土。未处理的膨润土特别有用。这种膨润土在商业上熟知的为具有高含量的钠型蒙脱石的未处理的膨润土或为未处理的怀俄明州膨润土。
混合金属增粘剂从巴斯夫油田聚合物有限公司(BASF OilfieldPolymers Inc.)以商标PolyvisTM商购获得。
通常，混合金属增粘的钻井液可包括低浓度的膨润土(例如在水中有约15～45kg/m3或20～40kg/m3的膨润土)。考虑到许多基于膨润土(非混合金属)的钻井液会含有比混合金属增粘的钻井液多许多倍(即2～4倍)的膨润土，因此能够理解，将如此低浓度的膨润土用于混合金属增粘的钻井液所产生的粘度可能不足以对钻孔进行清洁。当将pH最初保持在约10.0以上且可能在约10.5和13之间时，向所述膨润土中添加重量比为1∶8～1∶12或1∶9.5～1∶10.5的混合金属氧化物、混合金属氢氧化物或混合金属氧化物和氢氧化物来产生稳定的液体，如同添加苛性钠、苛性钾、碳酸钾和/或纯碱时所获得的一样。一旦膨润土/混合金属增粘剂反应完成并形成凝胶，看来pH能够降低至pH9或可能甚至更低而不会有任何明显的粘度损失。
在一个实施方案中，混合金属增粘的钻井液可包括约30kg/m3的膨润土、将pH控制至大于pH11的混合金属成份和1～5％钾盐的含水混合物，所述混合金属成份为其量与膨润土相比约为1∶10的MMO、MMH或MMOH。
根据需要向钻井液混合物中添加用于液体损失控制、泥浆漏失等的添加剂。非离子添加剂或有少量离子的添加剂可能是最有用的。一些实施例可能包括用于降低液体损失的淀粉、亲有机物质的堵漏材料(LCM)等。简单的试验可验证任意特定的添加剂与钻井液的相容性。
为了生产所述钻井液，首先将膨润土在水中水合。然后，添加混合金属成份并调节pH。可在需要在具有煤污染条件下钻井之前的任何时间将钾盐添加至膨润土和混合金属的含水混合物中。应理解，当合适时，还能添加例如LCM、液体损失控制剂等的添加剂。
典型的钻井液配方可根据表1。
表1：用于在含煤地层中钻井的典型钻井液
| 产品 | 浓度 | 注意 |
| 未处理的膨润土 | 30kg/m3 | 首先在淡水中预水合 |
| MMH或MMO或MMOH | 3kg/m3 | |
| 苛性钠 | 0.5～1kg/m3 | 用于将pH控制在11～12.5 |
| 硫酸钾 | 20～50kg/m3 | |
| 淀粉 | 5～10kg/m3 |
仅出于举例说明的目的将下列实施例包括在内，而不打算限制本发明或权利要求的范围。
实施例
实施例I
在下列实施例中，按需要，根据样品描述通过使膨润土水合、添加所述混合金属成份并调节pH来制备钻井液。其后，添加所有添加剂，包括钾盐，如果有的话。
为了模拟煤污染，添加褐煤。
使用Fann 35和Brookfield粘度计测试了流变性质。
表2：样品#1的组成
| 产品 | 样品#1 |
| 未处理的膨润土 | 30kg/m3 |
| MMH | 3kg/m3 |
| 苛性碱 | 0.5kg/m3 |
| 淀粉 | 10kg/m3 |
表3：未添加盐的结果
| 泥浆性质 | 样品#1 | 样品#1+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 86 | 47 | 43 |
| 300RPM | 64 | 29 | 25 |
| 200RPM | 53 | 21 | 18 |
| 100RPM | 40 | 13 | 10 |
| 6RPM | 19 | 2 | 1.5 |
| 3RPM | 17 | 1 | 1 |
| 10秒凝胶(Pa) | 8 | 1 | 0.5 |
| PV(mPa＊s) | 22 | 18 | 18 |
| YP(Pa) | 21 | 5.5 | 9 |
| LSRV(cP) | 54000 | 12000 | 0 |
| 温度(℃) | 22.8 | 22.3 | 23.0 |
表4：使用氯化钾的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+2％的KCl | 样品#1+2％的KCl+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+2％的KCl+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 66 | 47 | 44 |
| 300RPM | 52 | 31 | 27 |
| 200RPM | 46 | 23 | 21 |
| 100RPM | 38 | 16 | 14 |
| 6RPM | 18 | 4 | 3 |
| 3RPM | 16 | 3 | 2 |
| 10秒凝胶(Pa) | 7 | 2 | 1.5 |
| PV(mPa＊s) | 14 | 16 | 17 |
| YP(Pa) | 19 | 7.5 | 5 |
| LSRV(cP) | 25000 | 12000 | 9000 |
| 温度(℃) | 21.6 | 22.1 | 22.3 |
表5：使用醋酸钾的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+2％的醋酸钾 | 样品#1+2％的醋酸钾+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+2％的醋酸钾+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 66 | 52 | 48 |
| 300RPM | 47 | 38 | 35 |
| 200RPM | 39 | 32 | 29 |
| 100RPM | 30 | 25 | 22 |
| 6RPM | 12 | 10 | 10 |
| 3RPM | 8 | 8 | 7 |
| 10秒凝胶(Pa) | 4 | 4 | 4 |
| PV(mPa＊s) | 13 | 14 | 13 |
| YP(Pa) | 20 | 12 | 11 |
| LSRV(cP) | 31000 | 20000 | 12000 |
| 温度(℃) | 23.2 | 23.3 | 23.2 |
注意：褐煤溶解较慢。
表6：使用甲酸钾的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+2％的甲酸钾 | 样品#1+2％的甲酸钾+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+2％的甲酸钾+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 66 | 47 | 42 |
| 300RPM | 53 | 32 | 28 |
| 200RPM | 47 | 26 | 22 |
| 100RPM | 38 | 18 | 16 |
| 6RPM | 19 | 6 | 5 |
| 3RPM | 18 | 4 | 4 |
| 10秒凝胶(Pa) | 7 | 2 | 2 |
| PV(mPa＊s) | 13 | 15 | 14 |
| YP(Pa) | 20 | 8.5 | 7 |
| LSRV(cP) | 21000 | 13000 | 12000 |
| 温度(℃) | 22.1 | 22.3 | 22.6 |
表7：使用硝酸钙的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+2％的硝酸钙 | 样品#1+2％的硝酸钙+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+2％的硝酸钙+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 60 | 57 | 47 |
| 300RPM | 46 | 42 | 34 |
| 200RPM | 38 | 34 | 28 |
| 100RPM | 31 | 27 | 22 |
| 6RPM | 12 | 11 | 7 |
| 3RPM | 9 | 9 | 5 |
| 10秒凝胶(Pa) | 5 | 5 | 3 |
| PV(mPa＊s) | 14 | 15 | 13 |
| YP(Pa) | 16 | 13.5 | 10.5 |
| LSRV(cP) | 33000 | 23000 | 22000 |
| 温度(℃) | 21.5 | 22.1 | 22.7 |
注意：褐煤溶解较慢。
表8：使用氯化钙的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+2％的氯化钙 | 样品#1+2％的氯化钙+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+2％的氯化钙+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 61 | 51 | 47 |
| 300RPM | 44 | 35 | 34 |
| 200RPM | 36 | 30 | 29 |
| 100RPM | 27 | 22 | 23 |
| 6RPM | 10 | 8 | 8 |
| 3RPM | 8 | 7 | 6 |
| 10秒凝胶(Pa) | 3.5 | 3.5 | 3 |
| PV(mPa＊s) | 17 | 16 | 13 |
| YP(Pa) | 13.5 | 9.5 | 10.5 |
| LSRV(cP) | 27000 | 23000 | 22000 |
| 温度(℃) | 24.4 | 24.4 | 24.2 |
注意：褐煤溶解较慢。
表9：使用硫酸钾的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+2％的硫酸钾 | 样品#1+2％的硫酸钾+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+2％的硫酸钾+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 75 | 42 | 34 |
| 300RPM | 60 | 29 | 21 |
| 200RPM | 52 | 24 | 16 |
| 100RPM | 41 | 18 | 11 |
| 6RPM | 21 | 8 | 2.5 |
| 3RPM | 19 | 7 | 2 |
| 10秒凝胶(Pa) | 9 | 4 | 2.5 |
| PV(mPa＊s) | 15 | 13 | 13 |
| YP(Pa) | 22.5 | 8 | 4 |
| LSRV(cP) | 32000 | 30000 | 25000 |
| 温度(℃) | 24.4 | 24.0 | 21.3 |
表10：使用氯化钾的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+5％的KCl | 样品#1+5％的KCl+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+5％的KCl+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 61 | 52 | 46 |
| 300RPM | 49 | 39 | 35 |
| 200RPM | 45 | 35 | 32 |
| 100RPM | 42 | 32 | 30 |
| 6RPM | 16 | 15 | 15 |
| 3RPM | 12 | 11 | 10 |
| 10秒凝胶(Pa) | 6 | 6 | 5 |
| PV(mPa＊s) | 12 | 13 | 11 |
| YP(Pa) | 18.5 | 13 | 12 |
| LSRV(cP) | 30000 | 18000 | 21000 |
| 温度(℃) | 20.1 | 20.1 | 20.1 |
表11：使用醋酸钾的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+5％的醋酸钾 | 样品#1+5％的醋酸钾+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+5％的醋酸钾+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 63 | 48 | 44 |
| 300RPM | 55 | 37 | 36 |
| 200RPM | 51 | 36 | 34 |
| 100RPM | 47 | 34 | 32 |
| 6RPM | 14 | 20 | 16 |
| 3RPM | 9 | 11 | 11 |
| 10秒凝胶(Pa) | 5 | 5 | 6 |
| PV(mPa＊s) | 8 | 11 | 8 |
| YP(Pa) | 23.5 | 13 | 14 |
| LSRV(cP) | 27000 | 14000 | 33000 |
| 温度(℃) | 20.1 | 20.1 | 20.1 |
注意：褐煤溶解较慢。
表12：使用甲酸钾的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+5％的甲酸钾 | 样品#1+5％的甲酸钾+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+5％的甲酸钾+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 50 | 46 | 42 |
| 300RPM | 40 | 33 | 33 |
| 200RPM | 37 | 30 | 30 |
| 100RPM | 32 | 28 | 29 |
| 6RPM | 9 | 9 | 14 |
| 3RPM | 5 | 8 | 10 |
| 10秒凝胶(Pa) | 3 | 4 | 5 |
| PV(mPa＊s) | 10 | 13 | 9 |
| YP(Pa) | 15 | 10 | 12 |
| LSRV(cP) | 30000 | 29000 | 31000 |
| 温度(℃) | 20.1 | 20.1 | 20.1 |
表13：使用硝酸钙的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+5％的硝酸钙 | 样品#1+5％的硝酸钙+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+5％的硝酸钙+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 58 | 49 | 44 |
| 300RPM | 52 | 42 | 38 |
| 200RPM | 50 | 41 | 37 |
| 100RPM | 47 | 35 | 32 |
| 6RPM | 12 | 11 | 14 |
| 3RPM | 8 | 8 | 8 |
| 10秒凝胶(Pa) | 5 | 4.5 | 4.5 |
| PV(mPa＊s) | 6 | 7 | 6 |
| YP(Pa) | 23 | 17.5 | 16 |
| LSRV(cP) | 35000 | 43000 | 23000 |
| 温度(℃) | 20.1 | 20.1 | 20.1 |
注意：褐煤溶解较慢。
表14：使用氯化钙的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+5％的氯化钙 | 样品#1+5％的氯化钙+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+5％的氯化钙+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 63 | 48 | 43 |
| 300RPM | 50 | 37 | 34 |
| 200RPM | 42 | 34 | 31 |
| 100RPM | 35 | 29 | 29 |
| 6RPM | 13 | 12 | 13 |
| 3RPM | 10 | 9 | 11 |
| 10秒凝胶(Pa) | 6.5 | 6.5 | 7 |
| PV(mPa＊s) | 13 | 11 | 9 |
| YP(Pa) | 18.5 | 13 | 11.5 |
| LSRV(cP) | 40000 | 37000 | 27000 |
| 温度(℃) | 20.1 | 20.1 | 20.1 |
注意：褐煤溶解较慢。
表15：使用硫酸钾的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+5％的硫酸钾 | 样品#1+5％的硫酸钾+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+5％的硫酸钾+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 165 | 128 | 91 |
| 300RPM | 150 | 115 | 76 |
| 200RPM | 143 | 109 | 71 |
| 100RPM | 131 | 100 | 63 |
| 6RPM | 85 | 67 | 42 |
| 3RPM | 37 | 58 | 39 |
| 10秒凝胶(Pa) | 16 | 29 | 22 |
| PV(mPa＊s) | 15 | 13 | 15 |
| YP(Pa) | 77.5 | 51 | 30.5 |
| LSRV(cP) | 100000+ | 80000 | 67000 |
| 温度(℃) | 20.1 | 20.1 | 20.1 |
表16：使用硫酸钠的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+2％的硫酸钠 | 样品#1+2％的硫酸钠+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+2％的硫酸钠+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 179 | 39 | 31 |
| 300RPM | 155 | 25 | 19 |
| 200RPM | 143 | 20 | 15 |
| 100RPM | 123 | 14 | 9 |
| 6RPM | 72 | 8 | 3 |
| 3RPM | 63 | 7 | 2 |
| 10秒凝胶(Pa) | 31 | 5 | 2.5 |
| PV(mPa＊s) | 24 | 14 | 13 |
| YP(Pa) | 65.5 | 5.5 | 4 |
| LSRV(cP) | 90000 | 50000 | 28000 |
| 温度(℃) | 22.0 | 22.0 | 22.0 |
表17：使用硫酸钠的结果
| 泥浆性质 | 样品#1+5％的硫酸钠 | 样品#1+5％的硫酸钠+5kg/m3的褐煤 | 样品#1+5％的硫酸钠+15kg/m3的褐煤 |
| 600RPM | 207 | 48 | 33 |
| 300RPM | 174 | 38 | 22 |
| 200RPM | 152 | 35 | 18 |
| 100RPM | 124 | 31 | 13 |
| 6RPM | 74 | 27 | 11 |
| 3RPM | 67 | 26 | 10 |
| 10秒凝胶(Pa) | 28 | 14 | 9 |
| PV(mPa＊s) | 33 | 10 | 11 |
| YP(Pa) | 70.5 | 14 | 5.5 |
| LSRV(cP) | 100000 | 100000 | 80000 |
| 温度(℃) | 22.0 | 22.0 | 22.0 |
实施例II
背景：Nr Wetaskiwin、Alberta，钻222mm的孔至1425mMD的中间套管深度并在Rex煤层中以约86.2度的斜度安置套管。安置并粘牢177.8mm的套管。
钻井液：预混合具有下列配方的60m3泥浆：将30kg/m3的天然膨润土在淡水中预水合16小时。在2小时内添加3kg/m3的PolyVisII(MMH)。经由预混合罐上的化学试剂桶用苛性碱将pH升至12.0。液体变得粘稠。添加50kg/m3的硫酸钾。
在煤中钻井：利用156mm的钻头用水将中间套管靴和胶结材料(Intermediate casing shoe and cement)钻透，然后将水置换成上述预混合体系。在Rex煤层中使用该预混合体系水平地钻这种井。
钻煤之前的液体性质：
预混合料：60m3的循环系统
深度：1425m(斜度为87.2度)
漏斗粘度：55s/L
泥浆密度：1050kg/m3
pH：12.0
600读数：64
300读数：61
200读数：60
100读数：56
6读数：36
3读数：23
PV(mPa·s)：3
YP(Pa)：29
凝胶(Pa)：11/11
滤液(液体损失，ml/30分钟)：未控制
MBT：30Kg/m3
钾离子(mg/L)：25000
在Rex煤层中钻至1451m之后的液体性质：
深度：1451m(斜度为88度)
漏斗粘度：66s/L
泥浆密度：1060kg/m3
pH：11.5
600读数：62
300读数：55
200读数：-
100读数：-
6读数：-
3读数：-
PV(mPa·s)：7
YP(Pa)：24
凝胶(Pa)：6/10
滤液(液体损失，ml/30分钟)：60
MBT：24Kg/m3
钾离子(mg/L)：22000
可以确定，尽管钻入纯煤，液体粘度基本上保持稳定。
其后，在向80m3体系中添加用于控制液体损失的15×22.7kg袋装的非离子淀粉(Unitrol淀粉)，从而在Rex煤层中继续钻至1845m：
在1845m深度处的流体性质(斜度为91.4度)：
漏斗粘度：59s/L
泥浆密度：1050kg/m3
pH：12.0
600读数：64
300读数：56
200读数：-
100读数：-
6读数：-
3读数：-
PV(mPa·s)：8
YP(Pa)：24
凝胶(Pa)：9/11
滤液(液体损失，ml/30分钟)：19
MBT：22Kg/m3
钾离子(mg/L)：20400
添加淀粉基本上不影响流变性。
在Rex煤层中钻至2050m之后流体的性质如下(89m3体系)：
深度：2050m(斜度为87.8度)
漏斗粘度：85s/L
泥浆密度：1050kg/m3
pH：12.0
600读数：80
300读数：70
200读数：65
100读数：60
6读数：47
3读数：44
PV(mPa·s)：10
YP(Pa)：30
凝胶剂(Pa)：17/18
滤液(液体损失，ml/30分钟)：15
MBT：25Kg/m3
钾离子(mg/L)：22500
可以确定，当用本体系钻穿煤时，能够保持混合金属增粘的天然膨润土型的流变性。
提供先前对公开的实施方案的描述以使任何本领域技术人员能够制造或使用本发明。对那些实施方案进行多种修改对本领域技术人员是易于理解的，可以将本文中定义的基本原理应用于其它实施方案而不背离本发明的主旨或范围。因此，不打算将本发明限制为本文中所示的实施方案，而应与权利要求书的整个范围相一致，其中以单数形式提及某要素时，例如冠词“一种”的使用不是指“一种且仅一种”，除非有特别说明，而是指“一种或多种”。权利要求书的要素打算包括与本领域技术人员所熟知的或后来将熟知的整个公开内容中所述的各种实施方案的要素相等同的所有结构性和功能性等价物。此外，打算将本文中未公开的内容奉献给公众，不管这种公开内容是否在权利要求书中清晰列出。不能根据35USC 112第六段的规定对权利要求书的要素进行解释，除非使用短语“用于...的方式”或“用于...的步骤”清晰地列出了所述要素。
Claims (25)
1.在含煤地层中钻井的方法，所述方法包括：
提供包括至少1％钾盐的混合金属增粘的钻井液；
使所述钻井液循环通过井；和
向煤层中钻井。
2.权利要求1的方法，其中提供所述混合金属增粘的钻井液包括提供水基钻井液，所述水基钻井液包括：15～45kg/m3的膨润土；增粘剂与膨润土的重量比为1∶8～1∶12的混合金属增粘剂；用于将pH保持在约10.0以上的碱；和至少1％的钾盐。
3.权利要求1的方法，其中提供所述混合金属增粘的钻井液包括提供水基钻井液，所述水基钻井液包括：约30kg/m3的膨润土；pH控制在大于pH11且其量与膨润土之比为约1∶10的混合金属增粘剂MMO、MMH或MMOH；和1～5％的钾盐。
4.权利要求1的方法，其中提供所述混合金属增粘的钻井液包括：
将膨润土混合在水中以形成膨润土混合物；
向所述膨润土混合物中添加混合金属增粘剂；
将pH调节至大于约pH10以上；
添加所述钾盐。
5.权利要求4的方法，还包括添加任意的液体损失控制添加剂和/或堵漏材料。
6.权利要求1的方法，其中提供所述混合金属增粘的钻井液包括获得屈服点大于10Pa的钻井液。
7.权利要求1的方法，其在所述钻井液中夹带煤粉的条件下继续循环。
8.权利要求7的方法，其中所述钻井液的流变性基本得以保持。
9.权利要求1的方法，其中在钻入到所述煤层之前开始循环所述钻井液。
10.权利要求1的方法，其中在煤层向所述钻井液开放的同时维持所述钻井液的循环。
11.权利要求1的方法，其中基本上在地表处开始循环所述钻井液。
12.权利要求1的方法，其中所述钾盐选自硫酸钾、氯化钾、醋酸钾和甲酸钾。
13.权利要求1的方法，其中所述钾盐为硫酸钾。
14.权利要求4的方法，其中使用苛性钠、苛性钾、碳酸钾或纯碱来调节所述pH。
15.钻井液，包括：
膨润土和混合金属增粘剂的pH为约10以上的含水混合物；和
至少1％的钾盐。
16.权利要求15的钻井液，其中所述钻井液包括：15～45kg/m3的膨润土；增粘剂与膨润土的重量比为1∶8～1∶12的混合金属增粘剂；用于将pH保持在约10.0以上的碱；和至少1％的钾盐。
17.权利要求15的钻井液，其中所述钻井液包括：20～40kg/m3的膨润土；增粘剂与膨润土的重量比为约1∶9.5～1∶10.5的混合金属增粘剂；用于将pH保持在约10.5～13之间的碱；和约1～10％的钾盐。
18.权利要求15的钻井液，其中所述钻井液包括：约30kg/m3的膨润土；pH控制在大于pH11且其量与膨润土之比为约1∶10的混合金属增粘剂MMO、MMH或MMOH；和1～5％的钾盐。
19.权利要求15的钻井液，其中通过以下步骤制备所述钻井液：
将膨润土混合在水中以形成膨润土混合物；
向所述膨润土混合物中添加混合金属增粘剂；
将pH调节至大于约pH10以上；
添加所述钾盐。
20.权利要求15的钻井液，还包括至少一种液体损失控制添加剂和/或堵漏材料。
21.权利要求15的钻井液，其中所述钻井液包括大于10Pa的屈服点。
22.权利要求15的钻井液，其中所述钾盐选自硫酸钾、氯化钾、醋酸钾和甲酸钾。
23.权利要求15的钻井液，其中所述钾盐为硫酸钾。
24.权利要求15的钻井液，其中所述硫酸钾的浓度为20～50kg/m3。
25.权利要求15的钻井液，其中使用苛性钠、苛性钾、碳酸钾或纯碱来调节所述pH。
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