CN105295867A - 一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非开挖工程领域，尤其是一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，采用使用高粘羧甲基纤维素和黄原胶或阴离子聚丙烯酰胺和黄原胶组合作为增粘剂与水、造浆粘土、降失水剂、pH调节剂共同作用，在搅拌的作用下，向水中按顺序加入造浆粘土、增粘剂、降失水剂，充分搅拌后加入pH调节剂将钻井液pH值调节到8.5～9.5，得到中粗砂地层水平定向钻进用钻井液。该产品具有较高的粘度和静切力，满足悬浮钻屑能力，钻井液具有较好的滤失性，失水量较少，有利于维持孔壁稳定性，能够有效满足中粗砂地层水平定向钻进所需，保障中粗砂地层水平定向钻进的正常进行。

Description

一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液
技术领域
本发明涉及非开挖工程领域，涉及采用水平定向钻进技术进行大直径油气或市政管道铺设，尤其是一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液。
背景技术
水平定向钻进多在浅地层中成近于水平的孔，其成孔直径小至几十毫米，大至近两米。在钻进过程中，地层被钻头不断的破碎，破碎下的钻屑通过钻井液的循环排出孔外，形成的钻孔空间被钻井液及钻屑充满，对孔壁的稳定起到一定的平衡作用。
现有的钻井液大多针对传统油气钻井钻孔，传统油气钻井钻孔主要为垂直段，岩屑运移状态与水平孔有较大差别。油气钻定向钻井钻孔有部分水平段，但钻孔直径较小，钻孔环状空间较小，钻孔环状空间内的泥浆具有较高的流速，可以将钻屑及时排出孔内。而大直径水平定向钻的钻孔主要是水平段，其钻孔的直径较大，造成钻孔环状空间很大，环状空间内泥浆很难具有较高的流速，无法及时将钻屑排出孔内，因而需要泥浆具有较高的粘度和钻屑悬浮能力。所以现有的钻井液几乎都不能满足水平定向钻井用。
钻井液工艺技术是HDD工程的重要组成部分。随着HDD施工难度的逐渐增大，该项技术在确保安全、优质、快速施工中起着越来越重要的作用。钻井液最基本的功用有以下几点：
1）携带和悬浮钻屑；
2）稳定孔壁和平衡地层压力；
3）冷却和润滑钻头、钻具；
4）传递水动力。
目前，水平定向钻进穿越施工地层一般为粘土层或中粗砂地层。中粗砂地层，颗粒间没有胶结质、结构松散，一旦地层平衡被打破后，施工过程中极易发生钻孔坍塌，因而需要钻井液具有较高粘度来维持孔壁稳定。同时，随着钻孔钻孔直径的增加，钻屑变得越来越多。如果钻井液没有足够的粘度和静切力，就无法悬浮钻屑并带出钻孔，这会导致中粗砂大量堆积在孔底，行成砂床，给后续的管道回拖施工带来风险。钻井液的失水性会对孔壁稳定性产生较大影响，因而在中粗砂地层钻井时，钻井液要具有做够的粘度和静切力以及良好的失水性，而现今的钻井液并不能满足中粗砂地层水平钻井的需要。
发明内容
本发明针对上述问题提出了中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，有效解决了解决了在中粗砂地层进行水平定向钻进施工时孔壁稳定性问题和孔内钻屑大量堆积问题，保证了施工安全。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为，一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，其原料包括水、造浆粘土、增粘剂、降失水剂、pH调节剂；按重量分计，以100份水中加入量计算：造浆粘土4～5份、增粘剂0.03～0.15份、降失水剂0.05～0.15份。
所述钻井液使用pH调节剂调节至pH为8.5～9.5。
所述增粘剂为高粘羧甲基纤维素和黄原胶组合或阴离子聚丙烯酰胺和黄原胶组合。
所述的造浆粘土为武汉地网非开挖专用钠基膨润土。
所述降失水剂为改性淀粉。
所述pH调节剂为碳酸钠。
上述一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液的配置方法包括以下步骤：
1）按重量份计选取100份水、造浆粘土4～5份、增粘剂0.03～0.15份、降失水剂0.05～0.15份、pH调节剂；
2）在搅拌的作用下，向水中按顺序加入造浆粘土、增粘剂、降失水剂，充分搅拌后加入pH调节剂将钻井液pH值调节到8.5～9.5，得到中粗砂地层水平定向钻进用钻井液。
所述搅拌的转速为7000～9000r/min。
本发明使用高粘羧甲基纤维素和黄原胶或阴离子聚丙烯酰胺和黄原胶组合，通过高粘羧甲基纤维素或阴离子聚丙烯酰胺有效增粘，通过向泥浆中加入XC来调节泥浆的流型，从而提高泥浆粘度和切力，满足悬浮钻屑的需要，有效针对中粗砂地层水平定向钻进。产品具有较高的粘度和静切力，满足悬浮钻屑能力，钻井液具有较好的滤失性，失水量较少，有利于维持孔壁稳定性，能够有效保障中粗砂地层水平定向钻进的正常进行。
附图说明
图1为实施例1所述中粗砂地层水平定向钻进用钻井液产品悬浮钻屑效果图；
图2为实施例2所述中粗砂地层水平定向钻进用钻井液产品悬浮钻屑效果图；
图3为实施例3所述中粗砂地层水平定向钻进用钻井液产品悬浮钻屑效果图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明所达到的预定目的与技术手段及功效，以下结合实施例，对本发明的具体实施方案进行详细说明。
实施例1：一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液其原料按重量份计包括水100份、造浆粘土4份、高粘羧甲基纤维素0.05份、黄原胶0.05份，改性淀粉0.1份，还包括碳酸钠。所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液用碳酸钠调节pH使其pH为8.5。
其制备方法包括以下步骤：
1）按上述配比，选取水、造浆粘土、增粘剂、降失水剂，pH调节剂；
2）在容器或泥浆杯中加入水，在8000r/min的转速条件下，按顺序加入造浆粘土、增粘剂、降失水剂，充分搅拌后加入pH调节剂将钻井液pH值调节到8.5，得到中粗砂地层水平定向钻进用钻井液。
测试该钻井液的基本性能参数如下表所示：
密度/g.cm-3 塑性粘度mPa.s 静切力 滤失量/ml
1.03 15 13 11
根据上表与图1可得出实施例1所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液具有较高的粘度和静切力，满足悬浮钻屑能力，钻井液具有较好的滤失性，失水量较少，有利于维持孔壁稳定性，能够满足中粗砂地层水平定向钻进所需。
实施例2：一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液其原料按重量份计包括水100份、造浆粘土4.5份、高粘羧甲基纤维素0.08份、黄原胶0.07份，改性淀粉0.15份，还包括碳酸钠。所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液用碳酸钠调节pH使其pH为9。
其制备方法包括以下步骤：
1）按上述配比，选取水、造浆粘土、增粘剂、降失水剂，pH调节剂；
2）在容器或泥浆杯中加入水，在8000r/min的转速条件下，按顺序加入造浆粘土、增粘剂、降失水剂，充分搅拌后加入pH调节剂将钻井液pH值调节到9，得到中粗砂地层水平定向钻进用钻井液。
测试该钻井液的基本性能参数如下表所示：
根据上表与图2可得出实施例2所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液具有较高的粘度和静切力，满足悬浮钻屑能力，钻井液具有较好的滤失性，失水量较少，有利于维持孔壁稳定性，能够满足中粗砂地层水平定向钻进所需。
实施例3一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液其原料按重量份计包括水100份、造浆粘土5份、阴离子聚丙烯酰胺0.04份、黄原胶0.03份，改性淀粉0.05份，还包括碳酸钠。所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液用碳酸钠调节pH使其pH为9.5。
其制备方法包括以下步骤：
1）按上述配比，选取水、造浆粘土、增粘剂、降失水剂，pH调节剂；
2）在容器或泥浆杯中加入水，在9000r/min的转速条件下，按顺序加入造浆粘土、增粘剂、降失水剂，充分搅拌后加入pH调节剂将钻井液pH值调节到9.5，得到中粗砂地层水平定向钻进用钻井液。
测试该钻井液的基本性能参数如下表所示：
密度/g.cm-3 塑性粘度mPa.s 静切力 滤失量/ml
1.04 17 14 11.2
根据上表与图3可得出实施例3所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液具有较高的粘度和静切力，满足悬浮钻屑能力，钻井液具有较好的滤失性，失水量较少，有利于维持孔壁稳定性，能够满足中粗砂地层水平定向钻进所需。
实施例4：与实施例2基本相似，其不同之处在于：所述的增粘剂采用阴离子聚丙烯酰胺0.02份与黄原胶0.01份组成，pH调节剂不是碳酸钠。
如上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故任凡未脱离本方案技术内容，依据本发明的技术实质对以上实施例做出任何简单的更改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，其特征在于，其原料按重量份计包括水100份、造浆粘土4～5份、增粘剂0.03～0.15份、降失水剂0.05～0.15份。
2.根据权利要求1所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，其特征在于：原料中还包括pH调节剂，pH调节剂调节钻井液pH为8.5～9.5。
3.根据权利要求1所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，其特征在于：所述增粘剂为高粘羧甲基纤维素和黄原胶组合或阴离子聚丙烯酰胺和黄原胶组合。
4.根据权利要求1所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，其特征在于：所述的造浆粘土为武汉地网非开挖专用钠基膨润土。
5.根据权利要求1所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，其特征在于：所述降失水剂为改性淀粉。
6.根据权利要求2所述的中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，其特征在于：所述pH调节剂为碳酸钠。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，其特征在于，其配置方法包括以下步骤：
1）按重量份计选取100份水、造浆粘土4～5份、增粘剂0.03～0.15份、降失水剂0.05～0.15份及pH调节剂；
2）在搅拌的作用下，向水中按顺序加入造浆粘土、增粘剂、降失水剂，充分搅拌后加入pH调节剂将钻井液pH值调节到8.5～9.5，得到中粗砂地层水平定向钻进用钻井液。
8.根据权利要求7任一所述的一种中粗砂地层水平定向钻进用钻井液，其特征在于：所述搅拌的转速为7000～9000r/min。
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