CN108587578B - 一种水基钻井液及其制备方法和应用 - Google Patents

一种水基钻井液及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石油钻井技术领域，公开了一种水基钻井液及其制备方法，其中，该水基钻井液含有水、膨润土、黄原胶、抗温抗盐降滤失剂、成膜降滤失剂、氯化钾、刚性封堵剂和碳酸钙，且以100重量份的水为基准，膨润土为2‑6重量份，黄原胶为0.1‑0.4重量份，抗温抗盐降滤失剂为0.3‑0.7重量份，成膜降滤失剂为1‑4重量份，氯化钾为5‑9重量份，刚性封堵剂为1‑5重量份，碳酸钙为35‑65重量份。该水基钻井液钻进煤层或者煤泥混层时，具有较强的封堵抑制能力保证井壁稳定，实现安全、快速、高效钻井的目标。

Description

一种水基钻井液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及石油钻井技术领域，具体涉及一种水基钻井液及其制备方法和应用，该水基钻井液钻进煤层或者煤泥混层时，具有较强的封堵抑制能力保证井壁稳定，实现安全、快速、高效钻井的目标。
背景技术
随着我国经济社会的快速发展，石油与天然气的供需矛盾日益突出。油气开采向着深部、超深部地层、非常规地层方向发展，开采难度越来越大。在油气开采过程中，煤层段井壁失稳问题日益突出。
井壁失稳主要是指煤层井眼发生坍塌或破裂，从而增加钻井过程中井下复杂情况，延误工程进度，造成重大经济损失，严重制约着我国油气钻井技术的快速发展。
实践证明，钻井液质量对含有煤层油气井的成败、钻速、油气资源勘探和钻井成本有着极其重要的意义。
从当前煤层钻井液研究现状来看，目前主要分为水基钻井液和油基钻井液两大类。油基钻井液具有较强的抗高温能力，具有良好的润滑性，可以有效减少储层伤害，但其对严重影响后期固井质量，有毒不环保，成本高后期处理麻烦等不容忽视的缺点，我国虽然曾成功使用过油基钻井液，但目前仍以水基钻井液为主。
相比油基钻井液的优缺点水基钻井液优点有：①环保；②钻速较快；③温度对流变性影响较小；④成本相对低；⑤遇井漏容易处理等，缺点有：①井壁稳定性差；②热稳定性相对较差，易于高温凝胶化；③抗污染性差，维护处理工作量大；④润滑防卡能力不足；⑤失水造壁性与流变性的矛盾不易协调等。
因此，研制一种性能良好且稳定的水基钻井液是安全、快速、高效钻进煤层的关键技术，也是国内外煤层油气井井壁稳定的难点所在。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，针对煤层或者煤泥混层时封堵抑制能力不足导致井壁失稳问题，而提供一种水基钻井液及其制备方法和应用，该水基钻井液钻进煤层或者煤泥混层时，具有较强的封堵抑制能力保证井壁稳定，实现安全、快速、高效钻井的目标。
为了克服上述问题，本发明第一方面提供了一种水基钻井液，其中，所述水基钻井液含有水、膨润土、黄原胶、抗温抗盐降滤失剂、成膜降滤失剂、氯化钾、刚性封堵剂和碳酸钙，且以100重量份的水为基准，所述膨润土的含量为2-6重量份，所述黄原胶的含量为0.1-0.4重量份，所述抗温抗盐降滤失剂的含量为0.3-0.7重量份，所述成膜降滤失剂的含量为1-4重量份，所述氯化钾的含量为5-9重量份，所述刚性封堵剂的含量为1-5重量份，所述碳酸钙的含量为35-65重量份。
本发明第二方面提供了一种水基钻井液的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：
(1)将水和膨润土在搅拌条件下混合；
(2)将黄原胶、抗温抗盐降滤失剂、成膜降滤失剂、氯化钾、刚性封堵剂和碳酸钙以及步骤(1)得到的混合液混合；
且以100重量份的水为基准，所述膨润土的用量为2-6重量份，所述黄原胶的用量为0.1-0.4重量份，所述抗温抗盐降滤失剂的用量为0.3-0.7重量份，所述成膜降滤失剂的用量为1-4重量份，所述氯化钾的用量为5-9重量份，所述刚性封堵剂的用量为1-5重量份，所述碳酸钙的用量为35-65重量份。
本发明第三方面提供了一种由上述所述的制备方法制备得到的水基钻井液。
通过上述技术方案，本发明提供的一种水基钻井液及其制备方法和应用，在本发明中，(1)本发明以粒径为38.0μm的碳酸钙CaCO3一方面作为加重剂能够提高该水基钻井液密度，同时具有屏蔽暂堵效果，可以酸溶；另一方面所述碳酸钙能够作为架桥剂，可以控制滤失量；(2)本发明以三种粒径按照不同的质量比组成的刚性封堵剂ZD-1，具有粒度级配效果，提高钻井液的封堵性，降低钻井液的滤失量，有效阻缓岩石强度降低；(3)本发明以抗温抗盐降滤失剂CHL-1作为降滤失剂，其也可以提高钻井液的粘度及切力，其也可以提高钻井液的抗温性能及抗盐性能；另外，抗温抗盐降滤失剂与成膜降滤失剂配合使用，效果更好；以及(4)本发明的钻井液在含煤地层条件下流变性、稳定性、封堵性、抑制性、润滑性、储层保护性等方面性能良好。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，根据GB3102.3-1993《力学的量和单位》中的规定，所述的术语“表观粘度”、“塑性粘度”、“动切力”以及“静切力”的定义如下：
表观粘度：又称有效粘度或视粘度，是钻井液在某一速度梯度下，剪切应力与速度梯度的比值，用“AV”表示，单位为m Pa﹒s(毫帕﹒秒)。
塑性粘度：钻井液在层流时，钻井液中固体颗粒之间、固体颗粒和液体分子之间、液体分子之间各种内摩擦力之和称为钻井液的塑性粘度，用“PV”表示，单位为m Pa﹒s(毫帕﹒秒)或cP(厘泊)，1m Pa﹒s＝1cP。
动切力：钻井液的动切应力反映的是钻井液在层流时，粘土颗粒之间及高聚物分子之间相互作用力的大小，即钻井液内部形成的网状结构能力的强弱，用“YP”或“T0”表示，单位为Pa(帕)。
静切力：反映钻井液流体在静止状态时，内部凝胶网状结构的强度。静切力以希腊字母θ表示，法定计量单位为帕(Pa)。静切力的大小决定于单位体积内流体中结构链的数目与单个结构链的强度。流体内部结构序列逐渐趋向稳定，结构发育趋向完善，静切力也增大。因此，衡量凝胶强度增长的快慢，规定静切力必须测两次，按API(美国石油学会)标准规定是测量静止10秒和10分的静切力，分别称为初切力和终切力。静切力的大小，反应了悬浮岩粉的能力。特别是加重泥浆，加重剂重晶石等的密度大，一旦泥浆泵停止工作，冲洗液循环中断时，泥浆中粗的岩屑颗粒很快下沉而造成孔内埋钻事故。因此静切力应保持一定的数值。
为了克服上述问题，本发明第一方面提供了一种水基钻井液，其中，所述水基钻井液可以含有水、膨润土、黄原胶、抗温抗盐降滤失剂、成膜降滤失剂、氯化钾、刚性封堵剂和碳酸钙，且以100重量份的水为基准，所述膨润土的含量可以为2-6重量份，所述黄原胶的含量可以为0.1-0.4重量份，所述抗温抗盐降滤失剂的含量可以为0.3-0.7重量份，所述成膜降滤失剂的含量可以为1-4重量份，所述氯化钾的含量可以为5-9重量份，所述刚性封堵剂的含量可以为1-5重量份，所述碳酸钙的含量可以为35-65重量份。
在本发明中，为了使所述水基钻井液具有较强的封堵抑制能力，为了使井壁稳定，从而能够更好的实现安全、快速、高效地钻井，优选情况下，以100重量份的水为基准，所述膨润土的含量为3-5重量份，所述黄原胶的含量为0.2-0.3重量份，所述抗温抗盐降滤失剂的含量为0.4-0.6重量份，所述成膜降滤失剂的含量为2-3重量份，所述氯化钾的含量为6-8重量份，所述刚性封堵剂的含量为2.5-3.5重量份，所述碳酸钙的含量为45-55重量份。
根据本发明的水基钻井液，在本发明中，采用抗温抗盐降滤失剂一方面可以提高该水基钻井液的粘度及切力，另一方面还可以提高该水基钻井液的抗温性能及抗盐性能；另外，本发明的发明人意外发现：抗温抗盐降滤失剂CHL-1与成膜降滤失剂CMJ-2配合使用，效果更好。在本发明中，抗温抗盐降滤失剂CHL-1的主要成分为丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的三元共聚物，购自西南石大石油科技有限公司；成膜降滤失剂CMJ-2为以乙烯、乙酸、甲醇与磺化剂等原料合成的一种产品，购自山东聚鑫化工有限公司。
根据本发明的水基钻井液，所述水基钻井液还可以含有抗温降滤失剂和/或抗盐降滤失剂，可以提高该水基钻井液的抗温性能及抗盐性能；且以100重量份的水为基准，所述抗温降滤失剂的含量可以为1-3重量份，所述抗盐降滤失剂的含量可以为1-5重量份；在本发明中，为了使该水基钻井液达到更好的抗温抗盐效果，优选情况下，以100重量份的水为基准，所述抗温降滤失剂的含量为1.5-2.5重量份，所述抗盐降滤失剂的含量为2.5-3.5重量份。
根据本发明的水基钻井液，所述碳酸钙CaCO3一方面作为加重剂能够提高该水基钻井液密度，同时具有屏蔽暂堵效果，可以酸溶；另一方面所述碳酸钙能够作为架桥剂，可以控制滤失量；在本发明中，所述碳酸钙是粒径可以为35-40μm，优选为36-39μm，更优选为38μm。
根据本发明的水基钻井液，所述水基钻井液还含有石蜡乳液、无荧光白沥青和润滑剂中的一种或多种，且以100重量份的水为基准，所述石蜡乳液的含量为0.5-4重量份，所述无荧光白沥青的含量为0.5-3重量份，所述润滑剂的含量为0.2-2重量份。
优选地，以100重量份的水为基准，所述石蜡乳液的含量为1.5-2.5重量份，所述无荧光白沥青的含量为1-2重量份，所述润滑剂的含量为0.5-1重量份。
在本发明中，所述黄原胶可以为黄原胶XC，其中，在本发明中，该黄原胶XC购自山东聚鑫化工有限公司，为类黄或类白色粉末，是一种高效的增粘剂，粘度为1200-1800mPa.s，粒度为40-80目，在本发明的水基钻井液中，该黄原胶主要性能为提高钻井液的粘度，并兼有降滤失作用，能够有效的改进流型。
在本发明中，所述抗温降滤失剂可以为磺化酚醛树脂SMP，购自重庆大方合成化工有限公司。
所述抗盐降滤失剂可以为铬磺化褐煤M-SMC，购自成都川锋化学工程有限公司。
所述刚性封堵剂可以为ZD-1，在本发明中，该ZD-1购自西南石大石油科技有限公司；且该ZD-1不仅有封堵效果，同时还具有提高密度，降低钻井液对储层伤害的效果。
所述石蜡乳液可以为石蜡乳液EP-2，在本发明中，该EP-2购自西南石大石油科技有限公司，其主要成分为石蜡，粒径为400-800目，其主要作用为变形封堵，同时具有润滑性。
所述润滑剂可以为润滑剂JN-303；该润滑剂为多种植物油与表面活性剂的混合物，购自西南石大石油科技有限公司。
本申请的申请人经过大量的科学实验发现：所述水基钻井液含有的各个组分为上述所述的组分时，能够使该水基钻井液钻进煤层或者煤泥混层时，具有较强的封堵抑制能力保证井壁稳定，实现安全、快速、高效钻井的目标。
根据本发明的水基钻井液，所述刚性封堵剂ZD-1可以包括粒径为5.5-6μm、粒径为9-11μm和粒径为35-40μm的刚性封堵剂ZD-1；以及所述粒径为5.5-6μm、粒径为9-11μm和粒径为35-40μm的刚性封堵剂ZD-1的含量的质量比为1：(1-5)：(1-3)；在本发明中，以三种粒径按照不同的质量比组成的刚性封堵剂ZD-1，具有粒度级配效果，能够提高钻井液的封堵性，降低钻井液的滤失量，有效阻缓岩石强度降低；为了达到较好的效果，优选情况下，所述刚性封堵剂ZD-1包括粒径为5.6-5.9μm、粒径为9.5-10.5μm和粒径为36-39μm的刚性封堵剂ZD-1；以及所述粒径为5.6-5.9μm、粒径为9.5-10.5μm和粒径为36-39μm的刚性封堵剂ZD-1的含量的质量比为1：(2-4)：(1-2)；为了达到更好的效果，优选情况下，所述刚性封堵剂ZD-1包括粒径为5.7μm、粒径为10μm和粒径为37μm的刚性封堵剂ZD-1；以及所述粒径为5.7μm、粒径为10μm和粒径为37μm的刚性封堵剂ZD-1的含量的质量比为1：3：1。
根据本发明的水基钻井液，所述水基钻井液的pH为8-11，密度为1.2-1.5g/cm3，优选地，所述水基钻井液的pH为8.5-9.5，密度为1.3-1.35g/cm3。本发明第二方面还提供了一种水基钻井液的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：
(1)将水和膨润土在搅拌条件下混合；
(2)将黄原胶、抗温抗盐降滤失剂、成膜降滤失剂、氯化钾、刚性封堵剂和碳酸钙以及步骤(1)得到的混合液混合；
且以100重量份的水为基准，所述膨润土的用量可以为2-6重量份，所述黄原胶的用量可以为0.1-0.4重量份，所述抗温抗盐降滤失剂的用量可以为0.3-0.7重量份，所述成膜降滤失剂的用量可以为1-4重量份，所述氯化钾的用量可以为5-9重量份，所述刚性封堵剂的用量可以为1-5重量份，所述碳酸钙的用量可以为35-65重量份。
在本发明中，将黄原胶、抗温抗盐降滤失剂、成膜降滤失剂、氯化钾、刚性封堵剂和碳酸钙以及步骤(1)得到的混合液混合时，黄原胶、抗温抗盐降滤失剂、成膜降滤失剂、氯化钾、刚性封堵剂和碳酸钙的顺序没有具体限定，只要混合均匀即可。
优选情况下，该制备方法包括以下步骤：
(1)将水和膨润土在搅拌条件下混合；
(2)在步骤(1)的混合液中依次加入黄原胶、抗温抗盐降滤失剂、成膜降滤失剂、氯化钾和刚性封堵剂；
(3)在步骤(2)的混合液中加入碳酸钙；
且依次加入的各个组分彼此间间隔15-25min；
且以100重量份的水为基准，所述膨润土的用量可以为2-6重量份，所述黄原胶的用量可以为0.1-0.4重量份，所述抗温抗盐降滤失剂的用量可以为0.3-0.7重量份，所述成膜降滤失剂的用量可以为1-4重量份，所述氯化钾的用量可以为5-9重量份，所述刚性封堵剂的用量可以为1-5重量份，所述碳酸钙的用量可以为35-65重量份。
在本发明中，为了使所述水基钻井液具有较强的封堵抑制能力，为了使井壁稳定，从而能够更好的实现安全、快速、高效地钻井，优选情况下，以100重量份的水为基准，所述膨润土的用量为3-5重量份，所述黄原胶的用量为0.2-0.3重量份，所述抗温抗盐降滤失剂的用量为0.4-0.6重量份，所述成膜降滤失剂的用量为2-3重量份，所述氯化钾的用量为6-8重量份，所述刚性封堵剂的用量为2.5-3.5重量份，所述碳酸钙的用量为45-55重量份。
根据本发明的制备方法，在本发明中，采用抗温抗盐降滤失剂一方面可以提高该水基钻井液的粘度及切力，另一方面还可以提高该水基钻井液的抗温性能及抗盐性能；另外，本发明的发明人意外发现：抗温抗盐降滤失剂CHL-1与成膜降滤失剂CMJ-2配合使用，效果更好。
根据本发明的制备方法，所述降滤失剂还可以含有抗温降滤失剂和/或抗盐降滤失剂，可以提高该水基钻井液的抗温性能及抗盐性能；在本发明中，抗温降滤失剂和/或抗盐降滤失剂的添加顺序没有具体限定，优选情况下，在步骤(2)中，所述抗温降滤失剂和/或所述抗盐降滤失剂在添加所述氯化钾之后或者在添加所述刚性封堵剂之前依次加入至混合液中，以及
以100重量份的水为基准，所述抗温降滤失剂的用量为1-3重量份，所述抗盐降滤失剂的用量为1-5重量份；在本发明中，为了使该水基钻井液达到更好的抗温抗盐效果，优选情况下，以100重量份的水为基准，所述抗温降滤失剂的用量为1.5-2.5重量份，所述抗盐降滤失剂的用量为2.5-3.5重量份。
根据本发明的制备方法，所述碳酸钙CaCO3一方面作为加重剂能够提高该水基钻井液密度，同时具有屏蔽暂堵效果，可以酸溶；另一方面所述碳酸钙能够作为架桥剂，可以控制滤失量；在本发明中，所述碳酸钙是粒径可以为35-40μm，优选为36-39μm，更优选为38μm。
根据本发明的制备方法，所述水基钻井液还可以含有石蜡乳液、无荧光白沥青和润滑剂中的一种或多种，且以100重量份的水为基准，所述石蜡乳液的用量为0.5-4重量份，所述无荧光白沥青的用量为0.5-3重量份，所述润滑剂的用量为0.2-2重量份；优选地，以100重量份的水为基准，所述石蜡乳液的用量为1.5-2.5重量份，所述无荧光白沥青的用量为1-2重量份，所述润滑剂的用量为0.5-1重量份。
根据本发明的制备方法，优选地，所述黄原胶可以为黄原胶XC，所述抗温抗盐降滤失剂可以为抗温抗盐降滤失剂CHL-1，所述抗温降滤失剂可以为抗温降滤失剂SMP，所述抗盐降滤失剂可以为抗盐降滤失剂M-SMC，所述成膜降滤失剂可以为成膜降滤失剂CMJ-2，所述刚性封堵剂可以为刚性封堵剂ZD-1，所述石蜡乳液可以为石蜡乳液EP-2，所述润滑剂可以为润滑剂JN-303；在本发明的制备方法中，各个组分为上述所述的组分时，能够使制备的水基钻井液钻进煤层或者煤泥混层时，具有较强的封堵抑制能力保证井壁稳定，实现安全、快速、高效钻井的目标。
根据本发明的制备方法，所述刚性封堵剂ZD-1可以包括粒径为5.5-6μm、粒径为9-11μm和粒径为35-40μm的刚性封堵剂ZD-1；以及所述粒径为5.5-6μm、粒径为9-11μm和粒径为35-40μm的刚性封堵剂ZD-1的用量的质量比为1：(1-5)：(1-3)；在本发明的制备方法中，采用以三种粒径且按照不同的用量的质量比组成的刚性封堵剂ZD-1，具有粒度级配效果，能够提高钻井液的封堵性，降低钻井液的滤失量，有效阻缓岩石强度降低；为了达到较好的效果，优选情况下，所述刚性封堵剂ZD-1包括粒径为5.6-5.9μm、粒径为9.5-10.5μm和粒径为36-39μm的刚性封堵剂ZD-1；以及所述粒径为5.6-5.9μm、粒径为9.5-10.5μm和粒径为36-39μm的刚性封堵剂ZD-1的用量的质量比为1：(2-4)：(1-2)；为了达到更好的效果，优选情况下，所述刚性封堵剂ZD-1包括粒径为5.7μm、粒径为10μm和粒径为37μm的刚性封堵剂ZD-1；以及所述粒径为5.7μm、粒径为10μm和粒径为37μm的刚性封堵剂ZD-1的用量的质量比为1：3：1。
根据本发明的制备方法，其中，在步骤(1)中，所述混合的条件包括：在2500-3500r/min的搅拌条件下搅拌50-70min后静置22-25小时；在步骤(2)中，所述混合的条件包括：在7000-9000r/min的搅拌条件下搅拌20-40min；为了使制备的水基钻井液具有更优良的效果，优选情况下，在步骤(1)中，所述混合的条件包括：在2800-3200r/min的搅拌条件下搅拌55-65min后静置23-24小时；在步骤(2)中，所述混合的条件包括：在7500-8500r/min的搅拌条件下搅拌25-35min。
本发明第三方面提供了一种由上述所述的制备方法制备得到的水基钻井液。
根据本发明的水基钻井液，所述水基钻井液的所述水基钻井液的pH为8-11，密度为1.2-1.5g/cm3，优选地，所述水基钻井液的pH为8.5-9.5，密度为1.3-1.35g/cm3。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例用于说明本发明的水基钻井液的制备方法
(1)将100质量份的自来水在3000r/min高速搅拌器中搅拌，加入4质量份的膨润土混合搅拌60min，静置24h，
(2)将步骤(1)得到的混合物，在8000r/min高速搅拌器中搅拌5min，然后每隔20min依次加入0.25重量份黄原胶XC、0.5重量份抗温抗盐降滤失剂CHL-1、7重量份氯化钾KCL、2重量份抗温降滤失剂SMP、3重量份抗盐降滤失剂M-SMC、2.5重量份成膜降滤失剂CMJ-2、3重量份刚性封堵剂ZD-1(5.7μm：10.0μm：37.0μm＝1:3:1)、2重量份石蜡乳液EP-2、1.5重量份无荧光白沥青、0.5重量份润滑剂JN-303；
(3)将步骤(2)得到的混合物加入50重量份碳酸钙CaCO3(38.0μm)，在10000r/min高速搅拌器中搅拌30min；
即可制得密度为1.30g/cm3的适合煤层的强封堵强抑制钻井液A1。
将制备得到的钻井液A1，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到本发明的钻井液A1，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2。
实施例2
本实施例用于说明本发明的水基钻井液的制备方法
(1)将100质量份的自来水在3000r/min高速搅拌器中搅拌，加入3质量份的膨润土混合搅拌60min，静置24h，
(2)将步骤(1)得到的混合物，在8000r/min高速搅拌器中搅拌5min，然后每隔20min依次加入0.2重量份黄原胶XC、0.4重量份抗温抗盐降滤失剂CHL-1、6重量份氯化钾KCL、1.5重量份抗温降滤失剂SMP、2.5重量份抗盐降滤失剂M-SMC、2重量份成膜降滤失剂CMJ-2、2.5重量份刚性封堵剂ZD-1(5.7μm：10.0μm：37.0μm＝1:3:1)、1.5重量份石蜡乳液EP-2、1重量份无荧光白沥青、1重量份润滑剂JN-303；
(3)将步骤(2)得到的混合物加入50重量份碳酸钙CaCO3(38.0μm)，在10000r/min高速搅拌器中搅拌30min。
即可制得密度为1.30g/cm3的一种钻井液A2。
将制备得到的钻井液A2，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到本发明的钻井液A2，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2
实施例3
按照与实施例1相同的方法制备水基钻井液，所不同之处在于：没有加入抗温降滤失剂SMP、抗盐降滤失剂M-SMC以及成膜降滤失剂CMJ-2。
制得密度为1.30g/cm3的适合煤层的强封堵强抑制钻井液A3。
将制备得到的钻井液A3，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到本发明的钻井液A3，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2。
实施例4
按照与实施例1相同的方法制备水基钻井液，所不同之处在于：加入的碳酸钙CaCO3的粒径为39μm。
制得密度为1.35g/cm3的适合煤层的强封堵强抑制钻井液A4。
将制备得到的钻井液A4，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到本发明的钻井液A4，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2。
实施例5
按照与实施例1相同的方法制备水基钻井液，所不同之处在于：所述刚性封堵剂ZD-1包括粒径为5.9μm、粒径为9.5μm和粒径为39μm的刚性封堵剂ZD-1；以及所述粒径为5.9μm、粒径为9.5μm和粒径为39μm的刚性封堵剂ZD-1的含量的质量比为1：2：2；
制得密度为1.25g/cm3的适合煤层的强封堵强抑制钻井液A5。
将制备得到的钻井液A5，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到本发明的钻井液A5，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2。
对比例1
(1)将100质量份的自来水在3000r/min高速搅拌器中搅拌，加入6质量份的膨润土混合搅拌60min，静置24h，
(2)将步骤(1)得到的混合物，在8000r/min高速搅拌器中搅拌5min，然后每隔20min依次加入0.4重量份黄原胶XC、0.7重量份抗温抗盐降滤失剂CHL-1、9重量份氯化钾KCL、3重量份抗温降滤失剂SMP、4重量份抗盐降滤失剂M-SMC、4重量份成膜降滤失剂CMJ-2、4重量份刚性封堵剂ZD-1(5.7μm：10.0μm：37.0μm＝1:3:1)、3重量份石蜡乳液EP-2、3重量份无荧光白沥青、1.5重量份润滑剂JN-303；
(3)将步骤(2)得到的混合物加入50重量份碳酸钙CaCO3(38.0μm)，在10000r/min高速搅拌器中搅拌30min；
即可制得密度为1.30g/cm3的钻井液B1。
将制备得到的钻井液B1，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到的钻井液B1，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2。
对比例2
(1)将100质量份的自来水在3000r/min高速搅拌器中搅拌，加入2质量份的膨润土混合搅拌60min，静置24h，
(2)将步骤(1)得到的混合物，在8000r/min高速搅拌器中搅拌5min，然后每隔20min依次加入0.1重量份黄原胶XC、0.3重量份抗温抗盐降滤失剂CHL-1、5重量份氯化钾KCL、1重量份抗温降滤失剂SMP、2重量份抗盐降滤失剂M-SMC、1.5重量份成膜降滤失剂CMJ-2、2重量份刚性封堵剂ZD-1(5.7μm：10.0μm：37.0μm＝1:3:1)、1重量份石蜡乳液EP-2、0.5重量份无荧光白沥青、0.3重量份润滑剂JN-303；
(3)将步骤(2)得到的混合物加入50重量份碳酸钙CaCO3(38.0μm)，在10000r/min高速搅拌器中搅拌30min；
即可制得密度为1.30g/cm3的钻井液B2。
将制备得到的钻井液B2，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到的钻井液B2，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2。
对比例3
按照与实施例1相同的方法制备水基钻井液，所不同之处在于：各个组分没有按照本发明所限定的顺序加入。
制得密度为1.30g/cm3的适合煤层的强封堵强抑制钻井液B3。
将制备得到的钻井液B3，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到的钻井液B3，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2。
对比例4
按照与实施例1相同的方法制备水基钻井液，所不同之处在于：碳酸钙CaCO3的粒径为42μm。
制得密度为1.55g/cm3的适合煤层的强封堵强抑制钻井液B3。
将制备得到的钻井液B3，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到的钻井液B3，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2。
对比例5
按照与实施例1相同的方法制备水基钻井液，所不同之处在于：所述刚性封堵剂ZD-1包括粒径为5μm、粒径为12μm和粒径为33μm的刚性封堵剂ZD-1；以及所述粒径为5μm、粒径为12μm和粒径为33μm的刚性封堵剂ZD-1的含量的质量比为1：6：4；
制得密度为1.30g/cm3的适合煤层的强封堵强抑制钻井液B3。
将制备得到的钻井液B3，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到的钻井液B3，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2。
对比例6
按照与实施例1相同的方法制备水基钻井液，所不同之处在于：没有加入抗温抗盐降滤失剂CHL-1。
制得密度为1.30g/cm3的适合煤层的强封堵强抑制钻井液B6。
将制备得到的钻井液B6，采用XGRL-2型滚子加热炉进行老化，老化实验条件为120℃，16h；测其基础性能，结果见表1；
将制备得到的钻井液B6，采用XGRL-2型滚子加热炉进行滚动回收率测定，结果见表2。
表1
注1)流变性测温为30℃；2)钻井液采用8000r/min高速搅拌器；3)HTHP失水：120℃/3.5mPa/30min。
表1中的数据为老化后测定的结果，由表1数据可知：实施例1-5制备的水基钻井液的表观粘度AV介于43-68m Pa﹒s之间，该值均相对于老化前数据变化小，表明老化性能好；塑性粘度PV介于27-51m Pa﹒s之间，该值均相对于老化前数据变化小，表明老化性能好；动切(应)力YP介于16-18.5Pa之间，该值均相对于老化前数据变化小，表明老化性能好；静切力介于3.5-6.0/11.0-18.0之间，该值相对于老化前数据变化小，表明老化性能好；以及HTHP失水均小于等于15.4ml；
而对比例1制备的水基钻井液的表观粘度为96.5m Pa﹒s，塑性粘度高达73m Pa﹒s，动切(应)力为23.5Pa，静切力为6.5/18.0Pa，而且，最为严重的是HTHP失水高达24.6ml，极易引起井下复杂事故的发生；
对比例2制备的水基钻井液的表观粘度为45.5m Pa﹒s，塑性粘度高达34m Pa﹒s，动切(应)力为11.5Pa，静切力为2.5/6.5Pa，而且，最为严重的是HTHP失水高达18.8ml，极易引起井下复杂事故的发生；
对比例3制备的水基钻井液的表观粘度为104m Pa﹒s，塑性粘度高达75m Pa﹒s，动切(应)力为31.5Pa，静切力为8.0/22.0Pa，而且，最为严重的是HTHP失水高达27.5ml，极易引起井下复杂事故的发生。
对比例4制备的水基钻井液的表观粘度为127.5m Pa﹒s，塑性粘度高达96m Pa﹒s，动切(应)力为23.5Pa，静切力为6.5/18.0Pa，而且，最为严重的是HTHP失水高达34.4ml，极易引起井下复杂事故的发生。
对比例5制备的水基钻井液的表观粘度为101.5m Pa﹒s，塑性粘度高达79m Pa﹒s，动切(应)力为22.5Pa，静切力为6.5/15.0Pa，而且，最为严重的是HTHP失水高达29.1ml，极易引起井下复杂事故的发生。
表2
注：1)煤屑为陕西省延长油田山西组煤岩岩屑，粒径为2000-3200μm，回收率为过450μm筛烘干后的回收率；2)表中结果均为2次实验数据均值。
表2中的数据包括一次滚动回收率、二次滚动回收率，表2中的数值越大说明煤屑相对实验之前的50g损失的质量越少，这说明钻井液有效封堵住了煤屑中的裂缝和孔隙，钻井液发生的侵入越小，抑制住了煤屑中的黏土矿物发生水化膨胀。
因此，由表2数据可知，由实施例1-5制备的水基钻井液的一次滚动回收率高达96.93％，二次滚动回收率高达95.82％，对比例1-5中的一次滚动回收率介于82.99-89.80％之间，对比例1-5中的二次滚动回收率饥介于81.10-88.61％之间。说明本发明制备的水基钻井液具有较好的封堵性抑制性能。
并且，该水基钻井液钻进煤层或者煤泥混层时，具有较强的封堵抑制能力，能够保证井壁稳定，实现安全、快速、高效钻井的目标。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种水基钻井液，其特征在于，所述水基钻井液含有水、膨润土、黄原胶、抗温抗盐降滤失剂、成膜降滤失剂、氯化钾、刚性封堵剂和碳酸钙，且以100重量份的水为基准，所述膨润土的含量为3-5重量份，所述黄原胶的含量为0.2-0.3重量份，所述抗温抗盐降滤失剂的含量为0.4-0.6重量份，所述成膜降滤失剂的含量为2-3重量份，所述氯化钾的含量为6-8重量份，所述刚性封堵剂的含量为2.5-3.5重量份，所述碳酸钙的含量为45-55重量份；
所述碳酸钙是粒径为35-40μm；所述刚性封堵剂ZD-1包括粒径为5.5-6μm、粒径为9-11μm和粒径为35-40μm的刚性封堵剂ZD-1；所述粒径为5.5-6μm、粒径为9-11μm和粒径为35-40μm的刚性封堵剂ZD-1的含量的质量比为1：(1-5)：(1-3)。
2.根据权利要求1所述的水基钻井液，其中，所述水基钻井液还含有抗温降滤失剂和/或抗盐降滤失剂，且以100重量份的水为基准，所述抗温降滤失剂的含量为1-3重量份，所述抗盐降滤失剂的含量为1-5重量份。
3.根据权利要求2所述的水基钻井液，其中，以100重量份的水为基准，所述抗温降滤失剂的含量为1.5-2.5重量份，所述抗盐降滤失剂的含量为2.5-3.5重量份。
4.根据权利要求1或2所述的水基钻井液，其中，所述水基钻井液还含有石蜡乳液、无荧光白沥青和润滑剂中的一种或多种，且以100重量份的水为基准，所述石蜡乳液的含量为0.5-4重量份，所述无荧光白沥青的含量为0.5-3重量份，所述润滑剂的含量为0.2-2重量份。
5.根据权利要求4所述的水基钻井 液，其中，以100重量份的水为基准，所述石蜡乳液的含量为1.5-2.5重量份，所述无荧光白沥青的含量为1-2重量份，所述润滑剂的含量为0.5-1重量份。
6.根据权利要求1或2所述的水基钻井液，其中，所述水基钻井液的pH为8-11，密度为1.2-1.5g/cm3。
7.根据权利要求6所述的水基钻井液，其中，所述水基钻井液的pH为8.5-9.5，密度为1.3-1.35g/cm3。
8.一种权利要求1-7中任意一项所述的水基钻井液的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
(1)将水和膨润土在搅拌条件下混合；
(2)将黄原胶、抗温抗盐降滤失剂、成膜降滤失剂、氯化钾、刚性封堵剂和碳酸钙以及步骤(1)得到的混合液混合。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，所述混合的条件包括：在2500-3500r/min的搅拌条件下搅拌50-70min后静置22-25小时；在步骤(2)中，所述混合的条件包括：在7000-9000r/min的搅拌条件下搅拌20-40min。
10.由权利要求8-9中任意一项所述的制备方法制备得到的水基钻井液。
11.根据权利要求10所述的水基钻井液，其中，所述水基钻井液的pH为8-11，密度为1.2-1.5g/cm3。
12.根据权利要求10或11所述的水基钻井液，其中，所述水基钻井液的pH为8.5-9.5，密度为1.3-1.35g/cm3。
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