[发明专利]泡沫钻井液

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，具体涉及气体钻井遇地层出水以后维持井壁稳定、防止钻头泥包、保持继续钻进的泡沫钻井液。

背景技术

气体钻井技术是指钻井过程中以气体作为循环介质来实现钻进的技术，其在提高机械钻速、有效发现和保护储层、解决井下复杂事故等方面具有独特的优势，因而在国内外得到迅速发展和推广。然而，气体钻井对井下工程地质条件、现场设备和施工工艺要求很高，一旦条件不满足就无法顺利实施气体钻井。其中，地层出水问题是影响气体钻井安全钻进的重大因素之一。

气体钻井遇地层出水以后，泥页岩地层中的水敏性黏土矿物水化膨胀，一方面导致岩屑粘结成团，形成滤饼环，造成井眼净化不良、环空堵塞或卡钻等井下复杂；另一方面泥页岩黏土矿物水化膨胀，产生附加水化应力，泥页岩力学强度降低，井壁稳定性下降。最终导致气体钻井无法继续钻进，影响了气体钻井的应用效果。

泡沫钻井作为欠平衡钻井中的一种，在提高机械钻速、解决地层出水问题、有效控制地层漏失、减少压差卡钻等井下复杂问题上具有突出优点。因此，当气体钻井遇地层出水以后，可转换为泡沫钻井，实现良好的携岩携水要求，同时保证较高的机械钻速。然而，在泡沫钻井过程中，随着钻井时间的增加，在泥页岩层段同样存在水敏性黏土矿物水化膨胀的问题，最终导致井壁失稳，无法继续钻进。

目前，控制水敏性黏土矿物水化膨胀的方法主要是在钻井液中添加化学处理剂，通过处理剂与水分子在黏土活性部位进行竞争，吸附在黏土表面上，达到降低黏土水化膨胀的能力。目前，常用的处理剂包括以下两种类型：一种是无机盐类如氯化钾、硅酸盐、甲酸盐等；另一种是有机类物质如水解聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、甲基葡萄糖甙、有机硅腐植酸钾等。但对其应用时，应考虑处理剂间相互匹配的问题；另外，不同处理剂对泥页岩的抑制能力也不尽相同，而现有技术中大部分处理剂不具备长久抑制性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种泡沫钻井液，该泡沫钻井液具有优良的泡沫性能、较强的泥页岩抑制能力以及长久的泥页岩抑制性能。

本发明的技术方案为：

本发明提供一种泡沫钻井液，包括如下组分，各组分按质量百分比计：发泡剂0.5%~2.0%、稳泡剂0.2%~0.5%、泥页岩抑制剂2%~10%、泥页岩稳定剂0.2%~1.0%，余量为水；泡沫钻井液的pH值为8~10。

所述发泡剂为十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）、十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、α-烯烃磺酸钠（AOS)、十二烷基苯磺酸钠（ABS）或椰子酰胺丙基甜菜碱中的至少一种。

优选的，所述发泡剂为十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）或十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）中的至少一种。

所述稳泡剂为黄原胶（XC）、羧甲基纤维素钠（CMC）、无机硅酸钾或无机硅酸钾钠中的至少一种。

所述泥页岩抑制剂为氯化胆碱、聚氧乙烯二胺、六亚甲基二胺、环己二胺、聚醚胺或4,4-二氨基二环己基甲烷中的至少一种。

所述泥页岩稳定剂为：

甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵与醋酸乙烯酯共聚后水解的产物；或

二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺与醋酸乙烯酯共聚后水解的产物；或

甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵与聚乙烯醇的接枝共聚物；或

二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺与聚乙烯醇的接枝共聚物。

本发明的有益效果：

1、该泡沫钻井液具有良好的泡沫性能，其抗温、抗污染能力强；

2、气体钻井遇地层出水以后采用该泡沫钻井液进行处理，有助于提高钻井过程中的携岩携水能力，维持较高的机械钻速；

3、该泡沫钻井液具有较强的泥页岩抑制能力，能显著降低泥页岩水化的能力，维持钻进过程中泥页岩地层的稳定，减少井下复杂情况的发生；

4、该泡沫钻井液能提供长效的抑制性能，不因钻井液被地层水稀释或气液转换时抑制剂浓度降低或发生改变而加剧泥页岩水化；

本发明的泡沫钻井液具有优良的泡沫性能和较强的泥页岩抑制能力，能够解决气体钻井遇地层出水以后的携岩携水问题、井壁失稳问题以及粘附卡钻等井下复杂问题，从而实现安全、快速钻井。

附图说明