本發明屬于油氣開采，尤其涉及一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液及其制備方法與應用。

背景技術：

1、通常將垂深1500m以下的煤層氣水平井稱為深層煤層氣水平井。與常規的淺層煤層氣水平井相比，深層煤巖所承受的上覆壓力更高，更容易坍塌。深層煤層氣水平井對鉆井液的要求更高，關鍵之處是需要確保井壁穩定、潤滑、防卡和防漏堵漏。深層煤層氣水平井煤層坍塌問題是制約深層煤層氣勘探開發的關鍵問題。

2、以往在煤層氣水平井施工過程中出現井壁失穩的問題時，通常采用提高鉆井液密度的方法加以解決，但是煤層中含有大量微孔隙、微裂縫，較高密度的鉆井液流體更容易侵入地層微孔隙、微裂縫，從而加速地層次生微裂縫的生成，導致井壁剝落坍塌失穩。鉆井液封堵能力不足時，容易出現“井壁失穩→提高鉆井液密度→井壁短暫穩定→加劇濾液侵入→坍塌惡化”的惡性循環，導致現場所使用的鉆井液的密度越提越高、井壁穩定性越來越差，井壁掉塊、卡鉆難題較為突出。

3、綜上，目前深層煤層氣水平井施工過程中主要存在以下幾個問題，需要加以克服：

4、1、深層煤層氣水平井垂深更大，上覆壓力高，水平段施工時煤層在上覆壓力、重力作用下更容易坍塌。

5、2、單純采用提高鉆井液密度的方法解決煤層氣水平井施工過程中出現的井壁失穩的問題，但是深層煤巖微裂縫發育，較高密度的鉆井液流體更容易侵入地層微孔隙、微裂縫，從而加速地層次生微裂縫的生成，導致井壁剝落坍塌。

6、3、深層煤巖脆性高且深層煤巖含有大量的煤矸、炭質泥巖及其混層，這三種巖層均難以有效封堵，導致井壁垮塌。

7、4、深層煤層氣水平井擁有比常規煤層氣水平井更大的井深，導致摩阻大，鉆進時扭矩大。目前常規使用的固體潤滑劑雖成本低，但潤滑效果不理想，液體潤滑劑往往效果更好，但是作用時間短。因此單一類型的潤滑劑難以滿足潤滑減阻要求。

8、因此，提供一種新型的煤層氣水平井水基鉆井液及其制備方法，以使所述水基鉆井液具有良好的封堵性能、潤滑性能、抑制性能，滿足深層煤層氣水平井、炭質泥巖水平井等地層對水基鉆井液的封堵防塌性能的高要求已經成為本領域亟需解決的技術問題。

技術實現思路

1、為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種具有良好的封堵性能、潤滑性能、抑制性能的深層煤層氣水平井用水基鉆井液及其制備方法，滿足深層煤層氣水平井、炭質泥巖水平井等地層對水基鉆井液的封堵防塌性能的高要求。

2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，以配制水基鉆井液時所用清水的總重量為100％計，水基鉆井液中各組分的質量百分比為：3.0-9.0％的成膜型封堵劑、1.0-3.0％的快速封堵劑、1.0-3.0％的油層屏蔽暫堵劑、2.0-4.0％的防塌劑、1.0-5.0％的降濾失劑、2.0-5.0％的固體潤滑劑、3.0-5.0％的液體潤滑劑、3.0-6.0％的有機鹽、10-25％的無機鹽、0.1-0.5％的堿類物質、0.2-0.5％的流型調節劑，余量為加重劑和水。

4、進一步地，快速封堵劑包括鉆井液用封堵劑g314，

5、成膜型封堵劑包括鉆井液用封堵劑g308，

6、油層屏蔽暫堵劑包括鉆井液用屏蔽暫堵劑g325，

7、成膜型封堵劑、快速封堵劑和油層屏蔽暫堵劑的質量比為3-6:1:1。

8、進一步地，防塌劑包括乳化瀝青、改性瀝青和磺化瀝青中的至少一種。

9、進一步地，降濾失劑包括鉆井液用抗高溫微納米降濾失劑g352。

10、進一步地，固體潤滑劑包括石墨粉和/或彈性石墨。

11、進一步地，液體潤滑劑包括油基鉆井液用潤濕劑g329。

12、進一步地，有機鹽包括乙酸鈉、乙酸鉀、甲酸鈉及甲酸鉀中的至少一種；

13、無機鹽包括氯化鉀、硫酸鉀、氯化鈉、硝酸鉀中的至少一種。

14、進一步地，堿類物質包括氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。

15、進一步地，流型調節劑包括刺槐豆膠、田菁膠、瓜膠、黃原膠、羥丙基田菁膠、羥丙基瓜膠、羧甲基瓜膠及羧甲基田菁膠中的至少一種。

16、進一步地，加重劑包括重晶石、鐵礦粉和石灰石中的至少一種，加重劑的用量根據水基鉆井液的目標密度確定。

17、第二方面，本發明公開了一種水基鉆井液的制備方法，包括：

18、在攪拌條件下，按配比向水中加入快速封堵劑、成膜封堵劑、油層屏蔽暫堵劑、防塌劑、降濾失劑、固體潤滑劑、液體潤滑劑、無機鹽、有機鹽、堿類物質、流型調節劑和加重劑，攪拌均勻后制得水基鉆井液；

19、其中，以配制水基鉆井液時所用水的總重量為100％計，水基鉆井液中各組分的質量百分比為：3.0-9.0％的成膜型封堵劑、1.0-3.0％的快速封堵劑、1.0-3.0％的油層屏蔽暫堵劑、2.0-4.0％的防塌劑、1.0-5.0％的降濾失劑、2.0-5.0％的固體潤滑劑、3.0-5.0％的液體潤滑劑、3.0-6.0％的有機鹽、10-25％的無機鹽、0.1-0.5％的堿類物質、0.2-0.5％的流型調節劑，余量為加重劑和水。

20、第三方面，本發明公開了一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液的應用，利用上述的水基鉆井液進行水平井鉆井施工。

21、進一步地，水平井包括垂深大于1500m的煤系地層水平井。

22、本發明的技術效果和優點：

23、1、本發明提供的水基鉆井液使用三種不同類型的封堵劑，三種不同類型的封堵劑具有協同作用，在此基礎上有效提升水基鉆井液的封堵性能，尤其是其對微裂縫、微孔隙等的封堵性能，降低封堵層的滲透率，從而提高水基鉆井液的防塌封堵性能，解決制約目前深層煤層氣等勘探開發過程中，微裂縫發育的煤層氣等水平井的井壁失穩難題，滿足煤層氣等水平井安全快速鉆進的需要。

24、2、本發明通過將油基鉆井液用的潤濕劑作為水基鉆井液中的液體潤滑劑，使用液體潤滑劑與固體潤滑劑互相配合，使水基鉆井液具有良好的潤滑減阻性能，從而可以顯著降低鉆井施工中的扭矩，減小摩阻，解決了以往深層煤層氣水平井鉆井過程中的長水平段潤滑減阻的難題，使得水平段長度得以大幅延伸，滿足地質方面對水平段長度的要求。

25、3、本發明的水基鉆井液不僅對煤層有著良好的防塌效果，對與煤層伴生的炭質泥巖、煤矸均具有良好的防塌效果。

26、本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所指出的結構來實現和獲得。

技術特征：

1.一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，其特征在于，以配制所述水基鉆井液時所用清水的總重量為100％計，所述水基鉆井液中各組分的質量百分比為：3.0-9.0％的成膜型封堵劑、1.0-3.0％的快速封堵劑、1.0-3.0％的油層屏蔽暫堵劑、2.0-4.0％的防塌劑、1.0-5.0％的降濾失劑、2.0-5.0％的固體潤滑劑、3.0-5.0％的液體潤滑劑、3.0-6.0％的有機鹽、10-25％的無機鹽、0.1-0.5％的堿類物質、0.2-0.5％的流型調節劑，余量為加重劑和水。

2.根據權利要求1所述的一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，其特征在于，

3.根據權利要求1所述的一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，其特征在于，

4.根據權利要求1所述的一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，其特征在于，

5.根據權利要求1所述的一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，其特征在于，

6.根據權利要求1所述的一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，其特征在于，

7.根據權利要求1所述的一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，其特征在于，

8.根據權利要求1所述的一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，其特征在于，

9.根據權利要求1所述的一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，其特征在于，

10.根據權利要求1所述的一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液，其特征在于，

11.一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液的制備方法，其特征在于，包括：

12.一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液的應用，其特征在于，利用權利要求1-10任意一項所述的水基鉆井液進行水平井鉆井施工。

13.根據權利要求12所述的一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液的應用，其特征在于，所述水平井包括垂深大于1500m的煤系地層水平井。

技術總結
本發明屬于油氣開采技術領域，公開了一種深層煤層氣水平井用水基鉆井液及其制備方法與應用，以配制水基鉆井液時所用清水的總重量為100％計，水基鉆井液中各組分的質量百分比為：3.0?9.0％的成膜型封堵劑、1.0?3.0％的快速封堵劑、1.0?3.0％的油層屏蔽暫堵劑、2.0?4.0％的防塌劑、1.0?5.0％的降濾失劑、2.0?5.0％的固體潤滑劑、3.0?5.0％的液體潤滑劑、3.0?6.0％的有機鹽、10?25％的無機鹽、0.1?0.5％的堿類物質、0.2?0.5％的流型調節劑，余量為加重劑和水。本發明的水基鉆井液具有良好的封堵性能、潤滑性能、抑制性能，滿足深層煤層氣水平井、炭質泥巖水平井等地層對水基鉆井液的封堵防塌性能的高要求。

技術研發人員：王京光,張小平,丁磊,趙海鋒,曲波,賈俊,陳磊,趙向陽,董宏偉,劉偉
受保護的技術使用者：中國石油天然氣集團有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28